论文部分内容阅读
生态系统格局与驱动过程的研究历来都是生态学研究的热点。尤其是对不同尺度生物多样性驱动因子的研究，更是近年来研究的热点和难点。三峡水库蓄水以来，水生态系统格局发生了巨大变化，无论是环境格局还是生物格局，引起了社会各界的广泛关注。然而，大型深水水库生态学的研究一直是湖沼学领域比较薄弱的部分。本论文以三峡水库为研究对象，阐述自水库蓄水成库以来底栖动物群落的演变过程及多样性格局的变化，并探讨不同幅度水位波动的影响。主要结论如下:
1.依据三峡水库干支流水动力条件，将水库支流库湾划分为三个区。三个区分别位于坝前（Ⅰ区）、水库中部（Ⅱ区）以及水库上游（Ⅲ区）。自Ⅰ区至Ⅲ区，底栖动物密度逐渐降低，主要由肥满仙女虫的密度降低所致;Ⅲ区平均密度甚至低于长江干流。底栖动物群落多样性在三个区之间差异并不显著，Ⅲ区多样性最低，但仍高于水库干流多样性。在长江干流，水柱相对稳定性(RWCS)、水深和有机质对底栖动物群落结构的变异具有相对较高的解释率，共解释了群落变异的53％。而在支流库湾，同样是这三个因子对底栖动物群落结构的变异具有较高的解释率(23％);其中，水深是唯一的具有显著影响的因子(p＜0.05)，解释率为13％。各区受环境因子的不同影响，Ⅰ区的样点主要受到较低的RWCS的影响;Ⅱ区大多数样点受到相对较高的RWCS的影响;而Ⅲ区的样点相似程度较低，受到不同因子的影响。
2.以三峡水库香溪河库湾为例，对不同蓄水阶段底栖动物群落结构的分析表明，三个蓄水阶段均由寡毛类主导底栖动物群落。二期蓄水期间（年内水位波动11m），库湾底栖动物总密度较一期蓄水期间（年内水位波动4m）显著降低，而三期蓄水后（年内水位波动约30m）则变化不明显。这表明，二期蓄水引起的剧烈水位波动已经对底栖动物群落结构造成显著影响，而三期蓄水后水位波动幅度的增加只会对已受到影响的底栖动物群落产生相对小地影响。TWINSPAN分析表明，自二期蓄水开始，大部分样点的群落结构类型显示出季节性的波动，呈现出不同于一期蓄水期间稳定分区格局的动态变化，并且这种格局的季节波动与水位的季节波动相关联。
3.在三峡水库干流，自水库蓄水后一年半左右（2005年），底栖动物密度逐渐增加，并呈现出季节性地周期波动。每年密度最高值出现在春季，以仙女虫科占绝对优势（相对丰度在90％以上）。Shannon-Wiener多样性指数亦表现出明显的季节变化，最高值出现在冬季，最低值出现在秋季。对环境因子与生物参数进行回归分析，结果表明，底栖动物总密度主要受到水体滞留时间与透明度的影响，二者解释率达到40.8％;而底栖动物多样性指数主要受透明度与流量影响，解释率达到50％。
4.洪水引发的三峡水库剧烈水位波动对典型支流库湾——香溪河库湾底栖动物群落结构纵向格局的影响研究表明，洪水之前，库湾底栖动物密度、生物量及多样性在空间上均呈现“中间高、两头低”的格局。洪水引发的剧烈水位波动，造成库湾平均底栖动物密度显著下降。库湾下游（干流区）受干流影响的区域，水位波动并未对已经不稳定的群落结构造成显著影响。库湾中部区域，在水位波动的影响下，摇蚊科相对丰度升高，但底栖动物总密度因颤蚓科密度的下降而降低。库湾上游，大幅度的水位波动将上游底栖动物带入该区域，使得物种丰富度以及多样性升高。水位剧烈波动后，库湾平均Shannon-Wiener多样性指数升高，但库湾的beta多样性降低，意味着洪水引起的剧烈的水位波动可能会降低香溪河库湾水生态系统的稳定性。
5.水位波动对底栖动物群落结构具有显著影响，其中，水位下降相对水位上升更易对底栖动物造成影响。春季水位波动对底栖动物造成的影响不显著;而夏季由于水位波动较强，因而产生显著影响，影响范围大且影响程度强。夏季水位波动对XX01-XX05的样点均造成显著影响，其中，总密度在水位波动后5～10d(平均水位落差为0.64～1.09m)即发生显著改变，随水位差值增大而降低;颤蚓科和摇蚊科则在水位剧烈波动（平均最大最小水位差为1.36m）15d左右受到显著影响，分别随水位波动剧烈程度上升而降低和升高。这表明，摇蚊科比颤蚓科更耐受剧烈扰动的水体。
6.对三峡水库16个支流库湾底栖动物多样性的分析表明，实际观测值的局地物种丰富度(LSR)-区域物种丰富度(RSR)关系图呈曲线型，说明底栖动物群落饱和;而Chao1估计值的LSR-RSR关系表现为线性关系，表示观测值所展示的LSR-RSR关系可能是“假性饱和”。环境因子（底泥有机质、总氮、总磷、水柱相对稳定性）对LSR无显著影响，以及RSR对LSR变化较高的贡献率(65％)进一步验证了观测值LSR-RSR显示的为“假性饱和”，而实际上三峡水库支流库湾底栖动物群落并未达到饱和状态。RSR主要受到库湾长度以及入库流量的影响，其中，与入库流量的关系呈单峰型，RSR在入库流量60m3/s时达到峰值，表明适度的扰动可维持最高的多样性。各库湾beta多样性主要受到库湾流域面积的影响，在流域面积为1000km2左右达到峰值，之后逐渐趋于平稳。
7.以香溪河库湾为例，三个蓄水阶段alpha、beta、gamma多样性的格局及相互关系的研究表明，一期蓄水初期，gamma多样性随着alpha多样性的升高而升高;而beta多样性呈降低趋势，自2005年起逐渐稳定并呈季节性波动;二期蓄水后，三者均形成稳定的季节波动。实测LSR-RSR关系在一期蓄水阶段不明确，而Chaol估计值的LSR-RSR关系呈线性;二期与三期蓄水阶段LSR-RSR关系均呈线性。表明目前香溪河库湾局地尺度底栖动物群落尚未饱和，且主要通过物种扩散方式受到区域物种库的影响。库湾相邻样点间beta多样性相对较低，随着距离的增加，beta多样性升高，表明物种扩散能力仅可能发生在相对较短的距离内，随着距离增加扩散能力减弱。但是在库湾两端，即便样点间距离较近，底栖动物扩散能力也较弱。各蓄水阶段beta多样性与gamma多样性均无显著相关关系(p＞0.05)，表明香溪河库湾alpha多样性对gamma多样性贡献较高。