洱海浮游植物结构及历史变化规律

      洱海浮游植物种群结构特征及其历史变化规律

隶书, SimLi;">万　敏，杨广萍，田为刚

(云南省环境科学研究院，云南 昆明 650034)

摘　要

 洱海浮游植物优势种为蓝藻门的挪式微囊藻，次优势种为绿藻门的游丝藻和蓝藻门的惠氏微囊藻。洱海浮游植物年均生物量为3426万cell/L。全湖水体中的浮游植物分布中，北部湖域略高于南部，全湖呈均匀分布态势。洱海浮游植物历史变化表明，浮游植物种属由代表营养程度较低的单角盘星藻、小环藻、飞燕角甲藻等，转变为代表富营养程度的挪式微囊藻、游丝藻和惠氏微囊藻，生物量也由从20世纪50年代的6.49万cell/L激增至2014年的3426万cell/L。近60年，洱海水体营养程度由中营养状况转变为当前的初级富营养状态，富营养化进程相对较快。

关键词：浮游植物；种群结构特征；历史变化；洱海

浮游植物(phytoplankton)是一个生态学概念，是指在水体中进行浮游生活的微小植物。通常浮游植物就是指浮游藻类，包括蓝藻门(Cyanophyta)、绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)、裸藻门(Euglenophyta)、金藻门(Chrysophyta)、甲藻门(Pyrrophyta)、黄藻门(Xanthophyta)和隐藻门(Cryptophyta)八个门类的浮游种类[1]。浮游植物生长需要适宜的水体物理、化学、气象、水文、生物条件，是多种因素共同作用的结果[2]。相对于物理化学指标，浮游植物更能从生态学角度反映水体的营养状态[3]。

浮游植物作为生态系统中链接自然环境和水生生物的重要环节，是湖泊生态环境研究的重要切入点。掌握浮游植物在湖泊中的种群结构特征及其历史变化规律，是当前浮游植物种群变化研究的重点问题。这也是湖泊浮游植物水华控制研究、湖泊富营养化治理的理论基础和技术支撑。

1.1　研究区域

洱海流域位于云南省大理白族自治州境内，地理坐标在东经100°05′～100°17′、北纬25°36′～25°58′。洱海流域位于澜沧江、金沙江和元江三大水系分水岭地带，属澜沧江-湄公河水系。洱海流域面积2565km2，湖面面积约250km2, 湖盆南北长约40km，东西平均宽6.3km, 最宽处为9km, 平均湖深为10.5m，最深处为20.7m。洱海主要来水为降水和融雪，北接茈碧湖、西湖和海西海湖水，经洱源和邓川两坝子分别由弥苴河、罗时江、永安江等进入洱海，西纳苍山十八溪水，南有波罗江，东有凤尾箐、麻甸箐、石碑箐、石头箐等小溪流汇入。天然出口为西洱河，与黑惠江汇合注入澜沧江。

1.2　样点设置

2013年9月、2013年11月、2014年1月和2014年5月四个时段于洱海水面采集湖体浮游植物样品。采样站位共计12个。采样站位覆盖农业面源污染区域、旅游度假区域、居民生活污染区域、房地产开发区域等，基本覆盖洱海的污染类型。洱海浮游植物采样站位的经纬度和位置见表1和图1。

1.3　采样和鉴定方法

1.3.1　定性样品采集方法

使用25号筛绢浮游生物过滤网(或者网眼更密的网)在表层水体以“8”字形绕取。共绕取8次，过滤水后将浮游植物浓缩液注入采样瓶中。滴入2～3mL鲁哥氏液(Lugol's碘液，1%/5%)保存。在显微镜下鉴定浮游植物种属。

表1　洱海浮游植物采样站位

1.3.2　定量样品采集方法

用采样桶采集水样，注入1L采样瓶中。将2～3mL鲁哥氏液(Lugol’s碘液,1%/5%)滴入采样瓶，将浮游植物沉淀。静置48h后，将上清液吸走，保留浓缩液，使用量筒测量浓缩液体积V1。使用移液器吸取50μL浓缩液置于载玻片上，盖上盖玻片后，置于显微镜下统计计数。镜下鉴定统计整个50μL浓缩液中的浮游植物细胞数量C1。

