钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化

2010年 海 洋 湖 沼 通 报 Transact ions of Oceano log y and Limno logy l 4 钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化* 俞 建1 ,于海燕1 ,姚建良3 ,蔡 桢2 ,薛俊增2 ,吴惠仙2* ( 1.浙江省环境监测中心, 杭州 310012; 2. 上海海洋大学省部共建水产种质资源发掘与 利用教育部重点实验室, 上海 201306; 3.浙江省桐庐县环境监测中心 桐庐, 311500) 摘 要:为了阐明钱塘江流域主要河段水生态环境状况, 2006 年在钱塘江的干流及支流设置 10 个 监测采样点, 按季节采集浮游甲壳动物。标本显示, 共采集浮游甲壳动物到 32 种, 其中枝角 类 5 科 19种, 春季、夏季、秋季和冬季分别为 7 种、9 种、8 种和 6 种, 优势种为远东裸腹溞( Moina w eismanni )、短尾秀体溞( Diaphanosoma brachyurum)和脆弱象鼻溞 (B osmina f atalis ) ; 桡足类共 鉴定 3 目 13种, 春季、夏季、秋季和冬季分别为 3 种、4 种、5 种和 10 种, 优势种为广布中剑水蚤 (Mesocy clop s leuckar ti)和棘尾刺剑水蚤( Acanthocy clop s bicusp id atus )。春季、夏季、秋季、冬季枝 角类的密度分别为 1. 0、9. 0、7. 5 和 2. 0 ind/ L , 生物量分别为 0. 005、1. 195、1. 254 和 0. 330 mg/ L ; 桡足类的密度分别为 30. 2、54. 7、167. 6、45. 9 ind/ L , 生物量分别为 1. 53、1. 56、4. 65 和 0. 89 mg / L。枝角类和桡足类的密度和生物量的最大点都出现在浦阳江的进化。 关键词:钱塘江;枝角类; 桡足类;空间分布; 季节变化 中图分类号: Q9 文献标识码: A 文章编号:1003-6482( 2010) 04-061-11 引言 钱塘江是浙江省第一大河, 主源有兰江 和新安江,两江在浙江建德梅城汇合, 整个流 域面积达 55558 km2[ 1] 。2004年 7月钱塘江 大面积爆发蓝藻/水华0现象,显示钱塘江部 分水体已呈富营养化状态。浮游甲壳动物是 河流浮游动物的重要组成成分,主要由枝角 类和桡足类组成, 在淡水生态系统的物质循 环和能量流动中占据的重要地位, 因而在河 流浮游动物生态研究中备受关注[ 2-7]。有关 钱塘江流域浮游甲壳动物生态研究曾有报 道, 但主要集中在千岛湖[ 8-11] , 而在干流兰江 和主要支流中则未见有报道。滤食性甲壳动 物可以摄食藻类, 与水环境状况和水华的发 生有着密切的关系,因而钱塘江水华爆发后, 我们在钱塘江干流和主要支流设置采样点, 研究浮游甲壳动物的生态现状,为钱塘江的 水环境监测、富营养化的防治和流域生态环 境的保护提供理论基础。 1 材料和 1. 1 采样方法 在钱塘江干流和主要支流上设置 10 个 采样点 (见图 1) , 于 2006 年 3 月 (春季 )、 2006年 6 月 (夏季)、2006 年 9 月 (秋季 )、 2006年 12月(冬季)按季节进行浮游甲壳动 物定性和定量采集, 定量采集用 5L 采水器 采集水以下 50cm 处水样 10L, 用 64Lm 的 浮游生物网过滤, 甲醛固定后带回实验室进 行种类鉴定及数据分析。现场用 YSI-60 酸 度、温度测量仪测定水温 ( WT ) 和酸碱度 ( pH ) , 用 YS-I 550A 溶解氧仪测定溶解氧 ( DO) ,直径为 30 cm 的萨氏圆盘( Secchi disc) 测量透明度( SD) ,另取 500 mL 水样用于藻类 叶绿素 a( Chl a)含量测定。野外采样及样品 * 基金项目:浙江省重大科技攻关项目( 2005C13001) ,上海市教委重点学科资助项目( J 50701)资助 第一作者简介:俞建( 1975-) ,男,浙江永康人,工程师,主要从事生态监测与评价。 * 通讯作者: hxw u@ sh ou . edu. cn 收稿日期: 2009-12- 07 62 海 洋 湖 沼 通 报 2 0 1 0 年 处理等参照5湖泊生态系统观测方法6进行; 叶 绿素 a测定方法参照文献[ 12]和[ 13]。枝角 类和桡足类的生物量是通过分别测量各种浮 游甲壳动物的体长,每个种类测量 30个以上, 然后根据体长体重回归方程换算成湿重[ 14] , 无节幼体取各期的平均值每个按 0. 002 mg 计 算。 