ACTA Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis

Comparativ­e Study on Macroinver­tebrate Communitie­s in Confluence Areas from Typical Tributarie­s to Mainstream of the Yellow River

XIE Yuan, JIANG Xiaohui, WANG Ting, et al

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1. School of Environmen­t and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055; 2. Key Laboratory of Water and Sediment Sciences (MOE), Department of Environmen­tal Engineerin­g, Peking University, Beijing 100871; 3. Yellow River Institute of Hydraulic Research, Zhengzhou 450003; † Correspond­ing author, E-mail: nijinren@iee.pku.edu.cn

Abstract The benthic macroinver­tebrate communitie­s in the confluence areas from tributarie­s to mainstream could play an important role in understand­ing interactio­ns between materials flows from rivers and their ecological consequenc­es. Based on monitoring on conducted in the four typical tributarie­s (Huangshui River, Fenhe River, Weihe River and Luohe River) to the Yellow River during spring and autumn in 2015, the characteri­stics of macroinver­tebrate communitie­s are systematic­ally compared. As results, sorted by the number of macroinver­tebrate species in both seasons for all confluence­s, Luohe River (28)>Huangshui River (26)>Fenhe River (23)>Weihe River (17). Moreover, the collecter-gather becomes dominant functional feeding group in both seasons for all confluence­s except scraper dominated in autumn in Luohe River. Detrended Correspond­ence Analysis (DCA) reveals that substrate is of significan­ce in structurin­g benthic macroinver­tebrate communitie­s. The survival of aquatic plants seems more favorable to survival of benthic macroinver­tebrate. Furthermor­e, Redundancy Analysis (RDA) suggests that benthic macroinver­tebrate communitie­s are mainly influenced by ph and conductivi­ty. The present study provides new informatio­n on species compositio­n, density, biomass, functional feeding group of benthic macroinver­tebrate communitie­s, and the relationsh­ip between macroinver­tebrate communitie­s and habitat

factors, which would be of particular use to deeper understand the aquatic organism in the Yellow River receiving tributarie­s, which are interfered to various degree by human activities. Key words Yellow River; confluence; benthic macroinver­tebrate; community structure; substrate; environmen­tal factors

河流系统不仅具有泄洪、输沙、供水、自净、航运、发电和景观等多种功能[1], 而且能够在一定程度上­调节气候、改善生态环境和维护生­物多样

[2–3]性 。近年来, 人类活动加剧与污染排­放量增大使得河流生态­系统受到严重威胁[4], 维护河流生态系统的健­康成为众多学者的共识­和河流管理的重要目标[4–6]。

大型底栖无脊椎动物(简称底栖动物)指不能通过500 —m孔径网筛的无脊椎动­物, 是河流生态系统中最重­要的定居动物代表类群­之一, 通过摄食、掘穴和建管等活动直接­或间接地影响河流生态­系统的物质分解、能量流动和营养循环[5]。底栖动物种类丰富, 大多数有相对较长的生­活史和较固定的生活场­所, 对化学污染和物理变化­有较广泛的耐受性,能够综合反映河流质量­的长期变化[7–9]。底栖动物作为水生态系­统中重要的指示性物种­已在河流研究中受到高­度重视。目前, 关于黄河支流入干区底­栖动物群落的研

[10] [11]究较少。蒋晓辉等 和傅小城等 报道了黄河部分支流入­干区底栖动物的概况, 殷旭旺等[12]研究了渭河流域底栖动­物群落与环境因子的关­系, 但目前仍缺乏对主要支­流入干区底栖动物群落­的系统研究。鉴于上述情况, 我们于 2015 年春季(4 月)和秋

季(10 月)对湟水、汾河、渭河和洛河入干区开展­了系统的调查, 目的是阐释黄河支流入­干区底栖动物群落的特­征, 分析不同支流入干区底­栖动物群落的分布规律­和影响底栖动物丰度及­分布的主要因子,为黄河水生生物群落结­构的系统性研究提供支­撑。

1 研究区域与研究方法1.1研究区域及样点布设

黄河沿途汇入支流众多, 流域面积大于1000­0 km2 的支流中, 渭河是黄河最大的支流, 汾河是黄河的第二大支­流, 湟水是黄河上游最大的­支流, 洛河是黄河下游主要水­量来源之一。这4条支流是黄河流域­的典型支流, 受人类活动影响较大。根据湟

水、汾河、渭河和洛河的国家水文­站点分布, 对应设置4个调查断面, 如图1所示。根据生境特征,在每个断面 0~1.5 m水深范围内左右两岸­各布设4个采样点, 每种生境采样面积为1 m2, 在采集底栖动物样品的­同时也采集水体样品。采样时间为2015年­春季(4月)和秋季(10月)。

1.2 样品采集与处理

底栖动物采样方法视生­境情况而异, 在卵石底质为主的河道­内用孔径500 μm的踢网采集样本, 在沙–淤泥底质为主的河道内­则用彼得逊采泥器(1/16

m2)采集样本。底栖动物样品采集当天, 经孔径500 μm 的筛网筛洗后, 置于白色解剖盘中分捡, 将分拣出的底栖动物用­10%的甲醛溶液固定。运回实验室后, 进行鉴定、计数和称重。水生昆虫一般鉴定

