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Effects of eutrophication on distribution and population density of Corbicula fluminea and Bellamya spin Chaohu Lake

巢湖富营养化对河蚬和环棱螺分布及种群密度影响



全 文 :巢湖富营养化对河蚬和环棱螺分布及
种群密度影响 3
邓道贵1 ,3 3 3  李洪远2  胡万明2  周 琼1  过龙根1
(1 中国科学院水生生物研究所 东湖湖泊生态系统试验站 淡水生态与生物技术国家重点实验室 ,武汉 430072 ;
2 安徽省巢湖渔业管理局 ,巢湖 238000 ;3淮北煤炭师范学院生物系 ,淮北 235000)
【摘要】 2001 年 9 月和 2002 年 9 月两次对巢湖河蚬和环棱螺的调查表明 ,在富营养化程度较重的西湖
区 ,河蚬生物量分别为 17. 87 和 47. 29 g·m - 2 ;环棱螺生物量分别为 45. 45 和 12. 56 g·m - 2 . 而在富营养化
程度较轻的东湖区 ,河蚬的生物量分别为 67. 86 和 96. 18 g·m - 2 ;环棱螺的生物量分别为 32. 00 和 31121 g
·m - 2 . 河蚬和环棱螺的种群密度和生物量均随水体富营养化的加剧而下降. 近岸带河蚬和环棱螺的密度
和生物量明显高于敞水区. 河蚬的分布型为核心型 ,而环棱螺更接近随机性分布. 河蚬和环棱螺的种群密
度和生物量与水深均无明显相关 ( P > 0. 05) . 环棱螺生物量与总氮 TN、硝态氮 NO32N、总磷 TP 和溶解性
磷 PO42P 浓度呈显著负相关 ,而河蚬生物量仅与 PO42P 呈负相关. 现有河蚬资源量与 1981 年相比有较大
幅度的下降. 探讨了其它环境因子对河蚬和环棱螺分布和生长的影响.
关键词  巢湖  河蚬  环棱螺  富营养化
文章编号  1001 - 9332 (2005) 08 - 1502 - 05  中图分类号  Q178. 1  文献标识码  A
Effects of eutrophication on distribution and population density of Corbicula f luminea and Bellamya sp. in
Chaohu Lake. DEN G Daogui1 ,3 ,L I Hongyuan2 , HU Wanming2 , ZHOU Qiong1 , GUO Longgen1 ( 1 S tate Key
L aboratory f or Freshw ater Ecology and Biotechology , Donghu Ex perimental S tation of L ake Ecosystem , Insti2
t ute of Hydrobiology , Chinese Academy of Sciences , W uhan 430072 , China ;2 Fishery A dminister Com mittee f or
L ake Chaohu , A nhui Province , Chaohu 238000 , China ; 3 Huaibei Coal Indust ry Teachers College , Huaibei
235000 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (8) :1502~1506.
The investigation on the distribution and population density of C. f luminea and Bellamya sp . in Chaohu Lake
during September 2001 and September 2002 showed that in the west region of the lake where was seriously eu2
trophic ,the density and biomass of C. f luminea were 5. 1 ind. ·m - 2 and 17. 87 g·m - 2 in 2001 ,and 8. 8 ind. ·
m
- 2
and 47. 29 g·m - 2 in 2002 ,while those of Bellamya sp . were 13. 3 ind. ·m - 2 and 45. 45 g·m - 2 in 2001 ,
and 3. 8 ind. ·m - 2 and 12. 56 g·m - 2 in 2002 ,respectively. In the east region of the lake where was eutrophic ,
the density and biomass of C. f luminea were 23. 8 ind. ·m - 2 and 67. 86 g·m - 2 in 2001 ,and 29. 2 ind. ·m - 2
and 96. 18 g·m - 2 in 2002 ,while those of Bellamya sp . were 10. 1 ind. ·m - 2 and 32. 00 g·m - 2 in 2001 ,and 914
ind. ·m - 2 and 31. 21 g·m - 2 in 2002 ,respectively. The density and biomass of C. f luminea and Bellamya sp .
were declined with increasing eutrophication. In hypertrophic region , C. f luminea and Bellamya sp . were ab2
sent . The density and biomass of the two species were obviously higher in littoral than in pelagic region. The dis2
tribution type of C. f luminea was core2model ,while that of Bellamya sp . was random. The correlation between
the density and biomass of C. f luminea and Bellamya sp . and water depth was not significant ( P > 0. 05) . The
biomass of Bellamya sp . was negatively correlated with water TN ( P < 0. 01) ,NO32N ( P < 0. 05) , TP ( P <
0101) and PO42P( P < 0. 05) ,while that of C. f luminea only had a significantly negative correlation with PO42
P ( P < 0. 05) . Compared with 1981 ,there was fewer C. f luminea in the lake nowadays. The effects of other en2
vironmental factors on the population distribution and growth of C. f luminea and Bellamya sp . were also dis2
cussed.
