淺述太子河流域大型底棲動物功能攝食類群與環境要素的關係論文

　　由於全球工業化、城市化發展迅猛，目前，世界各國的河流都遭受了不同程度的干擾和損害，出現了形態結構破壞、水質惡化及生境退化等一系列生態功能衰退問題，全球河流健康狀況的退化已經成為21世紀人類生存和發展面臨的重大危機，並引起了國際社會的廣泛關注和重視。

　　大型底棲動物是河流中分佈最廣泛的類群之一，是水生生態系統食物鏈中有機物、營養源(如樹葉碎屑、藻類等)和更高營養級生物之問的主要連線體，他們對外界脅迫的響應比較敏感，其在河流、湖泊、水庫等水體中的群落結構、物種豐富度、不同功能攝食類群的結構特徵以及耐汙類群和敏感類群的比例等都可以從不同的側面反映水質的好壞，從而可以有效地指示水生生態系統的健康。

　　功能攝食類群對研究生物群落結構和功能組成有著重要的作用。功能攝食類群的概念最初由Cummins在20世紀70年代提出，根據其理論的劃分，將大型底棲動物類群劃分為以下5個主要的功能攝食類群:(1)刮食者(sc)，其主要食物來源是各種固著生活的生物類群，如著生藻類等;(2)撕食者(sh)，其主要食物來源是各種凋落物和粗有機顆粒物CPOM，有機物粒徑>1 mm); (3)直接收集者(gc)，其主要食物來源是收集河底的各種細有機顆粒物((FPOM，指>0.45 um且<1 mm的有機物粒徑);（4)過濾收集者(fc)，其主要食物來源是水流中的各種細有機顆粒物;（5)捕食者(px)，其主要食物來源是捕食其它水生動物。

　　功能攝食類群的組成差異隨河流本身地理尺度的差異，營養物質輸入的差異等各種因素的改變而表現出白身的特徵.本文以太了河流域為研究物件，透過對人為干擾活動敏感的功能攝食類群的分析，採用逐步迴歸方程篩選對功能攝食類群影響顯著的水質因了，並透過Mann-Whitney U檢驗對不同分組之問大型底棲動物群落物種特徵引數及環境要素進行對比分析，篩選出對大型底棲動物群落和分佈影響較大的水質因了和土地格局，為河流健康參照條件的確定提供重要理論基礎。

　　1.材料與方法

　　1.1研究區域概況及樣點設定

　　太了河流域是大遼河水系兩條主要支流之一，位於我國遼寧省東南部(122°19'E~124°48'E,40°36'N~41 °37'N).河流全長413km，流域面積1.39x10.太了河流域位於暖溫帶溼潤一半溼潤氣候區，年內溫差較大，最高氣溫2224℃左右，最低氣溫為-9~17 ℃，年蒸發量為734·1018mm,年降水量約655~954mm.太了河流域屬大陸性季風氣候，白然植被多為落葉闊葉林.太了河流域上游地區為植被保護較好的低山丘陵，平均覆蓋率達到50%以上;中下游為土地開發程度高的平原區，植被覆蓋率較低。

　　為識別影響太了河流域大型底棲動物的河流環境要素、棲境要素和底棲動物適宜度，透過實地考察，在太了河干流以及流域內12條支流(太了河北支、太了河南支、小湯河西支、清河、三道河、細河、蘭河、北沙河、南沙河、柳河、五道河、海城河)共設定了70個樣點。

　　功能攝食類群研究選擇2009年8月份太了河流域野外調查資料。

　　1.2取樣方法

　　在本研究中，主要採用索伯網和D型手網作為大型底棲動物的取樣工具.索伯網用於定量採集，網徑為60目，取樣面積為0.09m2.每個點用索伯網隨機進行3次取樣.D一型網在本研究中用於定性採集，網徑為60目網，樣框本身取半圓形，半圓框半徑約為0.25m底邊約為0.3m。