图 1 钱塘江浮游甲壳动物采样点分布示意图 Fig. 1 Sampling sites of zo oplankton crustacean in Q iantang River S1文图( 28b58c31. 3d N, 118b23c25. 1d E) ,位于衢江; S 2航埠( 28b56c59. 5d N, 118b43c23. 1d E) ,位于衢江; S3半谭( 29b02c14. 0d N, 119b03c56. 7d E) ,位于衢江; S 4样港( 29b05c50. 4d N, 119b19c39. 1d E) ,位于衢江; S5将军岩( 29b22c02. 6d N, 119b29c04. 9d E) ,位于兰江; S 6后溪( 28b51c05. 5d N, 118b43c23. 1d E) ,位于江山港; S7沈村( 29b08c36. 0d N, 119b19c39. 1d E) ,位于金华江; S 8桐琴( 28b52c56. 9d N, 119b56c40. 1d E) ,位于武义江; S9低田( 29b10c44. 5d N, 119b55c18. 9d E) ,位于东阳江; S 10进化( 29b56c37. 0d N, 120b17c17. 3d E) ,位于浦阳江。 1. 2 数据分析 采用 One-w ay ANOVA 对各采样点及 各个季节之间环境因子及浮游甲壳动物密度 和生物量的差异性进行分析, 并采用 Pear- son相关分析对浮游甲壳动物密度及生物量 和环境因子的相关性进行分析, 分析在 SPSS16. 0统计软件包中进行。 2 结果 2. 1 水体理化因子 2. 1. 1 温度 钱塘江春季、夏季、秋季、冬季 4 个季节 水温平均值分别为 17. 34、26. 91、24. 15 和 11. 49 e ,显示水温的变化与气候的自然变化 相一致。同一季节各采样点的水温虽有一定 4 期 钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化 63 的差异( P> 0. 5) ,但变化幅度不大(见图 2) , 4个季节中温度最高出现在浦阳江的进化采 样点,水温达 32. 1 e 。 图 2 钱塘江各采样点温度的周年变化 Fig. 2 Var iation o f water temperatures in Q iantang R iver 2. 1. 2 透明度 各样点透明度在不同季节的具有一定变 化, 春季、夏季、秋季和冬季 4个季节的平均 值分别为 73、42、79和 79cm。夏季透明度普 遍较低, 与降雨导致河水中泥沙含量高有关。 同一季节不同样点间透明度也有较大变化 ( P< 0. 01) , 且变化幅度较大, 但总体趋势越 向下游透明度越低, 位于衢江上游的文图样 点透明度最高, 四个季节都显著区别于其它 样点 ( P < 0. 05 ) , 最高值出现在冬季, 达 200cm (见图 3)。 图 3 钱塘江各采样点透明度的周年变化 F ig. 3 Variation of transpirations in Q iantang River 2. 1. 3 pH 各样点水体年均值为 7. 13, 呈现弱碱 性, 春、夏、秋、冬 4 个季节 pH 值分别为 7. 13、7. 17、6. 95和 7. 23(见图 4)。各样点 pH 值没有明显的季节变化规律 ( P = 0. 172) ,但同一季节不同样点间则变化显著 ( P< 0. 05) , 位于衢江的样港、兰江的将军 岩、金华江的沈村、武义江的桐琴、浦阳江的 进化和衢江的文图在部分季节水体表现为弱 酸性, 特别是桐琴秋季水体 pH 值仅有 6. 1。 图 4 钱塘江各采样点 pH 值的周年变化 Fig . 4 Variat ion of pH in Q iantang River 2. 1. 4 溶解氧 不同季节、不同样点间溶氧有一定差异 ( P< 0. 05) , 但总的趋势表现为上游样点高 于下游样点, 干流样点高于支流样点 (见图 5)。春季、夏季、秋季、冬季溶氧平均值分别 为: 8. 03、6. 13、6. 98和 5. 75 mg/ L, 溶解氧 最高值在衢江的航埠, 为12. 13 mg/ L; 溶解 氧最低值为金华江的沈村,仅为 3. 32 mg / L。 2. 1. 5 叶绿素 a 叶绿素 a值在四季之间的变化并不明显 ( P> 0. 5) ,但同一季节各样点之间却有极显 著差异( P< 0. 01) , 支流样点明显高于干流 样点,上游样点明显高于下游样点。春、夏、 秋、冬四季的叶绿素均值分别为 4. 474、 5. 292、3. 706和 3. 4854 Lg / L。最高值为春 季浦阳江的进化,其值高达 21. 