Key words  Chaohu Lake , Corbicula f luminea , Bellamya sp . , Eutrophication.3 中国科学院知识创新工程重大资助项目 ( KZCX12SW212) .3 3 通讯联系人.
2004 - 07 - 09 收稿 ,2004 - 10 - 02 接受.
1  引   言
河蚬 ( Corbicula f l um i nea) 和环棱螺 ( Bellamya
sp . )广泛分布在我国的江河和湖泊水域中 ,其肉味
鲜美 ,是人们喜食的贝类[15 ] . 近年来 ,河蚬因大量出
口到日本和韩国等国家而具有较高的经济价值. 随
着国民经济的快速发展和工业化程度的提高 ,大量
工农业废水和生活污水不断排入江河湖泊 ,使湖泊
出现不同程度的富营养化 ,大型底栖动物群落结构
和物种多样性受到了较大影响[6 ,24 ] . 由于底栖动物
对水体中的污染物较为敏感 ,常被用来作为水质监
应 用 生 态 学 报  2005 年 8 月  第 16 卷  第 8 期                               
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 2005 ,16 (8)∶1502~1506
测的指示动物[1 ,7 ,20 ,23 ] .
巢湖位于安徽省中部 (117°16′~117°51′E ,30°
43′~31°25′N) ,面积约 780 km2 ,是我国五大淡水湖
之一. 20 世纪 60 年代以来 ,巢湖浮游植物多以蓝藻
为主 ,常在夏季和秋季大量暴发在水面形成微囊藻
或鱼腥藻“水华”[16 ,22 ,27 ] . 有关底栖动物分布和种群
密度与环境因子的关系 , 国内外已有较多研
究[2 ,4 ,5 ,19 ,21 ] ,但巢湖富营养化对底栖动物生态分布
和种群密度的影响尚未见报道.
1981 年底栖动物调查表明 ,河蚬种群密度和生
物量较丰富 ,平均为 23318 ind1·m - 2 和 162 g·
m
- 2 [9 ]
. 近 20 年来 ,由于水体富营养化的不断加剧
和乱捕乱捞 ,河蚬资源渐趋贫乏. 本文通过对巢湖近
岸带和敞水区河蚬和环棱螺的生态分布和现存量的
研究 ,初步探讨水体富营养化对巢湖大型底栖动物
的影响规律.
2  材料与方法
211  样品采集与处理
在湖区设 22 个采样点 (图 1) . 1~8 号点位于西湖区 ,其
中 3、6、7 和 8 号点位于入湖河口附近 ,污染较重 ;9~22 号
点位于东湖区 ;4、13、14、17 和 22 号点位于敞水区 ,水位相
对较深.
图 1  巢湖采样点分布图
Fig11 Distribution of sampling sites of Chaohu Lake.
  分别于 2001 和 2002 年 9 月用 33 cm ×20 cm 彼德生采
泥器和有机玻璃采水器采集河蚬和环棱螺样品及水样. 河蚬
和环棱螺样品用 10 %福尔马林溶液固定 ,经鉴定、计数和称
重后 ,换算成密度 (ind1·m - 2)和生物量 (g·m - 2) 1
212  水质分析方法
除总氮 ( TN)和总磷 ( TP) 外 ,水样经国产玻璃纤维滤膜
过滤 ,参考湖泊生态调查与分析标准方法 [11 ]测定. 分别用便
携式的 p H 和电导仪测定水样的 p H 和电导率. 用 Secch’s
disc 测定透明度 ,温度计测定水温.
213  叶绿素 a
水样经 Whatman GF/ C 滤膜过滤、研磨后 ,用 90 %丙酮
提取色素 ,离心 ,752 型分光光度计测定叶绿素 a 含量.
