山地河流潛流層大型無脊椎動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、潛流層是河流地表水和地下水相互作用的生態(tài)界面，具有不同于地表流水生態(tài)系統(tǒng)和黑暗界面地下水生態(tài)系統(tǒng)的特征，生物多樣性豐富而獨(dú)特，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。在潛流層生物相中，大型無脊椎動(dòng)物位于潛流層食物網(wǎng)的頂層，直接影響著潛流層物質(zhì)和能量動(dòng)態(tài)，是河流健康潛在的指示生物，調(diào)節(jié)著潛流層的生物地化過程，發(fā)揮著環(huán)境凈化和生態(tài)緩沖等多種生態(tài)服務(wù)功能，對(duì)溪流生態(tài)系統(tǒng)健康維持具有至關(guān)重要的作用。本論文以典型的山地河流—黑水灘河為例，開展?jié)摿鲗右巴庹{(diào)查

2、和定位試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了山地河流潛流層大型無脊椎動(dòng)物生態(tài)學(xué)特征，研究涉及潛流層生境特征、潛流層大型無脊椎動(dòng)物群落組成和時(shí)空分布、大型無脊椎動(dòng)物在潛流層中的拓殖過程、環(huán)境因素對(duì)大型無脊椎動(dòng)物群落的影響以及潛流層大型無脊椎動(dòng)物與底棲動(dòng)物的差異分析等，得到的主要研究結(jié)論如下：
　　(1)對(duì)6個(gè)斷面10個(gè)表征潛流層生境特征的參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明該河段潛流層沉積物主要為礫石和卵石，各斷面非均勻度差異不顯著，百分比細(xì)砂含量范圍波動(dòng)不大，為4

3、.59~11.97％；垂向滲透系數(shù)范圍為0.15~0.73 mm/s，S1斷面和S4、S6存在顯著差異；各斷面的垂向水力梯度均為負(fù)值，表明調(diào)查斷面均為下降流區(qū)域；對(duì)比河流表層水和潛流層間隙水的理化指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)潛流層間隙水的 pH、溶解氧和電導(dǎo)率均小于河流表層水，除S5斷面外溫度也符合這個(gè)規(guī)律；間隙水溫度與河流表層水溫度有較強(qiáng)相關(guān)性，且受氣溫影響。對(duì)各斷面潛流層生境指標(biāo)進(jìn)行PCA分析，結(jié)果表明非均勻度、百分比細(xì)砂含量、中值粒徑、垂向滲透系數(shù)

4、和溫度等5個(gè)參數(shù)能較全面的反映潛流層沉積物、間隙水和潛流交換的特征。
　　(2)對(duì)不同季節(jié)潛流層大型無脊椎動(dòng)物群落的研究表明：3個(gè)季節(jié)共采集大型無脊椎動(dòng)物27種，其中夏季22種，冬季和春季各16種。各季節(jié)水生昆蟲種類所占比例均較高，分別為夏季81.8%、冬季75.0%和春季62.5%；夏季群落密度顯著低于冬季和春季，春季最高；冬季群落生物量顯著高于夏季和春季，夏季最低；3個(gè)季節(jié)群落的物種豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣

5、性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均沒有顯著性差異?？臻g分布上，大型無脊椎動(dòng)物的密度和豐富度均呈現(xiàn)隨潛流層深度增加而降低的趨勢(shì)，大多數(shù)個(gè)體均分布在0-20 cm深度，呈現(xiàn)出明顯的垂直空間梯度分布規(guī)律。群落以濾食者和收集者所組成的集食者為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)功能群。潛流層無脊椎動(dòng)物的相互作用、生活史策略和潛流層的理化條件影響著潛流層大型無脊椎動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)和時(shí)空分布。
　　(3)通過原位包埋人工基質(zhì)方法研究大型無脊椎動(dòng)物在潛流層中的拓殖過程，結(jié)果表

6、明，群落個(gè)體密度在7~29 d呈“J”型增長(zhǎng)，在29 d后驟然降低，55 d后呈波動(dòng)趨勢(shì)；物種豐富度在1~29 d呈增加趨勢(shì)，29 d后呈波動(dòng)狀態(tài)；群落的生物量總體呈增加趨勢(shì)。群落的物種豐富度、密度和生物量在第29、71和83 d時(shí)沒有顯著差異(P＞0.05)，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)在第55、71、83 d沒有顯著差異(P＞0.05)。綜合不同拓殖時(shí)間段物種的主成分分析，表明潛流層大型無脊椎動(dòng)物群

7、落在拓殖55 d后趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定群落的優(yōu)勢(shì)種為搖蚊、河蜆、四節(jié)蜉、動(dòng)蜉、紋石蛾和扁泥甲。濾食者和收集者在整個(gè)拓殖過程中均是優(yōu)勢(shì)功能攝食群。群落拓殖過程是一個(gè)群落自身恢復(fù)能力和外部環(huán)境影響相互作用的過程，拓殖初期潛流層的結(jié)構(gòu)是影響著無脊椎動(dòng)物遷入的主要因素，拓殖中期動(dòng)物的生活史特征起主導(dǎo)作用，穩(wěn)定期之后群落可能受到各因素的綜合影響。
　　(4)在黑水灘河上游選擇5個(gè)斷面調(diào)查了潛流層大型無脊椎動(dòng)物及其生境特征，研究微觀尺度環(huán)境因素對(duì)潛

8、流層大型無脊椎動(dòng)物群落組成及分布的影響。結(jié)果表明：調(diào)查河段共發(fā)現(xiàn)大型無脊椎動(dòng)物29種，其中水生昆蟲種類最多；各斷面大型無脊椎動(dòng)物的密度、生物量和豐富度均呈現(xiàn)隨著潛流層深度增加而降低的趨勢(shì)；潛流層沉積物的中值粒徑、垂向水力梯度和垂向滲透系數(shù)是影響大型無脊椎動(dòng)物組成和分布的主要因素，其中最重要的是中值粒徑。潛流層無脊椎動(dòng)物群落變化也受到食物源和物種間相互作用等因素的影響，所有這些因素共同形成了一個(gè)復(fù)雜的“自然過濾器”(即潛流層無脊椎動(dòng)物群落

9、及生境特征的調(diào)控系統(tǒng))，控制著潛流層無脊椎動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)和空間分布。
　　(5)在黑水灘河上游5個(gè)斷面分別調(diào)查了潛流層和底棲生境大型無脊椎動(dòng)物群落，對(duì)比分析表明兩者既存在差異也存在較密切的聯(lián)系，兩個(gè)生境既存在一些共有的優(yōu)勢(shì)種也分別擁有一些特有的物種，相似性檢驗(yàn)結(jié)果表明兩個(gè)生境的大型無脊椎動(dòng)物群落存在較小差異(R=0.272，P＜0.05)。研究結(jié)果表明，潛流層既是一些底棲大型無脊椎動(dòng)物的躲避環(huán)境條件突變的“庇護(hù)地”，也是底棲生境中