35Lg / L ,其次 为夏季金华江的沈村, 其叶绿素 a 值为 17. 55 Lg / L。 2. 2 种类组成 共采集浮游甲壳动物 32种(见表 1) , 其 64 海 洋 湖 沼 通 报 2 0 1 0 年 图 5 钱塘江各采样点溶氧量的周年变化 Fig . 5 Variat ion of dissolved oxygen in Q iantang R iver 图 6 钱塘江各采样点叶绿素 a的周年变化 F ig . 6 Var iation of Ch-l a in Q iantang River 中枝角类 5 科 19 种, 分别为仙达溞科( S-i didae) 2种、溞科( Daphniidae) 4种、裸腹溞科 ( M oinidae) 1种、象鼻溞科( Bosm inidae) 4种 及盘肠溞科( Chydoridae) 8种,优势种为脆弱 象鼻溞( Bosmina f atal is )、短尾秀体溞( Di- ap hanosoma br achyur um ) 和远东裸腹溞 (Moina w eismanni ) ;桡足类 3目 13种, 哲水 蚤目 ( Calanoida) 1 种、猛水蚤目( Harpact-i co ida) 2 种、剑水蚤目 ( Cyclopoida ) 10 种, 优 势种为广布中剑水蚤( M esocy clop s leuckar- t i )和棘尾刺剑水蚤 ( Acanthocy clop s bicus- p idatus )。 不同季节,浮游甲壳动物种类组成具有 一定差异性, 春季 10 种、夏季和秋季 13种、 冬季 16种。其中枝角类的种类数在季节间 差异不大, 分别为春季 7种、夏季 9种、秋季 8种和冬季 6种, 夏季枝角类优势种为远东 裸腹溞和短尾秀体溞, 秋季枝角类枝角类的 优势种类为宽尾网纹溞( Ceriodap hnia lat i- caudata)和脆弱象鼻溞, 冬季和春季枝角类 优势种不明显,出现密度相对较高的种类为 点滴尖额溞( A lona guttata)。桡足类则冬季 种类明显增加,不同季节种类数分别为春季 3种,夏季 4种, 秋季 5种,冬季 10 种, 春季、 秋季的优势种都为广布中剑水蚤, 冬季的优 势种都为棘尾刺剑水蚤, 夏季这两种剑水蚤 种类均具有极高的出现率。此外, 锯缘真剑 水蚤( Eucy clop s serr ulatus )、如愿真剑水蚤 ( E. sp er atus)、等形小剑水蚤(M icrocgcilp s subaequali s )、北碚中剑水蚤 ( Mesocy clop s p ehp eiensis )、虫宿温剑水蚤( T hermocy clop s vermif er )、角突刺剑水蚤 ( A canthocy clop s thomasi )和草绿刺剑水蚤( A . v ir id is) 是仅 在冬季才出现的种类。 钱塘江干流和支流浮游甲壳动物总体数 目相差不大,干流共采集到浮游甲壳动物 22 种,枝角类 14种、桡足类 8种; 支流则共采集 23种,枝角类 14种、桡足类 9种(见图 6, S1- S5为干流、S6-S10为支流)。其中, 浦阳江的 进化和金华江的沈村浮游甲壳动物种类数目 最高, 都为 12种,其中进化枝角类 8种、桡足 类 4种,沈村枝角类 7种、桡足类 5种, 其余 各样点种类数目差异不大。然而, 干支流浮 游甲壳动物种类的四季分布差异性很大, 总 体而言,除冬季外,干流浮游甲壳动物的种类 均少于支流;其中, 枝角类种类夏、秋两季主 要分布于支流, 冬季则多存在于干流;而桡足 类除了冬季干流种类较多外, 其他季节都极 少,支流则多有分布。 4 期 钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化 65 66 海 洋 湖 沼 通 报 2 0 1 0 年 4 期 钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化 67 68 海 洋 湖 沼 通 报 2 0 1 0 年 图 6 钱塘江各样点浮游甲壳动物种类聚类图 Fig. 6 Clustering of the distances of the sampling sites in Q iantang R iver acco rding to the species of planktonic crustaceans 2. 3 浮游甲壳动物密度变化 2. 3. 1 枝角类密度的时空变化 10个样点的结果分析显示, 钱塘江流域 夏季和秋季枝角类密度较高, 总密度夏季高 于其它季节, 但样点密度最高值出现在秋季 浦阳江的进化, 密度为 6. 40 ind/ L。