　　在太了河全流域70個樣點採集生物樣本，在各樣點的樣品採集工作完成後，加70%的酒精將樣品儲存並放入封口瓶中密封，然後放入整理箱中.在實驗室將樣本鑑定分類，分為5個不同的功能攝食類群.在實驗室內對每一瓶底棲動物樣品進行精挑選，去除枯枝敗葉和細沙，僅保留大型底棲動物的幼蟲，並將樣品置於80%的酒精中儲存.精挑選工作結束後，參照相關著作進行大型底棲動物的鑑定工作，在鑑定的同時計錄每一種大型底棲動物的個體數。

　　在本研究中，大多數大型底棲動物的物種鑑定到種或屬;部分雙翅目物種鑑定到科;太了河流域和太了河南、北支的搖蚊鑑定到亞科，參照點的搖蚊鑑定到屬;除一些特殊的，較易辨認的寡毛類被鑑定出來(如顫婦和霍夫水絲婦等)，大多數寡毛類僅鑑定到綱。

　　1.3生境棲息地特徵調查

　　根據鄭丙輝等提出的河流棲息地評價指標，從棲息地的複雜性、底質組成情況、速度一深度結合特性、河水水量的狀況、堤岸的穩定性、河道變化情況、水質狀況、植被多樣性、人類活動強度和河岸土地利用型別10個方面對生境棲息地特徵進行現場調查，透過目測進行評分.每個指標滿分為20分，4個級別的分值範圍分別為20~16(好)、15~11(較好)、10~6(一般)、5~1(差). 1.5太了河流域土地利用型別獲取。

　　為精確反映太了河流域河道附近土地利用特徵，採用遙感影像為2.5m解析度的全色和1 Om解析度的多光譜，在解譯2009年8月SPOTS遙感影像獲取土地利用圖的基礎上進行了兒何精校正，在ERDAS軟體下將全色和多光譜影像融合，得到了2.5m解析度的融合影像.利用融合影像目視解譯獲得研究區的土地利用覆蓋圖，對不能確定的植被型別進行野外調查確認.遙感資料分析提取到的7類主要土地利用型別為森林、農田、裸地、草地、河灘、坑塘和居民地。

　　1.4資料分析

　　根據生境資料中人為干擾情況的程度按照人為干擾情況從輕到重，劃分為excellent, good,normal, bad 4個等級劃分標準和分值對5個功能攝食類群進行非引數分析。根據每一種攝食類群的相對丰度，計算其在不同人為干擾條件下的均值和標準差，以箱線圖的形式展示出來。

　　(1)採用逐步迴歸方程篩選對功能攝食類群影響顯著的水質因了.在結果中，R為迴歸係數，Rz越高，表示迴歸方程的預測結果越可信.P值表示極端結果出現機率，P值越小，表明迴歸方程越可信.其中P值<0.05時，表示顯著相關，P值<0.01時，表示極顯著相關。

　　(2)透過Mann-Whitney U檢驗對不同分組之問大型底棲動物群落物種特徵引數及環境要素進行對比分析.Mann-Whitney U檢驗是最常用的一種非引數檢驗方法.應用指示種分析提取各組中對群落結構具有指示作用的物種，指示種的計算值為100，當一個物種只在某一組內出現同時在該組所有樣點中均有分佈時，其指示種值達到最大.指示種的顯著性檢驗利用蒙特卡羅隨機化過程進行。

　　2結果和分析

　　2.1太沂河流域大型底棲動物功能攝食類群基本資訊

　　根據70個樣點的底棲動物5種功能攝食類群的物種調查結果，太了河流域大型底棲動物優勢種多為耐汙性較強的種群，主要有寡毛類(Oligochaeta spp.)、直突搖蚊亞科(Orthocladinaespp.)、搖蚊亞科(Chironominae spp.)，相對丰度分別為61.67%, 9.64%和5.31%.這些耐汙物種在功能攝食類群的劃分上均屬於直接收集者(gc).寡毛類、直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節蚌在太了河流域分佈廣泛且數量眾多.寡毛類是耐汙物種，直突搖蚊亞科、搖蚊亞科和四節蚌屬於中度耐汙物種，表明太了河流域受到了不同程度的人為干擾.值得注意的是下游部分點位寡毛類個體數量眾多，多達上萬只，反映出太了河下游區域受人為幹狀尤為嚴重。