214  种群分布型式
采用常规分析方法[3 ]计算. 即 ,求出待测动物在样品中
出现的个体数的均方与均数的比值 ,若 = 1 ,则表明其分布是
随机的 ;若 > 1 则属于核心分布 ;若 < 1 则为均匀分布.
3  结果与分析
311  水质情况
2002 年 9 月西湖区的各项水化指标和叶绿素 a
均高于东湖区. 东、西湖区的总氮 TN、硝态氮 NO32
N、氨态氮 N H42N、总磷 TP、溶解性磷 PO42P 和叶绿
素 a 平均值分别为 3160 和 4127 mg·L - 1 、0117 和
0141 mg·L - 1 、0130 和 0132 mg·L - 1 、0106 和 0116
mg·L - 1 、010004 和 01011 mg·L - 1 、14115 和 47143
μg·L - 1 . 据巢湖水质营养化状态评价标准[26 ] ,巢湖
西湖区属重富营养水平 ,而位于合肥市主要排污口
附近水域的 3、4 和 5 号采样点达到重富2极度富营
养化程度 ;东湖区属富营养化水平. 西湖区的透明度
(0137 m)比东湖区 (0185 m) 低 ,多呈浑浊状态 1 采
样期间 ,p H、电导率、水深和水温的变动范围分别为
7192~8166、259~347μs·cm - 1 、119 ~510 m、2915
~3115 ℃1 其中 ,2、3、5、6、7、8 号采样点淤泥较浅、
沙质或底质硬 ;其余采样点淤泥均较厚.
312  河蚬和环棱螺的生态分布
2001 和 2002 年的两次采样中 ,除 2、3、4 和 5
外 ,其余各采样点均有河蚬分布 12002 年河蚬分布
频度与 2001 年基本相似 (7 号点除外) 1 位于近岸带
的 15、18 和 19 号采样点分布频度较高 ,全湖的分布
频度呈现由西湖区向东湖区逐渐增多的趋势 1 巢湖
环棱螺主要由铜锈环棱螺 ( Bellam ya aerugi nosa) 组
成 ,并含少量的方形环棱螺 ( B 1 quadrata) 1 两次采
样 3、4 和 5 号采样点均未发现环棱螺 1 与河蚬相
比 ,2002 年环棱螺的分布范围和频度与 2001 年有
较大差异 (表 1) .
表 2 为 2001 和 2002 年河蚬和环棱螺个体分布
的随机性检验. 结果表明 ,河蚬的Σ( x - …x ) 2/ …x ( n
- 1) 比值较显著大于 1 ,说明河蚬在巢湖为核心型
生态分布 ;环棱螺的比值均接近于 1 ,说明环棱螺更
趋向随机性生态分布.
313  河蚬和环棱螺的种群密度和生物量
调查显示 ,西湖区河蚬种群密度和生物量均明
显低于东湖区 ,富营养化程度愈高的水域河蚬的分
布越少 ,在污染严重的3 、4和5号采样点 ,连续两
30518 期          邓道贵等 :巢湖的富营养化对河蚬和环棱螺分布及种群密度的影响            
表 1  河蚬和环棱螺在巢湖水域的分布
Table 1 Distribution of C1 f luminea and Bellamya sp. in Chaohu Lake
采样点
Sampling
sites
2001 年 9 月
September 2001
河蚬
C1 f luminea 环棱螺Bellam ya sp1 2002 年 9 月September 2002河蚬C1 f luminea 环棱螺Bellamya sp1
1 + + + + + -
2 - + + - -
3 - - - -
4 - - - -
5 - - - -
6 + + + + +
7 - + + + + +
8 + + + + -
9 + + + + + + +
10 + + + +
11 + + + + + +
12 + + + + + + +
13 + + + + + +
14 + + - + + +
15 + + + + + + +
16 + + + + +
17 + + + +
18 + + + - + + + +
19 + + + + + + + -
20 + + + + + -
21 + + + + +
22 + + + + + + -
“ - ”无分布 No distribution ;“ + ”较少分布 Fewer distribution ;“ + + ”分布频度
高 High distribution ;“ + + + ”分布频度更高 Higher distribution.
