长白山区泥炭地现代有壳变形虫环境意义探讨

目前尚未得 到 充 分 挖 掘
［ ４ ６ ５ ０ ］
。取样在
山区几个典型泥炭地有壳变形虫与主要环境变量的
２ ０ ０ ８年 ７ ８月 期 间 进 行， 取样时根据水文梯度沿
㊀㊀ 第一作者简介： 李鸿凯 ㊀ 男 ㊀３ １岁 ㊀ 讲师 ㊀ 第四纪环境变化专业 ㊀Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｉ ｈ ｋ ４ ３ １ ＠ｎ ｅ ｎ ｕ ｅ ｄ ｕ ｃ ｎ ㊀ 国家自然科学基金项目（ 批准号：３ ０ ７ ０ ０ ０ ５ ５ ） 和东北师范大学科技创新平台项目（ 批准号：１ ０ ６ １ １ １ ０ ６ ５ ２ ０ ２ ） 资助 ㊀㊀２ ０ ０ ９－ ０ ２－ ２ ０收稿， ２ ０ ０ ９－ ０ ４－ ０ ８收修改稿
５ １ 境研 究 取 得 了 许 多 有 意 义 的 结 果 ［ ５ ３ ］
。 由 于 种 类 多 样、 数量丰富并且
环境指示意义明确， 在国外泥炭古环境研究中有壳 变形虫已经广泛 应 用。 英 国 和 欧 洲 其 他 地 区、 加拿 大、 美国、 新西兰等地分别建立了适合本区的泥炭地 有壳变形虫 －水位 埋 深 转 换 函 数、 并且利用转换函 数进 行 区 域 环 境 变 化 和 泥 炭 地 古 水 文 定 量 重 建 标
２ ， ３ ］ 析［ 。这样根据泥炭地面积和生境多样性不同， 选
一定的空间， 使得排序轴能够反映一定的生态梯度， 从而， 能够 解 释 生 物 的 分 布 与 环 境 因 子 间 的 关 系。 Ａ Ｎ Ｏ Ｃ Ｏ４ ５软 件， 对所采集的有壳变 本研究利用 Ｃ 形虫物种和环境变量数据进行梯度分析。首先建立 环境变量和有壳 变 形 虫 物 种 两 个 数 据 库。 其 中， 环 境变量包 括 取 样 点 经 度、 纬 度、 海 拔 高 度、 电 导 率、 ｐ Ｈ 值、 水位埋深和泥炭湿度。除电导率进行自然对 数转换（ ｌ ｎ （ ｘ ＋ １ ） ） 外， 其 余 环 境 变 量 不 作 变 化。 物 种数据用各有壳变 形 虫 种 类 相 对 百 分 含 量 表 示， 数
１ Ｄ ＷＴ ） 来 表 示［ ４ ］
关系， 探讨在我国运 用 这 一 生 物 指 标 进 行 泥 炭 古 环 境研究的可行性。
１ ㊀ 样品与分析方法
１ １ ㊀ 研究区域与样品采集 长白山处于独 特 的 国 际 地 缘 位 置， 属温带大陆 性季风气候， 自然生态系统以森林为主， 其间分布众 多泥炭沼 泽 湿 地， 是 东 北 亚 地 区 重 要 的 生 态 屏 障。 １ ９ ８ ０年长白山保护区加入了联合国教科文组织 “ 人 与生物圈 ” 计 划， 成 为 世 界 生 物 圈 保 留 地 之 一。 认 识该区过去环境演 化 的 历 史， 了解区域生态环境本 底， 研究全球环境变 化 和 人 类 活 动 影 响 下 长 白 山 区 的生态响应具有重要意义。 本文 研 究 选 择 长 白 山 区 的 哈 泥 （ ４ ２ ʎ １ ２ ᶄ ５ ０ ᵡ Ｎ ， １ ２ ６ ʎ ３ １ ᶄ ０ ５ ᵡ Ｅ ） 、 金川（ ４ ２ ʎ ２ ０ ᶄ ４ ７ ᵡ Ｎ ， １ ２ ６ ʎ ２ １ ᶄ ３ ５ ᵡ Ｅ ） 、 赤 池（ ４ ２ ʎ ０ ３ ᶄ １ ６ ᵡ Ｎ ， １ ２ ８ ʎ ０ ３ ᶄ ２ ２ ᵡ Ｅ ） 和圆池（ ４ ２ ʎ ０ １ ᶄ ５ ５ ᵡ Ｎ ， １ ２ ８ ʎ ２ ５ ᶄ ５ ８ ᵡ Ｅ ） 等 ４个泥炭地 作 为 取 样 地。其 中 哈 泥 和金川的研究程度 较 高， 基于这两个泥炭地的古环
