东江流域底栖动物生态学研究

论文摘要

东江是珠江的一条重要支流，是香港、广州、深圳等地4000多万居民的主要饮水来源，关系着东江流域和珠三角区域的经济发展和香港的繁荣稳定。本研究对东江支流观澜河流域和西枝江流域进行大型底栖无脊椎动物的采集和研究，系统开展了东江流域底栖动物的生态学研究。研究内容包括河流级别对底栖动物群落功能摄食类群和生活习性类群的影响；水体污染对底栖动物群落结构的影响；西枝江流域和观澜河流域底栖动物生态评价；初步建立东江流域底栖动物生态评价简易方法；同时从流域层次上对东江流域出现的河流生态问题提出一些修复策略。主要研究结果如下：1、通过对东江流域24个采样点的大型底栖无脊椎动物群落调查，发现底栖动物8纲67科99属。西枝江流域底栖动物群落多样性较高，其中蜉蝣目与毛翅目为优势物种，四节蜉科（Baetidae）在物种总数量中所占比例最大。相对而言观澜河流域底栖动物群落多样性较差，物种丰度最大值仅为5，优势物种主要是十分耐污的颤蚓科（Tubificidae）水丝蚓属（Limnodrilus）。在观澜河流域采样点中，有两个采样点由于水质污染十分严重，总氮和总磷浓度约为38mg/L和3mg/L，因此没有采集到底栖动物。2、污染对于底栖动物群落组成是一个十分重要的影响因素，BI指数作为表征底栖动物群落耐污能力的生物指数，能够很好的反映污染程度，它与群落生物多样性指数之间为非线性负相关关系。本研究认为污染的重要意义在于它是底栖动物群落的一个限制因素，决定了底栖动物群落多样性的敏感度以及最优值。在水质清洁或者轻微污染的情况下，群落多样性的可变范围较大。当水质污染程度加重时，群落多样性急剧下降。当污染程度达到重度污染时，随着污染程度的进一步恶化，多样性保持在非常低的水平而没有明显的变化。3、初步建立东江流域底栖动物生态评价简便方法及标准。生态评价简便方法以BI-H’关系图为基础，B（IBiotic Index）为群落耐污指数，H’为Shannon-Wiener多样性指数。BI与H’各选择两个值为标准值，将东江流域分成9种生态类型。每一种生态类型都能够代表一种基本生态状况，且可以显示出生态修复的基本方向。由于这一评价方法由底栖动物群落指数为参数，因此对现场调查没有严格要求，可以用于大尺度范围的生态快速评价。4、西枝江流域是一条5级河流。在摄食功能类群中，直接收集者在生物总数量中所占比例最大。收集者在低级别河流中随着河级的增加呈现增长趋势，而在高级别河级中不断减少，在三级河流中为最大值。其中直接收集者相对滤食收集者变化趋势较大。刮食者和捕食者分别在四级河流和二级河流中达到最大值。而撕食者随着河级的变化一直保持在较低的状态，其平均密度始终在50ind/m2一下。就生活习性类群而言，生物总量较大的是游泳型底栖动物和固着型底栖动物。游泳型底栖动物在二级河流处在最大值，随着河级的继续增加有比较明显的下降。固着型底栖动物物种丰度在低级别河流中很高，三级以上河流中物种丰度较低。穴居型和攀爬型底栖动物最大值均在三级河流。总体而言，西枝江流域底栖动物类群组成与分布符合河流连续统的经典理论预测，而一些不相符的情况有其所在流域的特殊性及合理性。5、东江流域目前遇到很多生态问题，包括水质污染问题、大量采砂引起的生态问题、大坝建设及运行的干扰、河道人工渠化导致的栖息地多样性较低等。结合国内外生态修复经验提出相应的河流修复策略：第一，加强污染排放量的控制和污水的处理，保护水质较好的水源地；第二，严格控制河流泥沙的滥采现象；第三，改变水坝运行方式以降低其生态应力；第四，进行河流形态多样性修复，增加栖息地多样性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 河流生态系统概述
• 1.2 河流生态学主要理论体系
• 1.2.1 河流连续统理论
• 1.2.2 序列不连续体理论
• 1.2.3 洪水脉冲理论
• 1.3 我国河流生态问题
• 1.4 河流生态系统底栖动物研究概述
• 1.4.1 底栖动物定义及生态学作用
• 1.4.2 底栖动物的分类
• 1.4.3 影响底栖动物的环境因素
• 1.5 我国河流生态系统底栖动物研究现状
• 第2章 研究区域和研究方法
• 2.1 研究区域
• 2.1.1 东江流域概况
• 2.1.2 西枝江及观澜河流域概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 底栖动物采集鉴定方法
• 2.2.2 采样点河段参数测量
• 2.2.3 底栖动物多样性分析
• 第3章 西枝江流域河流级别与底栖动物群落结构
• 3.1 西枝江流域河流级别划分
• 3.1.1 河流分级理论
• 3.1.2 西枝江流域河流分级结果
• 3.2 西枝江流域底栖动物种群分析
• 3.2.1 西枝江流域底栖动物物种组成及分布
• 3.2.2 西枝江流域底栖动物摄食功能类群研究
• 3.2.3 西枝江底栖动物生活习性类群研究
• 3.3 小结
• 第4章 东江流域污染对底栖动物群落影响
• 4.1 水质评价指标
• 4.1.1 水质理化参数
• 4.1.2 底栖动物生物指数
• 4.2 观澜河流域水质情况
• 4.2.1 观澜河水质理化参数评价
• 4.2.2 观澜河底栖动物群落分析
• 4.3 西枝江流域水质情况
• 4.4 东江流域生态评价
• 4.4.1 生物指数分析与选择
• 4.4.2 东江流域生态快速评价图剖析
• 4.4.3 利用 Margalef 丰富度指数进行生态评价图核对
• 4.4.4 生态评价图分区实例对比
• 4.4.5 东江流域生态评价图应用
• 4.5 小结
• 第5章 基于生态系统的东江流域修复策略
• 5.1 河流健康概念
• 5.2 河流健康修复
• 5.2.1 河流恢复的概念
• 5.2.2 河流健康修复原则
• 5.3 东江流域河流生态问题及修复策略
• 5.3.1 水污染问题
• 5.3.2 大量采砂导致生态破坏
• 5.3.3 水利工程对生态的干扰
• 5.3.4 河流生境单一和破坏
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要结果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 A 东江流域大型底栖无脊椎动物物种组成及各物种功能摄食类群、生活习性类群和耐污值
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果