表 2  河蚬和环棱螺的个体分布随机性检验( n = 22)
Table 2 Random test of individual distribution of C1 f luminea and Bel2
lamya sp1
种名
Species
采集时间
Sampling year
6 ( x - …x ) 2/ …x ( n - 1)
河蚬 C1 f l uminea 2001 1185
2002 2166
环棱螺 Bellamya sp1 2001 1116
2002 1105
年没有采集到活体河蚬 ;2001 年西湖区环棱螺密度
和生物量分别高于东湖区 ,2002 年却相反 (图 2) 1
此外 ,2002 年河蚬种群密度和生物量均高于 2001
年 ,而环棱螺则相反 (图 2) 1 相关分析表明 ,环棱螺
密度和生物量与总氮 TN ( P < 0101) 、硝态氮 NO32
N ( P < 0105) 、总磷 TP( P < 0101) 和溶解性磷 PO42
P( P < 0105) 均呈显著负相关 ,而河蚬的密度和生
物量仅与 PO42P 呈负相关 ( P < 0105) 1 两种生物近
岸带种群密度和生物量均高于敞水区 (图 3) . 此外 ,
无论是近岸带还是敞水区 ,2002 年河蚬的密度和生
物量均高于 2001 年 ,而环棱螺则相反.
图 2  巢湖不同湖区河蚬 (A) 和环棱螺 (B) 的密度和生物量
Fig12 Density and Biomass of C1 f l uminea (A) and Bellamya sp . (B)
in the two zones of Chaohu Lake1
Ⅰ1 西湖区 West lake region ; Ⅱ1 东湖区 East lake region1 图 3  敞水区 ( Ⅰ)和近岸带 ( Ⅱ)河蚬 (A)和环棱螺 (B)的密度和生物量Fig13 Density and Biomass of C1 f l uminea (A) and Bellamya sp1 (B)located in pelagic ( Ⅰ) and littoral ( Ⅱ) area of Chaohu Lake.
  2001 年 9 月巢湖河蚬和环棱螺平均生物量分
别为 49168 和 36189 g·m - 2 . 2002 年 9 月分别为
78140 和 24143 g·m - 2 . 若巢湖总面积按 8 ×108 m2
计算 ,全湖河蚬和环棱螺的总生物量分别为 2001
年 :3197 ×107 和 2195 ×107 kg ;2002 年 :6127 ×107
和 1195 ×107 kg. 可见 ,巢湖河蚬的产量较大 ,有较
高的经济开发价值.
4  讨   论
作为水体生态系统的重要组成部分 ,底栖动物
由于移动性差、生活周期长而能确切反映水体环境
变化对其多样性和数量变动的影响. 水体富营养化
对底栖动物的影响备受关注[6 ,12 ,19 ,24 ] . 水体富营养
化使底栖动物多样性降低 ,适应性强的种类过度繁
殖[6 ,24 ] .
由于大量工农业废水和生活污水不断涌入巢
湖 ,使湖水处于富营养化状态 (总氮、总磷的年平均
范围分别为 1159 ~ 4162 和 0111 ~ 0142 mg ·
L - 1) [25 ,26 ] . 加上营养盐的输入和输出不平衡 ,大量
营养盐在底泥中沉积 ,致使巢湖表面沉积物 (特别是
西湖区)总氮和总磷的含量偏高[22 ,25 ] . 研究表明 ,巢
湖水域富营养化已严重影响了河蚬和环棱螺的分布
4051                    应  用  生  态  学  报                   16 卷
和种群密度. 处于重富营养水平的西湖区河蚬和环
棱螺的密度和生物量明显低于处于富营养水平的东
湖区 ,且富营养化程度越高的水域其密度越低 ,在处
于重富2极度富营养化水平的 3、4 和 5 号样点连续
两年没有采集到活体河蚬和环棱螺. 相关研究也显
示 ,在中2富营养型湖泊中 ,软体动物生物量占优势 ,
而在重富营养型湖泊内则无软体动物存在 ,底栖动
物均以寡毛类或摇蚊幼虫组成[18 ] . 调查发现 ,巢湖
河蚬密度和生物量与环棱螺之间存在密切关系. 河
蚬密度和生物量上升则环棱螺的下降 ,反之环棱螺
的密度和生物量上升 (表 3) . 这一方面可能是因为
巢湖的长期富营养化对两个种群产生的影响不同 ;
另一方面则可能是由于水体富营养化导致可食性食
物下降而引起两种群存在食物或空间方面的竞争.
