河流与湖泊淡水浮游生物群落的环境响应机制研究

论文摘要

河流与湖泊是陆地水生态系统的重要组成部分,对生态系统的能量流动和物质循环有着重要作用。随着水生态系统健康状况日趋恶化,关于河流和湖泊生态系统保护与恢复的研究越来越受到重视。浮游生物是淡水生态系统中初级的消费者和生产者,对水体环境的变化极其敏感,因此探究河流与湖泊浮游生物群落的分布特征及其对环境的响应机制具有重要意义。本文以淮河流为研究对象,于2017年4月至2018年1月分四季测定了两个生态系统的环境因子域颍河段八里河湖和五里湖沟和浮游生物,分析了河流与湖泊中环境因子与浮游植物和浮游动物的物种丰富度、密度和生物量的时空格局。在此基础上,计算了浮游生物完整性指数（P-IBI）,描绘了河流与湖泊的浮游生物完整性格局,应用典范对应分析（CCA）和局部加权回归散点修匀法（LOWESS）探究了河流与湖泊浮游生物对环境因子的响应机制。研究结果表明:（1）在八里河湖中,共有浮游植物7门59种,浮游动物3门28种。八里河湖全年的浮游植物密度在2.20×105个/L到1.38×106个/L之间变化,生物量分布在0.12 mg/L到0.66 mg/L之间。浮游植物密度和生物量的时空格局基本一致,而浮游动物二者的时空格局有显著的差异,原生动物密度的显著变化是浮游动物密度和生物量分布格局不一致的原因。八里河湖P-IBI值的主要影响参数为枝角、桡足类/浮游动物密度比和浮游动物平均体重,从时间变化上看P-IBI值和八里河湖水生态健康水平为冬季>秋季>春季>夏季,在空间尺度上发现浮游生物的完整性沿着水流方向增加。此外,上游污染物、水生植被和人类活动是影响八里河湖浮游生物完整性的主要因素。八里河湖CCA结果表明,氨氮（NH4+-N）、水温（WT）、溶解氧（DO）和可见度（SD）对淡水湖泊浮游生物有显著影响。八里河湖P-IBI与环境因子的LOWESS拟合结果表明,NH4+-N的浮游生物完整性保护阈值为0.46 mg/L,SD的浮游生物完整性保护阈值为63 cm,DO的浮游生物完整性保护阈值为6.84 mg/L。（2）在五里湖沟中,共有浮游植物7门55种,浮游动物3门26种。五里湖沟全年的浮游植物密度在2.15X 105个/L到3.41 X 106个/L之间变化,生物量分布在0.13 mg/L到1.53 mg/L之间。五里湖沟浮游植物密度的季节分布与生物量基本一致,五里湖沟浮游动物夏季密度要远高于其它季节,原生动物是五里湖沟浮游动物的最优势种群。五里湖沟P-IBI值的主要影响参数为隐藻丰度,从时间变化上看五里湖沟P-IBI值和水生态健康水平为秋季>冬季>春季>夏季,在空间尺度上发现五里湖沟浮游生物完整性从上游至下游先升高后降低。支流污染物的汇入、水生植被是影响五里湖沟浮游生物完整性的主要因素。五里湖沟CCA结果表明,总氮（TN）、NH4+-N、总磷（TP）和DO对淡水河流浮游生物有显著影响。五里湖沟P-IBI与环境因子的LOWESS拟合结果表明,NH4+-N的浮游生物完整性保护阈值为1.33 mg/L,WT的浮游生物完整性保护阈值为15.6℃,DO的浮游生物完整性保护阈值为12.34 mg/L,v的浮游生物完整性保护阈值为6.96 cm/s。本研究的意义在理论上有助于理解不同的淡水生态系统中浮游生物的群落结构及其对环境的响应机制,可为基于P-IBI的评价体系的建立方法提供一些启示;在应用中,可以为淡水河流与湖泊的生态修复和生物完整性保护提供理论依据。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 浮游生物的群落结构

1.2.2 浮游生物的环境响应

1.3 研究的目标及内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 主要创新点

1.3.4 技术路线图

第2章实验材料与方法

2.1 区域概况

2.1.1 八里河湖

2.1.2 五里湖沟

2.2 取样方案

2.2.1 采样点布设

2.2.2 样品采集与保存

2.3 样品测定

2.3.1 水样测定

2.3.2 浮游生物的鉴定

2.4 数据分析

2.4.1 浮游生物数据处理

2.4.2 生物完整性指数计算

2.4.3 统计分析

第3章八里河湖浮游生物群落的环境响应机制

3.1 八里河湖环境因子时空格局

3.1.1 环境因子的时间分布

3.1.2 环境因子的空间分布

3.2 八里河湖浮游植物群落格局

3.2.1 浮游植物物种丰富度的时空格局

3.2.2 浮游植物密度的时空格局

3.2.3 浮游植物生物量的时空格局

3.3 八里河湖浮游动物群落格局

3.3.1 浮游动物物种丰富度的时空格局

3.3.2 浮游动物密度的时空格局

3.3.3 浮游动物生物量的时空格局

3.4 八里河湖浮游生物完整性格局

3.4.1 湖泊浮游生物完整性指数的计算

3.4.2 湖泊浮游生物的生物完整性格局

3.5 八里河湖浮游生物的环境响应

3.5.1 湖泊浮游生物的影响因素分析

3.5.2 湖泊浮游生物对环境的响应

3.6 本章小结

第4章五里湖沟浮游生物群落的环境响应机制

4.1 五里湖沟环境因子时空格局

4.1.1 环境因子的时间分布

4.1.2 环境因子的空间分布

4.2 五里湖沟浮游植物群落格局

4.2.1 浮游植物物种丰富度的时空格局

4.2.2 浮游植物密度的时空格局

4.2.3 浮游植物生物量的时空格局

4.3 五里湖沟浮游动物群落格局

4.3.1 浮游动物物种丰富度的时空格局

4.3.2 浮游动物密度的时空格局

4.3.3 浮游动物生物量的时空格局

4.4 五里湖沟浮游生物完整性格局

4.4.1 河流浮游生物完整性指数的计算

4.4.2 河流浮游生物的生物完整性格局

4.5 五里湖沟浮游生物的环境响应

4.5.1 河流浮游生物的影响因素分析

4.5.2 河流浮游生物对环境的响应

4.6 本章小结

第5章结论与展望

5.1 结论

5.2 问题

5.3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 段正达

导师: 张化永

关键词: 五里湖沟,八里河湖,浮游生物,环境因子,群落结构,浮游生物完整性指数

来源: 华北电力大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 华北电力大学(北京)

分类号: Q178

DOI: 10.27140/d.cnki.ghbbu.2019.000737

总页数: 100

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