在夏季 和秋季支流样点枝角类密度高于干流样点, 而在春季和冬季干流样点枝角类密度稍高于 支流样点(见图 7)。 图 7 钱塘江枝角类密度的时空分布( ind/ L) F ig . 7 Tempo ral and spat ial distr ibut ion of density of Cladocer a in Q iantang River 2. 3. 2 桡足类密度的时空变化 4个调查期,钱塘江桡足类总密度呈现单 高峰,即秋季最高,其他季节总密度较平均,都 在 50. 0 ind/ L 上下变化。与枝角类相同,桡足 类密度的最高峰出现在秋季浦阳江的进化,其 密度值高达 142. 5 ind/ L。支流桡足类的密度 水平在各个季节都较高,相比于同期干流桡足 类的密度值具有绝对的优势(见图 8)。 图 8 钱塘江桡足类密度的时空分布 F ig. 8 T empo ral and spatial distr ibution of density o f Copepods in Qiantang River 2. 4 浮游甲壳动物生物量变化 2. 4. 1 枝角类生物量的时空变化 调查期钱塘江枝角类生物量最高的 2个 季节依次为秋季和夏季,特别是秋季浦阳江 的进化,生物量为整个调查期的最高峰,其值 为 1. 1358 mg/ L。温度较高的夏季和秋季, 枝角类大多密集于各支流水体中, 呈现生物 量的绝对优势; 而温度相对较低的春季和冬 季,枝角类则在干流的生物量较高(见图 9)。 图 9 钱塘江枝角类生物量的时空分布 F ig . 9 Temporal and spatial distr ibut ion o f biomass of Cladocera in Qiantang R iver 2. 4. 2 桡足类生物量的时空变化 各样点桡足类生物量在秋季最高,春季、 夏季其次,冬季最低。秋季浦阳江的进化同样 4 期 钱塘江流域浮游甲壳动物的分布与季节变化 69 是整个调查期桡足类生物量的最高值,其值为 4. 44 mg/ L。干流桡足类生物量水平都较低, 而支流桡足类的生物量除了浦阳江的进化外, 四季的生物量水平也都不高(见图 10)。 图 10 钱塘江桡足类生物量的时空分布 Fig. 10 Tempo ral and spat ial distr ibution of biomass of Copepods in Q iantang River 3 讨论 浮游甲壳动物是流域浮游动物的重要组 成部分, 虽不占江河浮游动物的绝对优势, 但 在国内外大型河流中都有广泛分布 [ 4-7, 15-20]。 钱塘江流域浮游甲壳动物的种类组成和生物 量季节性变化明显, 枝角类的种类数目和生 物量表现出夏秋两季极高, 春冬两季较低的 特点;而桡足类的密度和生物量则呈现秋季 单高峰的趋势。这与该流域已报道的千岛湖 浮游甲壳动物季节性演替规律一致 [ 8-11]。主 要是因为钱塘江流域夏秋两季温度较高, 适 宜大多数浮游甲壳动物 [ 21-22] , 且作为饵料生 物的浮游植物(叶绿素 a值)在该 2个季节丰 度也普遍较高;而春冬两季温度较低,不利于 浮游甲壳动物的繁殖(见表 2)。水流对浮游 动物的影响较大, 浮游甲壳动物易受激流影 响[ 23] ,钱塘江流域干流样点( S1-S5)浮游甲 壳动物密度、生物量都较低, 且差异不显著 ( P> 0. 5) , 可能是因为这些样点在干流上游 山区,水流较急, 不适宜浮游甲壳动物栖息。 支流的上游样点 ( S6、S8-S9)也因类似的原 因,其密度和生物量与干流样点相近( P > 0. 5) ,但靠近干流的 2 个支流样点( S7、S10) 密度及生物量值则远大于干流 ( P < 0. 05) , 主要是因为该 2个样点接近干流与支流的交 汇处,受干流的顶托,交汇处支流水体流速变 缓、有机物和营养盐滞留与沉积,导致浮游植 物密度增加 ( S7、S10 叶绿素年均值分别为 9. 704和 11. 40675Lg/ L, 与其它样点有显著 性差异, P< 0. 05) , 使其密度和生物量也相 应增加[ 19-20, 24] 。尤其是浦阳江样点( S10) , 处 于流域下游的平原地区,水流更加缓慢,营养 盐更为丰富, 浮游甲壳动物种类、数量及生物 量达到高峰。 表 2 钱塘江流域浮游甲壳动物和理化因子相关变量的 Pear son 相关分析结果 Table 2 Pearson cor relation analy sis results betw een related var iable v alues o f planktonic crustaceans and chemica-l physical factor s in Q iantang R iver 变量 variables T SD pH Do Ch-l a D1(+ ) D2(+ ) B1( + ) B2( + ) T 1 - 0. 