夏季扎龙湿地底栖动物双向指示种(TWINSPAN)分类与水质生物监测

夏季扎龙湿地底栖动物双向指示种(TWINSPAN)分类与水质生物监
测
夏季扎龙湿地底栖动物双向指示种（TWINSPAN）分类与水质生物监测
谭景旺，于洪贤
（东北林业大学野生动物资源学院，黑龙江哈尔滨 150040）
摘要：2021年夏季对扎龙湿地夏季底栖动物种群结构和水质状况进行了综合研究，期间应用双向指示种(TWINSPAN)分析技术，以7个采样点的数据为基础，对各采样点进行了
归纳分类。

结果显示：扎龙地区水域可以划分为3个类型，6翁海排干和7东升水库污生
指数（IBP）最小，水质最好，其次为2采样点，水质稍差，为轻度污染，1、3、4、5水
质较前两组差，3（扎龙湖）和5（龙湖）样点已达到β-中污染，但根据污生指数评价标
准分析，扎龙湿地整体水质属于轻污染。

关键词：扎龙湿地；大型底栖动物；群落结构；双向指示种中图分类号：X 824 文献标识码：A
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Community Structure of Macrozoobenthos and TWINSPAN
Classification in Zhalong Wetland in Summer
TAN Jing-wang，YU Hong-xian
(College of Wildlife Resources, Northeast Forestry University,
Harbin150040, China)
Abstract: The population structure of benthic fauna and water quality
status were surveyed in the Zhalong Wetland in summer in 2021, and two-way indicator species (TWINSPAN) analysis techniques are used to categorize the sampling points based on the data of the seven sampling points. The results showed that the Zhalong Wetland waters was divided into three types: (1) the minimum pollution Seng Index (IBP) and the best water quality at the 6th point Weng Hai Paigan and the 7th point Dongsheng reservoir; (2) sight worse water quality as light pollution at the 2nd sampling point’ and (3) worse water quality than the other groups at 1,3,4,5 points. Based on the biological pollution index evaluation standards, the water quality at Zhalong area, as a whole, was found to be light pollution, even though the β medium pollution
was observed at No.3 (Zhalong Lake) and No.5th (Long Lake).
Keywords： Zhalong Nature Reserve; macrozoobentho; community structure;
two-way indicator species classification
自Williams等用计算机成功地将样方进行分类以来，计算机技术便开始在生态学领
域[1]
普及。

1975年Hill等发明了一种重要的多元分类方法，将样点进行分类，命名为指
示种分析，后来被修改为双向指示种分类，即TWINSPAN分类。

这一方法能够轻松同时进
行样地和物种分类。

TWINSPAN分类技术得到的分类结果较为真实，使这一方法被广泛接受，且Hill等又编制了分类的国际通用程序，使其成为主要的分类方法而广为运用。

近年来，双向指示种分类法被广泛应用于陆地生态学和海洋学等多个领域，起初TWINSPAN主要应
用在陆生植被的分类上，目前，也有一些国内外学者将此方法应用于水生生物领域，包括
浮游动物、
[2-6]
底栖动物的分类和样地划分。

底栖动物对环境的变化敏感度大，一旦水体受到污染，
底栖动物的群落结构及多样性将会随之改变。

因此，以底栖动物的种类和群落结构作为水
环境
[7-10]
评价指标在水质监测过程中得到了广泛的应用，相关报道也较多。

而对于底栖动物群
落
[11,12]
结构及多样性差异在不同污染程度的湖泊中的比较研究较少。

基金项目：2021年黑龙江省林业厅科技资助项目
作者简介：谭景旺（1987-），男，硕士研究生，水域生态监测方向.E-
mail:jingwang_003@ 通信作者：于洪贤，教授，东北林业大学野生动物资源学院. Email:China.yhx@
扎龙湿地位于我国松嫩平原北部，属湿地生态系统，是我国最大的以鹤类等大型水禽
22
珍稀鸟类为主体的国家级自然保护区，保护区总面积约21万hm，核心区约5万hm，
缓冲
22[13,14]
区14.8万hm，实验区1.2万hm。