计算整个水体中的浮游植物细胞浓度公式为：

C=(C1×V1)/(50×10-3)

2.1　种类组成

2013年9月—2014年5月，洱海浮游植物种属定性数据统计得到浮游植物7大门类10纲16目28科44属60种，其中蓝藻门浮游植物种属15个、绿藻门浮游植物种属27个、硅藻门浮游植物种属12个、甲藻门浮游植物种属2个、金藻门浮游植物种属2个、隐藻门浮游植物种属1个、裸藻门浮游植物种属1个。

洱海浮游植物以蓝藻为主，绿藻生物量同样较高，硅藻、金藻、甲藻、裸藻、隐藻生物量较少。洱海浮游植物优势种为蓝藻门的挪式微囊藻，次优势种为绿藻门的游丝藻和蓝藻门的惠氏微囊藻。其中，蓝藻门优势种为挪氏微囊藻，次优势种为惠氏微囊藻；绿藻门优势种为游丝藻，次优势种为新月藻；硅藻门优势种为小环藻，次优势种为卵形藻；隐藻门优势种为蓝隐藻；甲藻门优势种为多甲藻；金藻门只鉴定出一种，锥囊藻；裸藻门优势种为陀螺藻。

表2　洱海浮游植物优势种

2.2　生物量(www.chuimin.cn)

洱海浮游植物年均生物量为3426万cell/L。2013年9月洱海的浮游植物平均生物量最高，达到6646万cell/L；2013年11月浮游植物生物量下降较多，为3942 万cell/L；2014年1月浮游植物生物量持续下降，为2646万cell/L ；2014年5月浮游植物生物量最低，仅为471万cell/L。全湖水体中的浮游植物分布中，全湖差异较小，北部湖域浮游植物生物量略高，南部湖域浮游植物生物量略低，全湖呈均匀变化的态势。

2013年9月13—15日和10月10—13日，洱海两次出现蓝藻大面积聚集，浮游植物生物量迅速升高，形成蓝藻水华。本次研究采样时间为2013年9月，正好处于洱海蓝藻水华暴发期，因此9月浮游植物生物量异常高。随着洱海流域气温的下降，在2014年1月之后，浮游植物生物量下降到正常水平。根据云南省监测站水质月报，2013年洱海水质总体保持在Ⅲ类，其中有5个月达到Ⅱ类。但是，由于洱海流域气温高、蒸发量大，入湖水质尚未根本好转，洱海水体长时间未得到有效循环转换，加之环洱海餐饮住宿产生的污水、垃圾激增等原因， 在个别极端天气下，洱海容易暴发蓝藻水华。

2.3　历史变化

近40年来，洱海藻类群落结构发生了很大变化。1957年洱海藻类优势种有单角盘星藻(PediastrumsimplexMeyer)、水华束丝藻(Aphanizomenonfs-aquae)和小环藻(Cycloulla)，常见的还有云南飞燕角甲藻(Ceratiumhandelliiskuia)、暗丝藻(PsehonemaenigmatifmSkuia)、湖生鞘丝藻(LmgbyalimneticaLemm)和球空星藻(CoelastrcambricumArch.)等。到了20世纪80年代中期，喜清洁水的云南飞燕角甲藻、暗丝藻已不复存在，而蓝隐藻(Chroomosp.)和直链硅藻(MelosiragranulataRalfs)则成为常见种，小环藻、水华束丝藻在这30年里一直是优势种属 ，该变化显示洱海水质有一定程度下降。到了20世纪90年代中期，洱海常见有蓝藻门的色球藻(Chroococcussp.)、微囊藻(Microcystissp.)和水华束丝藻，隐藻门的隐藻(Cryptophyta)和蓝豫藻，硅藻门的小环藻、直链硅藻、脆杆藻(Fragllariasp.)和星杆藻(Asterioneglasp.)、小环藻(Cyclllasp.)，微囊藻、水华束丝藻和螺旋鱼腥藻(AbaenspiroidesKlebahn)等高温季节在局部湖区的密度达450×104 cell/L成为优势种，并形成“水华”[4,5]。