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第 ㊀㊀ 四 ㊀㊀ 纪 ㊀㊀ 研 ㊀㊀ 究
２ ０ ０ ９年
剖面线选择不同泥炭藓丘， 每个藓丘选择丘顶、 丘中 和丘 下 等 不 同 生 境 作 为 取 样 点， Ｇ Ｐ Ｓ记 录 每 个 取 样 点的位置。取样时首先用剪刀将取样点表面修剪整 齐， 在表面做一个直径为 ５ ｃ ｍ 圆 形 标 记， 用刀沿标 记边缘垂直向下切开至约 １ ０ ｃ ｍ ， 从下部切 断小心 地 取出表 层的 １ ０ ｃ ｍ 样 品， 修剪 整齐， 装入封 口袋中 标 ， 待 运 回 实 验 室 烘 干 称 重， 计算泥炭湿 记为 样 品 Ａ 度；在紧邻取 Ａ样 的 地 方 用 同 样 的 方 法， 再取样品 Ｂ ， 样品 Ｂ取 出 后 修 剪 整 齐， 去除顶部约 ２ ３ ｃ ｍ泥 炭藓绿色部 分， 留下 ３ １ ０ ｃ ｍ 部 分 装 入 封 口 袋， 运 回实 验 室 冷 冻 保 存， 用于有壳变形虫的鉴定分
５ ４ ］ Ｒ Ｄ Ａ ） ；Ｌ Ｇ 介 于 ３ ４之 间， 二 者 皆 可［ 。从 表 １
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择了 ４个地点取样：哈泥取样 ４ ６个， 金川取样 １ ５个， 圆池取样 １ ３个， 累计采集样品 ８ １个。 赤池取样 ７个， 取样同时现场测量水位 埋深， 在取 Ａ和 Ｂ样 的 位置向下挖一小洞， 半小时后测量洞内水位距表面 的深度即水位埋深（ Ｄ ＷＴ ） 。同 时， 取相邻表层泥炭 藓， 用力挤压释出其中水 分， 测量释出水的 ｐ Ｈ值和 Ｄ ５ ０ １型便携式多功能测量仪， 电导率。测量采用 Ｐ ｐ Ｈ 电极为 ２ ０ １ Ｔ Ｆ型 塑 壳 ｐ Ｈ 三 复 合 电 极， 自动温 Ｊ Ｓ １铂黑电导电极。 度补偿；电导率电极为 Ｄ １ ２ ㊀ 有壳变形虫样品处理与鉴定 有壳变形虫样品前处理 按 文 献 ［ ２ ］ 推荐的方法 进行：１ ） 取采集的样品 Ｂ置 于 烧 杯 中， 蒸馏水浸泡 ４小时 以 上， 再 煮 沸 约 ５分 钟， 并 轻 轻 搅 拌， 使有壳 变形虫壳体与附着基质充分脱离；２ ） 用蒸 馏水冲 洗 样品 过 ３ ０ ０ ｍ 孔 径 标 准 筛， 去 除 粗 粒 杂 质， 筛下样 μ 品过 ２ ０ ｍ标 准 筛 （ ６ ２ ５目 ） ， 去 除 细 粒 杂 质， 保留 μ ２ ０ ３ ０ ０ ｍ 部分；３ ） 蒸馏水冲洗细筛上样品入试管 μ 中， 在离心机上 以 ３ ０ ０ ０ ｒ ｐ ｍ 离 心 ５分 钟；４ ） 去除上 部清液， 封闭保存以备制作玻片观察、 鉴定。 将制作好的玻片放在生物显微镜下放大 １ ０ ０倍 观察鉴定并 计 数， 个别需放大至 ４ ０ ０ １ ０ ０ ０倍。 有 壳变形虫种 类 鉴 定 依 据 文 献 ［ ２ ］ ， 每个样品累计观 察不少于 １ ５ ０个壳 体 （ 最大为 ２ ４ ８ ， 最小为 １ ５ ０ ） ， 部 分样品由于壳体数过少（ ＜ １ ０ ０ ） ， 在最终数据分析中 ５个， 其中哈泥 ４ ２个， 被删除， 这样获得有效样品 ７ 金川 １ ５个， 赤池 ５个， 圆池 １ ３个。累计观察有壳变 形虫 ３ ３种， 壳体总数 １ ２ ９ ８ ４个。 １ ３ ㊀ 数据处理 排序分析也叫 梯 度 分 析， 是研究生物与环境因 子间关系的有效方 法， 它可以将样方或物种排列在