扎龙湿地生物种类繁多，高等植物超过525种，隶
属于69个科256个属，野生动物种类多样，其中鸟类约265种，隶属于16目48科，鱼
类
[15]
有51种，还有大量水生生物包括原生动物、轮虫、枝角类、桡足类、软体动物、环
节动物和节肢动物等。

底栖动物主要由寡毛类、软体动物和水生昆虫三大类组成，是水体
中青鱼
[1
(Mylopharyngodon piceus)、鲤(Cyprinus carpio)等鱼类的天然饵料，是重要的渔
业资源6-17]。

夏季鹤类的主要动物性食物是小型鱼类、甲壳类、螺类、昆虫及其幼虫等，因此大
型底栖动物是维系鹤类数量的重要因素。

大型底栖动物是湿地生态系统的重要组成部分，
对维持生态系统稳定性有着重要的作用。

底栖动物在水域中的活动空间狭小，生物群落能
很好地
[18-20]
反映水环境的变化。

近年来，扎龙自然保护区周边农业及旅游事业的发展和当地居民的生活垃圾排放量逐
年增加，保护区各地受到不同程度污染。

为此，研究了不同地理位置、湖泊底质的七个样
点的底栖动物分类和污染程度，以期了解底栖动物在不同污染样地的群落结构、优势种组成、密度及生物多样性等差异，探讨底栖动物群落结构的多样性在污染程度不同的水体中
的变化，便于有关部门对同类样地的统一治理，也进一步验证双向指示种分析在底栖动物
群落结构分类中的可行性。

1 材料与方法
1.1 采样点设置
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本研究在扎龙湿地自然保护区共设置了7个采样点(图1)，分别为1：克钦湖边，2：
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克钦湖度假村，3：扎龙湖边，4：土木可小桥，5：龙湖，6：翁海排干，7：东升水库。

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采样点主要设在实验区和缓冲区，其中1、2、4分布于缓冲区，3、5、6、7位于实验区。

图1采样点分布示意图
Fig.1 Sampling point distribution diagram
注：1：克钦湖边，2：克钦湖度假村，3：扎龙湖边，4：土木可小桥，5：龙湖，6：翁海排干，7：东升水库，采样时间：2021年7月。

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采样点主要设置在湖泊和河流中，其中1、2、3、5是湖泊类型水域，4、6、7属于河流类型水域，实验过程中监测每个样点的各项理化指标值，并记录采样地的环境概况(表1)。

表1 采样点环境概况 Tab.1 Environment situation of sampling points 采样点经纬度水深（m） 2
概况水温? #######
1克钦湖边 2克钦湖度假村 3扎龙湖边 4吐莫柯小桥 5龙湖 6翁海排干 7东升水库
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N47°17′4.5″ E124°18′15.5″ N47°17′16.5″ E124°18′39.5″
N47°11′44.7″ E124°13′58.6″ N47°10′39.7″ E124°13′57.0″
N47°10′48.6″ E124°12′44.1″ N47°14′28.9″ E124°14′22.1″ N47°18′7.9″ E124°27′34.4″
0.7 1.2 0.29 0.9 1.14 0.4 0.6
边上有芦苇和很多的鱼苗底质泥沙，水浑浊周边有水草，泥沙底质
水清见底，底质淤泥,周围有大量植物
水底有大量水草
淤泥底质，浑浊，周围有少量芦苇沉水植物为主，水体温度低，淤泥底质
15 15 15 15 16 16 10
1.2 底栖动物样品采集、保存及鉴定
2021年7月在扎龙湿地采集大型底栖动物样品，定量样本使用改良的Peterson 采泥
2
器(1/16m）采集，用采泥器结合D型抄网采集定性样品。

现场用D型抄网对泥样进行
初步清洗，用广口塑料瓶盛装，用10%的福尔马林溶液固定。

在样品采集的48小时内回到
实验室用40目不锈钢网筛过滤，分检出动物，然后整理采集的底栖动物样本，保存于75% 的酒
[21-23]
精中待鉴定。

按照文献鉴定大型底栖动物样本，分别将样本中的水生昆虫鉴定至属，
区分到种，寡毛类和软体动物需要鉴定至种，并计录，将数据录入Excel表中待统计分析。

1.3 生物学污染指数(IBP)[24]
IBP=lg(N1+2)/(lg(N2+2)+lg(N3+2))。

式中：N1为寡毛类(Oligochaeta)、蛭类(Hirudinea)和摇蚊幼虫(Chironomidae)个体数量；N2为多毛类(Annelida)、甲壳类
(Crustacea)、除摇蚊幼虫以外的其他水生昆虫的个体数量；N3为软体类(Mollusca)个体
数量。