表 3  不同年份巢湖河蚬和环棱螺密度和生物量
Table 3 Density and biomass of C1 f luminea and Bellamya sp. in dif2
ferent years in Chaohu Lake
年份
Years
河蚬 C1 f luminea
密度
Density
(ind1·m - 2) 生物量Biomass(g·m - 2) 环棱螺 Bellamya sp.密度Density(ind1·m - 2) 生物量Biomass(g·m - 2) 文献来源Literatures
1981 210 145161 210 0190 [9 ]
2001 1710 49168 1113 36189 本研究 This study
2002 2118 78140 714 24143 本研究 This study
  巢湖环棱螺密度和生物量与几种形态营养盐类
( TN、NO32N、TP、PO42P) 均呈显著负相关 ,而河蚬
仅与 PO42P 显著相关. 在日本 Shinji 湖 , C. japonica
的分布与水体中的营养盐 (N H42N 和 PO42P)存在一
定关系[17 ] . 另有研究发现 ,梨形环棱螺对底泥中总
氮含量具有较大的适应性 ,但当总氮含量超出一定
范围时 ,梨形环棱螺生物量减少直至消失[2 ] . 在水
体富营养化较严重江苏昆承河 ,水体理化因子对河
蚬的分布和种群密度产生一定程度的影响 ,较高浓
度的营养盐 (氮和磷)抑制了河蚬的分布和产量[13 ] .
由于水体富营养化 ,巢湖水体存在大量营养盐
(如氮和磷) ,在夏、秋两季往往引起蓝藻的大量繁
殖 ,形成“水华”. 而有些蓝藻如铜绿微囊藻、水华微
囊藻和水华鱼腥藻等能产生藻毒素 ,对鱼和浮游动
物有毒害作用[8 ] . 巢湖蓝藻水华所产出的藻毒素是
否对大型底栖动物如河蚬和环棱螺产生毒害有待于
进一步研究.
环棱螺的分布和产量不仅与水体富营养化密切
相关 ,还受其它环境因子的制约. 铜锈环棱螺在武汉
东湖的分布受水深和底质两因素制约 ,呈核心型分
布 ,主要生活在含沙的湖底[3 ] . 本次调查则表明 ,除
部分污染严重的水域外 ,环棱螺在巢湖的分布更接
近随机性 ,与水深无明显的相关性 ( P > 0105) . 由于
巢湖大部分河床都有较厚的淤泥覆盖 ,且表面沉积
物中总氮和总磷的含量较高[22 ,25 ] ,可能不适于环棱
螺生长 ,并导致巢湖环棱螺密度和生物量偏低.
此外 ,软体动物的生长与分布和水生植被、食物
等关系密切. 保安湖茂盛的水草为螺类 (如环棱螺)
的繁殖和生长提供了有利条件 ,螺类生物量和密度
均较高 ,而湖中由于缺乏碎屑、细菌和浮游植物等食
物资源 ,致使瓣鳃类 (如河蚬) 的密度较低[10 ] . 20 世
纪 60~80 年代 ,由于洪泽湖存在有利于河蚬生长与
繁殖的环境 (如适宜的流速、底质和食物资源等) ,使
其逐渐成为优势种 ,与此同时 ,螺类资源逐渐减
少[28 ] .在武汉东湖 ,当湖区敞水带的水生植被消失
后 ,软体动物明显呈现出沿岸带高于敞水带的趋
势[24 ] . 在巢湖 ,敞水区的水生植被消失 ,加上近岸带
和敞水区的营养和食物水平存在一定差异 ,位于近
岸带和敞水区的河蚬和环棱螺的种群密度也有一定
差别 ,这与巢湖河蚬的核心型生态分布密切相关.
p H 是影响淡水软体动物生长与分布的另一重
要因素. 实验证明 ,淡水螺类不适宜生活在酸性水体
中 ,而碱性水体对其影响不大[14 ] . 调查期间巢湖水
体呈偏碱性 ,在蓝藻水华爆发期间 p H 可达 1010 以
上 (另文发表) . 所以 ,p H 不是影响巢湖河蚬和环棱
螺分布和种群密度变化的主要原因.
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作者简介  邓道贵 ,男 ,1969 年生 ,博士 ,副教授. 主要从事
淡水无脊椎动物生态学研究 ,发表论文 15 篇. E2mail :dengdg
@263. net
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