㊀㊀ 有壳变 形 虫 （ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅａ ｍ ｏ ｅ ｂ ａ ｅ ） 是一组陆生成壳 单细胞原生动物， 主要生活在淡水湖泊、 土壤和湿地 ０ ２ ５ ０ ｍ 。 虫 体 死 亡 后， 体外 中。壳体一般大小 ２ μ 被覆的壳体能够在 沉 积 物 中 长 久 保 存， 并可以根据 壳体特征进行种 类 鉴 定。 在 泥 炭 地， 特别是泥炭藓 （ Ｓ ｐ ｈ ａ ｇ ｎ ｕ ｍ ） 泥炭地中， 有壳变形虫 主要 附 着 在 泥 炭 藓和其他植物茎、 叶 表 面 的 水 膜 中。 它 们 种 类 和 数 量的差异主要受基 质 的 湿 润 程 度 影 响， 常用泥炭湿 度（ ｍ ｏ ｉ ｓ ｔ ｕ ｒ ｅ ） 和水位埋深（ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈｔ ｏｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ， 简称
㊀
第２ ９卷 ㊀ 第 ４期 ２ ０ ０ ９年 ７月
第㊀四㊀纪㊀研㊀究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ ㊀Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９ ， ㊀Ｎ ｏ ． ４ Ｊ ｕ ｌ ｙ ，２ ０ ０ ９
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ ． ２ ０ ０ ９ ． ０ ４ ． １ ８
摘要 ㊀㊀ 有 壳 变 形 虫 （ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｅａ ｍ ｏ ｅ ｂ ａ ｅ ） 是 一 种 新 的 具 有 潜 力 的 环 境 变 化 生 物 指 标。 对 采 集 自 长 白 山 区 哈 泥 （ ４ ２ ʎ １ ２ ᶄ ５ ０ ᵡ Ｎ ， １ ２ ６ ʎ ３ １ ᶄ ０ ５ ᵡ Ｅ ） 、 金川 （ ４ ２ ʎ ２ ０ ᶄ ４ ７ ᵡ Ｎ ， １ ２ ６ ʎ ２ １ ᶄ ３ ５ ᵡ Ｅ ） 、 赤池（ ４ ２ ʎ ０ ３ ᶄ １ ６ ᵡ Ｎ ， １ ２ ８ ʎ ０ ３ ᶄ ２ ２ ᵡ Ｅ ） 和圆池（ ４ ２ ʎ ０ １ ᶄ ５ ５ ᵡ Ｎ ， １ ２ ８ ʎ ２ ５ ᶄ ５ ８ ᵡ Ｅ ） 等 ４个泥炭地不同生境的 ７ ５个有壳变形虫样品， 采用冗余分析方法（ Ｒ Ｄ Ａ ） 研究有壳变形虫种类组合 变化与 ７个环境变量的关系， 所有采样点 均 以 泥 炭 藓 （ Ｓ ｐ ｈ ａ ｇ ｎ ｕ ｍ） 为 优 势 植 被。 结 果 表 明 水 位 埋 深 （ ｄ ｅ ｐ ｔ ｈｔ ｏｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ） ， ｐ Ｈ 值和泥炭湿度是影响长白山区泥炭地有壳变形 虫 种 类 变 化 的 主 要 环 境 因 子， 显著性检验达到 ｐ ＜ ０ ０ ０ １ 的水平。这一结果与国外其他地区的研究结果相一致， 这 ３个环境因子可以作 为 目 标 变 量 进 行 有 壳 变 形 虫 －环 境 因子转换函数的构建。 主题词 ㊀㊀ 长白山 ㊀ 有壳变形虫 ㊀ 冗余分析 ㊀ 水位埋深 中图分类号 ㊀㊀ ㊀Ｐ ５ ３ ４ ． ６ ３ ，Ｑ ９ １ ３ ． ８ ５ ㊀㊀㊀㊀ 文献标识码 ㊀㊀ Ａ