评价标准：IBP＜0.1，表示水体清洁；0.1≤IBP＜0.5表示水体轻污染；0.5≤IBP
＜1.5，表示水体处于β-中度污染；1.5≤IBP＜5，表示水体处于α-中度污染；IBP≥5，表示水体重度污染；未发现生物表明水体严重污染。

2 结果与分析
2.1 扎龙湿地大型底栖动物的群落特征
经鉴定、记录和统计，夏季在扎龙湿地共发现大型底栖动物3门6纲36种(表2)。

其中节肢动物门15种，包括昆虫纲13种，甲壳纲2种；软体动物门17种，包括腹足纲14种，瓣鳃纲3种；环节动物门4种，其中寡毛纲2种，蛭纲2种。

表2 各采样点大型底栖动物主要类群所占的百分比（%） Tab.2 The percentage of predominantly large zoobentho groups in each sampling points 采样点 1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 平均值
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昆虫纲 19.51 66.67 50 0 36.3 0.5 8.26 25.89
腹足纲 70.73 0 50 86.67 62 97.75 90 65.34
寡毛纲 2.42 0 0 0 0.74 0 0 0.45
3
蛭纲 0 0 0 6.67 0 0.25 0.87 1.11
甲壳纲 4.88 33.33 0 6.67 0.74 0.25 0.87 6.68
瓣鳃纲 2.44 0 0 0 0 1.25 0 0.53
整体上看，扎龙湿地中的昆虫纲和腹足纲物种优势明显，如1腹足纲为73.73%，其次
##
是昆虫纲为19.51%； 2昆虫纲为66.67%，而没有发现腹足纲； 3昆虫纲和腹足纲各50%，####
4腹足纲为86.67%；而5、6、7的腹足纲都在50%以上，昆虫纲的种类数也较多。

由
此可见，虽然一些样点没有出现腹足纲或昆虫纲动物，但整体上昆虫纲和腹足纲仍然是扎
龙湿地的优势类群。

在瓣鳃纲中发现了三种，圆顶珠蚌（Unio dougladiae）、湖球蚬（Sphaerium
##
cacustre）、短褶矛蚌（Lanceolaria grayana）分别在1和6中。

蛭纲中有两种，
分别是裸
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泽蛭（Helobdella nuda）和宽身舌蛭（Glossiphonia lata），数量都很少。

5、6、
7底栖动
##
物种类较多，5和6以同型巴蜗牛（Brddybaena similaris）为主要优势种，分别占62%和97.
#
75%，7主要是乌苏里圆田螺（Cipangopaludina ussuriensis）和中国圆田螺（Cipangopaludi
##
na chinensis）。

1和2都为克钦湖中样点，湖水泛白，呈碱性，底质白色泥沙，湖
区周边芦苇丛生，主要是甲壳类和腹足类，还有少量寡毛类。

因此，夏季扎龙湿地整体底
栖动物群落主要是由软体动物、水生昆虫和部分其他大型底栖动物组成，且种类比较丰富。

2
扎龙湿地大型底栖动物群落平均密度及生物量见表3，其中平均密度(D)为1975个/m，
2
变化范围为48～6576个/m，密度大小顺序为D6#＞D7#＞D5#＞D1#＞D3#＞D4#＞D2#,
各个样点差异很
22#
大，其中D6#最大，为6576个/m，D2#最小，为48个/m。

6是水稻田的排水干流，是
存在大量
#
以水稻茎叶为食的同型巴蜗牛（Brddybaena similaris）的主要原因，2为旅游度假
场所，
2
对底栖动物丰度影响比较明显。

大型底栖动物平均生物量(B)为3.64g/m，变化范围在0.01～
2
12.11g/m之间，各样点生物量大小的顺序为:B7#＞B6#＞B5#＞B1#＞B4#＞B3#＞B2#。