洱海浮游植物种群结构发生变化的同时，生物量也发生了巨大变化。尤以20世纪90年代末变化强烈。1957年藻类密度仅6.49×104 cell/L，生物量0.547mg/L。1980年密度和生物量分别已达123.6×104 cell/L 和1.005mg/L。1997年则上升到563.2×104 cell/L和4.6582mg/L。20世纪50年代—90年代藻类密度和生物量分别上升了9倍和4.5倍。其中20世纪90年代变化显著，分别上升了411%和487%。1996年9月洱海藻类水华暴发时，局部水域藻类密度达1147×104 cell/L，生物量超过10mg/L[4]。

与生物量的迅速增加相反，洱海藻类的种类数则由20世纪90年代以前的增加转为逐渐减少。例如1980年发现51属，1987年发现89属，1992年有102属，而1996—1997年只见到48属。这种藻类密度和种类数的变动，反映了洱海污染和营养水平正在提高[4]。

表3　洱海历年浮游植物生物量比较

洱海浮游植物以蓝藻为主，绿藻生物量同样较高，硅藻、金藻、甲藻、裸藻、隐藻生物量较少。洱海浮游植物优势种为蓝藻门的挪式微囊藻，次优势种为绿藻门的游丝藻和蓝藻门的惠氏微囊藻。

洱海浮游植物年均生物量为3426万cell/L。夏季洱海的浮游植物平均生物量最高，达到6646万cell/L；冬季生物量最低，仅为471万cell/L。全湖水体中的浮游植物分布中，全湖差异较小，北部湖域浮游植物生物量略高，南部湖域浮游植物生物量略低，全湖呈均匀变化的态势。

洱海浮游植物历史变化表明，浮游植物种属由代表营养程度较低的单角盘星藻、小环藻、飞燕角甲藻等，转变为代表富营养程度的挪式微囊藻、游丝藻和惠氏微囊藻，生物量也由20世纪50年代的6.49万cell/L激增至2014年的3426万cell/L。近60年，洱海水体营养程度由中营养状况转变为当前的初级富营养状态，富营养化进程相对较快，水质恶化速度较快。

参考文献：

[1]刘健康.高级水生生物学[M]. 北京：科学出版社，1999:39-41.

[2]HeyvaertC., ReuterE., SlottonG. Paleolimnological Reconstruction of Historical Atmospheric Lead and Mercury Deposition at Lake Tahoe, California-Nevada[J]. Environmental Science and Technology, 2000,34(17) : 3588 -3597.

[3]ReynoldsC. Phytoplankton periodicity: The interac-tions of form, function and environment variability[J]. Fresh-water Biology, 1984(14):111-142.

[4]吴庆龙,王云飞.洱海生物群落的历史演变分析[J]. 湖泊科学,2009,11(3),267-273.

[5]张石文，董云仙. 滇池、洱海、泸沽湖浮游植物研究综述[J].环境科学导刊,2014,33(4),13-18.

WAN Min,YANG Guang-ping, TIAN Wei-gang

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034,China)

Abstract： Dominant species of phytoplankton were Microcystisnovacekii, Planctonemalauterborniiand Microcystiswesenbergii in Erhai Lake. The average annual biomass of phytoplankton was 3426×104 cell/L. The biomass in the northern area was slightly higher than that in the south. The succession of phytoplankton communities showed that Pediastrum simplex, Cyclotella sp. and Ceratiumhirundinellawere substituted by Microcystisnovacekii, Planctonemalauterborniiand Microcystiswesenbergiilittle by little. The biomass has increased from 6.49×104 cell/L to 3426 ×104 cell/L. Eutrophication level of Erhai Lake has transformed from mesotropher to eutropher, which has indicated a relatively fastprocess of eutrophication.

Key words： phytoplankton; population structure; historic changes;Erhai Lake

中图分类号：X52

文献标志码： A

文章编号： 1673-9655(2016)03-0040-04

收稿日期： 2015-11-06