　　2.2太了河流域大型底棲動物功能攝食類群空立問分佈特徵與人為干擾的關係:隨著上游到下游人為活動干擾!的.增強，底棲動物物種數顯著下降，表現為1組>2 組>3組>4組，敏感類群物種數的降低趨勢也與1之相同。EPT物種數、債翅目物種數、蚌蛻目物:種數、毛翅目物種數、端足目和軟體動物物種數也表現為相似的變化趨勢，即從上游到下游顯著降低，下游區3組和4組問無顯著差異，且耐汙類、群相對丰度與之呈相反的變化趨勢。敏感類群鎮翅目只在上游區分佈較廣，其上游區物種數均顯二著高於其它3組.物種個體數變化特點為:3組最)高,4組最少.出現此情況是因為3組寡毛類數量眾多，而2組則是由於搖蚊科個體數過多所致。

　　綜上可知，太了河流域上游區物種豐富，敏感類群尤其是鎮翅目物種分佈廣泛.從上游到下游，隨著人為活動強度逐漸增大，底棲動物物種數減少，敏感物種消失，耐汙類群相對丰度顯著增加，成為最優勢物種.由此可見，人為活動已經對太了河流域造成了一定的影響，且下游區域影響較為嚴重。

　　2.5大型底棲動物功能攝食類群分佈與土地利用因素的關係

　　太了河流域70個樣點土地利用型別統計結果。土地利用格局因了(各種土地利用型別在總面積中所佔比例)和5種功能攝食類群的逐步迴歸分析結果。在進行逐步迴歸分析之前，首先進行各種土地利用型別的相關性分析，發現農田和森林呈顯著負相關，為去除干擾，保留農田而去除森林，而裸地佔得比例較小，故採用農田、河灘、居民地、坑塘、草地5種土地利用型別進行分析。

　　由土地利用格局因了(各種土地利用型別在總面積中所佔比例)和5種功能攝食類群進行的逐步迴歸分析可以看出，對gc影響顯著的是農田、河灘;對pr, sc和sh影響顯著的是農田.其中農田的白分比對gc, sc和sh均有預測作用，但是與gc呈現正相關的趨勢，而與其他七種功能攝食類群呈現負相關.這與gc中耐汙種較多，適應森林較少而開發程度較高且農田較多的環境有關係。

　　3結論

　　3.1在太沂河流域米集的底棲動物中,gc所佔比重最大，佔所有樣點總個體數的85.5%,gc對人為干擾的耐受性較強，物種調查顯示寡毛類、搖蚊是其優勢種.fc, sh, sc, pr所佔比例分別為6.0% , 3.0% , 5.5 % , 0.其中pr, sc, sh對環境的惡化較為敏感. 3.2太了河流域四組樣點物理生境要素、基本水化要素、有機物、營養鹽、棲息地要素、土地利用型別差異較大.上中游區域環境要素良好，屬於受人為活動影響強度較低的區域，下游區域環境要素較差，物種調查結果與此一致。

　　3.3五種功能攝食類群相對丰度與水質因了的迴歸分析表明，對gc影響比較大的有海拔、水溫、電導率、總氮、硝態氮、亞硝態氮.其中gc對海拔和水溫最敏感，迴歸方程的相關係數達到了0.421.對pr, sc, sh影響較大的有海拔、水溫、電導率、pH、總氮、亞硝態氮.

　　3.4大型底棲動物功能攝食類群分佈與土地利用格局的迴歸分析表明，農田、河灘對gc影響顯著;農田對pr, sc和sh影響顯著.其中農田的白-分比對gc, sc和sh均有預測作用，其與gc呈現正相關趨勢，而與其他兒種功能攝食類群呈現負相關.這與gc中耐汙種較多，適應開發程度較高且農田較多的環境有關係.