189 - 0. 191 0. 113 0. 161 0. 327* 0. 143 0. 227 0. 137 SD - 0. 189 1 - 0. 114 0. 492* * - 0. 29 - 0. 001 0. 048 0. 075 0. 053 pH - 0. 191 - 0. 114 1 0. 072 - 0. 143 - 0. 241 - 0. 151 - 0. 277 - 0. 107 Do 0. 113 0. 492* * 0. 072 1 - 0. 293 - 0. 115 - 0. 051 - 0. 109 - 0. 032 Ch-l a 0. 161 - 0. 29 - 0. 143 - 0. 293 1 0. 443* * 0. 355* 0. 453* * 0. 430* * D1( + ) 0. 327* - 0. 001 - 0. 241 - 0. 115 0. 443* * 1 0. 838* * 0. 936* * 0. 812* * D2( + ) 0. 143 0. 048 - 0. 151 - 0. 051 0. 355* 0. 838* * 1 0. 803* * 0. 982* * B1( + ) 0. 227 0. 075 - 0. 277 - 0. 109 0. 453* * 0. 936* * 0. 803* * 1 0. 769* * B2( + ) 0. 137 0. 053 - 0. 107 - 0. 032 0. 430* * 0. 812* * 0. 982* * 0. 769* * 1 ( + ) D1为枝角类密度, D2为桡足类密度; B1为枝角类生物量, B2为桡足类生物量。 * 表示显著相关( P < 0. 05) , * * 表示极显著相关( P< 0. 01)。 ( + ) D1 is Cladocera density, D2 is Copepods den sity; B1 is Cladocera b iomas s, B2 is Copepod s b iom as s. * C or relat ion is s ignifi can t at the 0. 05 level, * * Correlation is sign ificant at the 0. 01 level. 70 海 洋 湖 沼 通 报 2 0 1 0 年 浮游动物的群落特征与水质有密切联 系, 其种类组成和现存量的变化不但可以反 映水体的水质状态和污染情况, 还能预测其 污染的发展趋势。而浮游甲壳动物作为河流 浮游动物的重要类群,更能体现出流域的水 环境状况,指示水体的污染程度。在富营养 型的水体中, 浮游甲壳动物的数量非常丰富, 有时甚至可高达 1000 ind/ L 以上,一般数量 都在 10 ~ 100 ind/ L 之间[ 25] , 且极易造成 枝角类的过量繁殖,而在总数上超过桡足类。 此次调查中, 钱塘江浮游甲壳动物的平均密 度是 7. 92 ind/ L , 桡足类密度高于枝角类密 度, 四季浮游甲壳动物优势种在不同种类间 演替,浮游甲壳动物的密度和生物量变化主 要受叶绿素所体现的浮游植物水平的影响( r = 0. 355~ 0. 453, P< 0. 05) ,而枝角类密度 的变化还与水温显著相关 ( r= 0. 327, P < 0. 05) ,富营养化因子之一的溶解氧值整体达 到5地表水环境质量标准6 ( GB3838-2002) III 类水标准,所以总体上来说钱塘江的水体富 营养程度还是比较低的。但靠近干支流交汇 区的金华江( S7)和浦阳江( S10)浮游甲壳动 物密度值较高, 特别是浦阳江秋季浮游甲壳 动物密度高达 148. 9 ind/ L。金华江的上流 河段为武义江与东阳江汇流而成, 接纳诸条 支流;此 3条支流靠近城镇生活区,径流多处 接纳大量生活工业污水,且航道发达, 水运兴 盛, 自然水体自净能力较差,易受水体环境的 直接影响。金华江与浦阳江夏季高峰时更采 集到大量远东裸腹溞并形成优势种, 此种一 般存在于富营养化的水体中。2003年 [ 26] 和 2005年[ 27]对钱塘江流域的水质调查表明, 干 流水体大多为 III 类水, 支流金华江、浦阳江 下游河段水质较差, 多为 IV 至劣 V 类水。 由于江河干支流交汇区水流紊动掺混, 干流 水体倒灌及顶托作用引起支流水体流速减 缓, 形成生态交错区,易造成生物的指数性富 集[ 28] ,为避免对流域水环境的负面影响, 遏 制富营养化的发生, 钱塘江流域干支流交汇 区的水污染监测更值得重视。 参考文献 [ 1] 浙江省水利厅. 浙江省河流简明手册[ M ] . 西 安: 西安地图出版社, 1999. 