表3 扎龙湿地底栖动物群落特征
Tab.3 The community features of macrozoobenthos in Zhalong Wetland #
采样点密度（个/m）生物量（g/m ） 1# 640 1.29 2# 48 0.099 3# 480 0.97 4# 240 0.6 5# 2160 2.13 6# 6576 8.25 #7 3680 12.11 平均 1974.86 3.64
2.2 水质生物学评价
软体动物和水生昆虫是扎龙湿地夏季的优势种，在水体中大量出现，可作为指示生物来评价扎龙湿地夏季水体污染的情况。

根据评价标准，运用生物学污染指数(IBP)来分析大
#
型底栖动物对扎龙湿地水质状况的指示作用。

由表3可知，各样点的IBP评价结果为2、5#
为β-中度污染，其他属轻污染。

夏季扎龙湿地水质总体上属于轻度污染，临近β－中度污染，所以，有关部门应及时加强保护和环境监测、管理，防止水质恶化。

表4 水质生物评价结果
Tab.4 The biological evaluation of the water quality 采样点I 1克钦湖边 # 2克钦湖度假村
#
3扎龙湖边 #
4吐莫柯小桥
#
5龙湖
#
22IBP 0.47 0.30 0.80 0.28 0.64
4
水质评价轻污染轻污染β-中度污染轻污染β-中度污染
6翁海排干 #
7东升水库平均值
#
0.19 0.18 0.41
轻污染轻污染轻污染
2.3 TWINSPAN分类结果及污染指标
##
从图2和表5可知，扎龙湿地可大致分为3个类型，第一类为6翁海排干和7东升水库等敞水区，水流平缓，位于扎龙自然保护区最外圈，受到人类生活、旅游影响少，水质相对较好，但也有轻度污染；第二类为克钦湖度假村，水较深，水流缓，相对封闭，污生指数低，水质污染较轻；第三类以扎龙湖为中心，距离扎龙旅游区最近的几处水域，污染相对严重，已达到β-中度污染。

从结果来看，扎龙湿地水质均属于轻度污染，部分水域已经达到β-中度污染(表6)。

表.5 TWINSPAN分类结果
Tab.5 The result of TWINSPAN classification and contamination index 底栖动物名称拉丁名 2134567 半球多脉扁螺Polypylis hemisphaerula -5555-- 000 曲旋沼螺
Parafossarulus anomalospiralis -5555-- 000 狭萝卜螺
Radix lagotis -5-55-- 000 短褶矛蚌
Lanceolaria grayana -5----- 000 花翅摇蚊
Chironomus kiinensis -5--5-- 000 云集多足摇蚊Chironomidae nubifer --5---- 000 杂色大粗腹摇蚊Macropelopia notata --5---- 000 鲁古水摇蚊
Hydrobaenus lugubris --5---- 000 异伪长足摇蚊Apsectrotanpyus sp.1 --5---- 000 浅白雕翅摇蚊Glyptotendipes pauens -5----- 000 蜻蜓目
Mortonagrion selenion ----5-- 000 蜉蝣目
Potamanthellus edmundsi ----5-- 000 生米蜉Ephemera shengmi ----5-- 000 克拉伯水丝蚓Limnodrilus claparedeianus ----5-- 000 霍甫水丝蚓Limnodrilus hoffmeisteri -5----- 000 锯齿长臂虾Palaemon serrifer 55-5--- 001 纹沼螺Parafossarulus striatulus -555555 01 狭萝卜螺Radix lagotis --55-5- 01 方格短钩蜷Semisulcospira cancellata --5--5- 10 同型巴蜗牛Brdybaena similaris ----55- 10 异翅目Hesperocorixa valgaris 5----5- 10 宽身舌蛭Glossiphonia lata ---5--5 10 中国圆田螺Cipangopaludina chinensis ------5 11 赤豆螺Bithynia fuchsianus ------5 11 乌苏里圆田螺Cipangopaludina ussuriensis ------5 11 梨形环棱螺Bellamya purificata ------5 11 折叠萝卜螺Radix plicatula ------5 11 黑龙江短钩蜷Semisulcospira amurensis -----5- 11 截口土蜗Galba truncatula -----5- 11 圆顶珠蚌
Unio douglasiae -----5- 11 湖球蚬Sphaerium cacustre -----5- 11
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