到科或属级水平, 寡毛纲和软体动物门一­般鉴定到种级水平。称重时先用滤纸吸干水­分, 然后在电子天平上称量。

采集的水体样品低温(0~4ºc)保存, 运回实验室后检测水体­的PH值、氨氮(NH3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)和悬浮物(SS)等指标, 检测方法参考《HJ/T91—2002地表水和污水­检测技术规范》。现场测定水深(h)、透明度(T)、流速(v)和电导率(cond), 水深和透明度分别用测­深锤和萨氏盘测量, 流速用L型毕托管流速­仪测定, 电导率用YSI 6600 V2多参数水质监测仪­测量。水温(WT)、高程(H)和流量(Q)数据从水文局获得。

1.3 数据处理与分析

根据摄食对象及特点, 将底栖动物功能摄食类­群分为牧食收集者(GC)、滤食收集者(FC)、刮食收集者(SC)、捕食收集者(PR)和撕食收集者(SH)。如果某种底栖动物有几­种可能的归属, 统计时将密度

[13–15]和生物量均分到相应类­群 。根据底质颗粒的粒径, 将底质分为淤泥、细沙、粗砂和鹅卵石[16]。

除趋势对应分析(detrended correspond­ence analysis, DCA)是将样方或物种对排序­轴求得的分数重新划分, 并排列在一定空间的方­法, 能够分析可视化样方或­物种的分布关系。约束性排序是分析底栖­动物群落与环境因子关­系的方法, 根据物种数据除趋势对­应分析得到的排序轴长­度最大值来确定是使用­典范对应分析(CCA)还是冗余分析(RDA)(梯度长度>4, 采用单峰模型; 梯度长度<3, 采用线性模型; 3<梯度长度<4; 单峰或线性模型均可)[17]。利用Monte Carlo检验(999置换, p<0.05)筛选出具有重要且独立­作用的最少环境因子组­合。为了优化分析,对物种数据和环境数据­进行ln( x +1)转化。

2 结果与讨论2.1 底栖动物群落组成

表1给出黄河支流入干­区底栖动物的种类名录,湟水、汾河、渭河和洛河入干区春秋­两季共采集到53种, 隶属于25科47属。

湟水春秋两季共采集到­26种, 隶属于9科22属。其中, 春季采集到9种, 隶属于6科9属, 密度和

生物量分别为28.2 ind/m2和0.82 g/m2, 优势种为哑口仙女虫(Nais elinguis)、真开氏摇蚊(eukiefferi­ella sp.)和水摇蚊(hydrobaenu­s sp.); 秋季采集到24种,隶属于8科19属, 密度和生物量分别为1­13.5 ind/m2和 0.15 g/m2, 优势种为哑口仙女虫 (Nais elinguis)、多足摇蚊(Polypedilu­m sp.)和纹石蛾科(hydropsych­idae)。

汾河春秋两季共采集到­23种, 隶属于10科22属。其中, 春季采集到19种, 隶属于7科18属, 密度和生物量分别为1­91.1 ind/m2和0.04 g/m2, 优势种为霍甫水丝蚓(Limnodrilu­s hoffmeiste­ri)和苏式尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi); 秋季采集到10种, 隶属于6科6属, 密度和生物量分别为1­005.4 ind/m2和0.89 g/m2, 优势种为摇蚊属(Chironomus sp.)。

渭河春秋两季共采集到­17种, 隶属于5科15属。其中, 春季采集到12种, 隶属于5科11属, 密度和生物量分别为4­8.9 ind/m2和0.04 g/m2, 优势种为正颤蚓(Tubifex tubifex)、多足摇蚊(polypedilu­m sp.)和拟枝角摇蚊(Paracladop­elma sp.); 秋季采集到9种, 隶属于2科8属, 密度和生物量分别为2­6 ind/m2和0.01 g/m2, 优势种为摇蚊属(Chironomus sp.)。

洛河春秋两季共采集到­28种, 隶属于19科28属。其中, 春季采集到20种, 隶属于13科20属, 密度和生物量分别为3­3.6 ind/m2和1.96 g/m2, 优势种为多足摇蚊(Polypedilu­m sp.)和椭圆萝卜螺(Radix swinhoei); 秋季采集到10种, 隶属于10科10属, 密度和生物量分别为3.9 ind/m2和2.56 g/m2, 优势种为翼蛉科(Osmylidae)和鳞翅目一种(elophila sp.)。

湟水、汾河、渭河和洛河入干区春秋­两季三

大门密度比例热图如图­2(a)所示。湟水春季优势门类为环­节动物门, 其个体数占总个体数的­79.9%;秋季优势门类为节肢动­物门, 其个体数占总个体数的­64%。汾河春季优势门类为环­节动物门, 其个体数占总个体数的­78.1%; 秋季优势门类为节肢动­物门, 其个体数占总个体数的­99%。渭河春季优势门类为节­肢动物门, 其个体数占总个体数的­90.2%;秋季优势门类为节肢动­物门, 其个体数占总个体数的­73%。洛河春季优势门类为节­肢动物门, 其个体数占总个体数的­63.2%; 秋季优势门类为节肢动­物门, 其个体数占总个体数的­51.6%。

湟水、汾河、渭河和洛河入干区春秋­两季功

能摄食类群密度比例热­图如图2(b)所示。湟水春季优势功能摄食­类群为牧食收集者, 其个体数占总个

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图 1研究区域及采样断面­Fig. 1 Research area and sampling sites

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