文章编号 ㊀㊀ １ ０ ０ １－ ７ ４ １ ０ （ ２ ０ ０ ９ ） ０ ４－ ８ １ ７－ ０ ８
长白山区泥炭地现代有壳变形虫环境意义探讨
李鸿凯 ㊀ 卜兆君 ㊀ 王升忠 ㊀ 安芷生 ② ② ② 赵红艳 ㊀ 马云艳 ㊀ 陈 ㊀ 旭
①②③ ② ② ①
（ 西安 ㊀７ １ ０ ０ ７ ５ ； ① 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室， 长春 ㊀１ ３ ０ ０ ２ ４ ；③ 中国科学院研究生院， 北京 ㊀１ ０ ０ ０ ４ ９ ） ② 东北师范大学泥炭沼泽研究所，
５ ４ ］ 。 据导入程序后不做转换处理， 对稀有种降权 ［
２ ㊀ 结果与分析
为检 验 ４个 泥 炭 地 有 壳 变 形 虫 组 成 的 差 异 性， 首先 用 除 趋 势 对 应 分 析 （ Ｄ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄＣ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ ， 简称 Ｄ Ｃ Ａ ） 方 法 进 行 间 接 梯 度 分 析， 对取 Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ 样点做 排 序 图 （ 图１ ） 。 从 图 １中 可 以 看 出， ４个 泥 炭地的取样点在第 一 排 序 轴 上 分 布 明 显 重 叠， 表明 它们具有 相 似 的 有 壳 变 形 虫 种 类 组 成。 Ｄ Ｃ Ａ分 析 同时还得 到 各 排 序 轴 的 物 种 变 化 梯 度 长 度 （ Ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ， 简称 Ｌ Ｇ ） （ 表１ ） 。它常常作为选择直接 ｏ ｆ Ｇ ｒ ａ ｄ ｉ ｅ ｎ ｔ 梯度分析模型的参 考 依 据， 一般认为最大梯度长度 值Ｌ Ｇ大于 ４时， 直接梯度 分 析 适 合 选 用 单 峰 模 型， 如 典 范 对 应 分 析 （Ｃ ａ ｎ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｌＣ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ， 简称 Ｃ Ｃ Ａ ） ；Ｌ Ｇ 小 于 ３时， 适合选用线性 模 型，如 冗 余 分 析 （ Ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙＡ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，简 称
［ ５ ２ ０ ］
。现在有壳变形虫 和 植 物 大 化 石、 腐殖化度 。我国有壳 变 形 虫 研 究 主 要 集 中 在 分 类 学
［ ４ １ ４ ５ ］
等指标一 起 成 为 指 示 泥 炭 地 湿 润 程 度 的 最 常 用 指
［ ２ １ ４ ０ ］
和生物地理学方面
， 它们在古环境的应用潜力 。本文通过研究长白