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THE SEASONAL VARIATION AND DISTRIBUTION OF PLANKTONIC CRUSTACEANS IN QIANTANG RIVER YU Jian1 , YU H aiyan1 , YAO Jianliang3 , CAI Zhen2 , XUE Junzeng2 , and WU Huix ian2* ( 1. Zhejiang Pr ovince Environmental M onitoring Center, Hang zhou 310012, China; 2. Key Labo rato ry of Explorat ion and U tilizat ion o f Aquat ic Genetic Resources, Shanghai Ocean U niv ersity, M inist ry of Educat ion, Shanghai 201306, China; 3. T onglu Countr y Environmental Monitoring, Zhejiang Prov ince, Tong lu 311500, China) Abstract: In order to invest igate the aquatic environment of the Qiantang River, ten sampling sites in Qiantang River and its t ributaries in 2006 w ere chosen to co llect planktonic crustace- ans on a seasonal basis. Analy sis o f specimen show ed 32 species o f planktonic crustaceans, among which 5 families and 19 species w ere classified to Cladocera. In spring, summer, au- tumn and w inter, the ident ified number of Cladocera species w as 7, 9, 8 and 6, respect ively. Among these Cladocera species, the dominant ones w ere Moina w eismanni , Diaphanosoma brachyur um and Bosm ina f atal is . Meanwhile 3 order s and 13 species of Copepod w ere iden- t if ied, and the number of Copepod species collected in spring, summer, autumn and w inter, w as 3, 4, 5 and 10, respect ively. T he dominant Copepod species w ere M esocyclops leuckarti and A canthocyclops bicuspidatus. T he density of Cladocera in each seasons w ere 1. 0 ind/ L , 9. 0 ind/ L , 7. 5 ind/ L , and 2. 0 ind/ L, w hile biomasses w ere 0. 005 mg/ L , 1. 195 mg/ L , 1. 254 mg/ L, and 0. 330 mg / L , according ly. T he density o f Copepod in each seasons w er e 30. 2 ind/ L, 54. 7 ind/ L, 167. 6 ind/ L , and 45. 9 ind/ L , w hile biomasses w ere 1. 53 mg/ L , 1. 56 mg/ L , 4. 65 mg / L , and 0. 89 mg/ L, respect ively. The highest density and biomass both appear in Jinhua, w hich is lo cated at Puyang River. Key words: Q iantang River; cladocera; copepoda; spat ial distr ibution; seasonal v ar iat ion