海河水生生态系统的研究

摘要：本文以调查、分析海河浮游植物、浮游动物、水生维管束植物和大型底栖生物等主要生物群落现实结构为主, 系统分析了海河水生生态系统状况。结果表明, 水体污染已经对海河水生生态系统产生了明显的有害影响。

关键词：海河 水生生态系统 水污染

海河起源于天津三岔口, 流经天津市区,从塘沽入渤海湾。海河长期以来在天津市经济建设和人民生活中起着重要作用。近年来海河水环境问题日渐突出。水资源严重短缺,除汛期外几乎无径流, 加之汛期市政污水排入海河, 造成了海河水质严重污染; 已经导致了夏季藻类水花出现, 水草大量繁殖, 鱼类死亡, 水体发臭等一系列不容忽视的环境问题。保护海河, 防治污染, 已成为天津市环境保护的重要工作之一。

该研究从海河上游至二道闸共设六个站位(图1) , 以调查研究海河水生生态系统主要生物群落(浮游植物、浮游动物、大型底栖无脊椎动物和水生维管束植物) 现实结构为主要内容, 较为系统全面地阐述了海河水生生态系统的状况, 为改善海河水质及生态系统状况, 探讨各种水污染防治对策, 提供了数据和资料。

1 海河水生生态系统现实结构

1.1 浮游植物

本研究共采集到浮游植物71 种属, 其中绿藻23 种, 蓝藻18 种, 硅藻15 种, 裸藻4种, 甲藻3 种, 隐藻3 种, 黄藻3 种和金藻2种。各站位藻类组成不一致, 出现的种类数自上游至下游呈递减趋势。浮游植物群落的种类组成以绿藻和蓝藻为主, 分别占32% 和25% , 其次为硅藻占21% , 其它藻类占21%。三种主要藻类的组成比例随不同站位明显变化, 蓝藻种类数从上游至下游递增, 而绿藻和硅藻种类数从上游至下游呈递减趋势。浮游植物的季节变化一般情况下, 在海河形成两个繁殖高峰, 分别出现在3～ 5 月和9～ 10 月(图2)。

各站浮游植物现存量也呈现明显规律,自上游至下游密度和生物量均呈递增趋势见(表1)。构成浮游植物群落的优势种类主要是蓝藻中的铜绿微囊藻(M icrocy stis aerug inosa ) 和隐藻中的啮蚀隐藻(C rp tom onas erosa ) 和硅藻中的梅尼小环藻(Cy clotellam eneg h in iana)。一年中各种藻类优势交替出现; 春季以隐藻为优势, 其次是硅藻; 夏季以蓝藻和硅藻占优势; 秋季以硅藻为优势; 冬季则以硅藻和隐藻占优势。各站位群落相似性分析表明(图3) : 海河浮游植物基本属于同一类型群落, 各站相似性均在69% 以上, 但仍可发现上游三站位和下游三站位群落略有差异, 造成这种差异原因主要与下游污染加重和水中氯化物影响有关。

1.2 浮游动物

本研究共采集到85 种浮游动物, 其中原生动物34 种, 轮虫21 种, 枝角类15 种, 挠足类15 种。种类数分布与浮游植物的分布趋势一致, 即自上游至下游呈递减趋势。种类组成以原生动物为主, 占整个群落的36%～48%。从浮游动物的密度看, 各站均以原生动物为主, 占整个群落的97%～ 99.9% , 大弹跳虫(H a lteria g rand inella ) 为优势种类, 其次为普通滴虫(M onas vu lg a ris) 和僧帽斜管虫(Ch iod onella cucu llu la ) , 其它类群生物密度相对小的多。轮虫类以卜氏晶囊轮虫(A sp lanchna brig h tw elli) 呈优势, 枝角类以短尾秀体蚤(D iaohanosom a brachyy u rum ) 呈相对优势, 挠足类则以近邻剑水蚤(Cy clop s v icinus) 呈优势。各站位生物量分布状况差异较大, 多数站位以枝角类和挠足类贡献较大, 这主要是由于这两类生物个体较大所至。年平均生物量以三岔口和二道闸为高, 四新桥最低(表2)。海河浮游动物平均密

度在7～ 10月形成一高峰, 而生物量较明显地在8～ 9 月形成高峰, 5 月出现次高峰(图4)。

1.3 水生维管束植物

本研究共发现水生维管束植物12 种, 分别隶属于7 科11 属, 菹草(P. crispu s) 为主要种类, 其次为金鱼藻(Cera top hy llum d enersum )、马来眼子菜(P otam og eton m ola iam us )、黑藻(H y d rilla vertcilla ta ) 及浮萍、芦苇(P ha ragm itis comm un is)。海河水生植物可划分为以菹草为主的沉水植物群落, 以芦苇为主的挺水植物群落和以浮萍为主的浮水植物群落三种类型。挺水植物主要分布在下游河段, 沉水植物广泛分布于海河浅水区, 浮水植物分布在海河市区段。从整个河道看, 下游以挺水植物为主的水生植物群落比较稳定, 上、中游水生植物数量明显少于下游, 热污染对植物生长

分布影响尤为明显, 在发电厂热排水口附近河段, 喜高温种类金鱼藻、马来眼子菜、黑藻等数量较多且生长持续时间长, 形成密集区, 无论对景观还是水质均产生影响。

1.4 大型底栖生物

本研究共发现底栖动物24 种, 隶属于3门6 纲23 属, 其中软体动物8 种、摇蚊幼虫6 种、寡毛类4 种、甲壳类3 种、多毛类1 种和其它水生昆虫2 种, 均为我国北方水域浅水适应性强的广布种。调查区域内有5 种生物出现率在80% 以上, 具较大密度, 成为海河水域的优势种类。它们是: 霍莆水丝蚓(L im nd rilus hof fm eisteri )、苏氏尾腮蚓(B ranch iu ra sow erby i)、颤蚓(T ebif ex )、铜锈环棱螺(B ellamy a aerug inosa )、和纹治螺(P a raf ossa ru lus stria tu lus)。各站种类分布上游种类数稍多, 四新桥和柳林种类数最少。种类的构成也因站位不同略有差异, 上游软体动物为主, 至四新桥以下各站软体动物明显减少, 仅存2～ 3 种。生物量水平分布很不均匀, 三岔口站生物量最高达119.7g/m 2, 而柳林站生物量最低, 不足1g/m 2, 仅存少量寡毛类(表3)。底栖动物现存量季节变化明显,密度夏季最高, 明显高于其它季节(图5)。

本次调查与1983 年调查资料相比, 底栖动物群落组成趋于简单, 减少最多的是软体动物, 由12 种减至8 种; 摇蚊幼虫由9 种减为6 种。可以认为海河底栖动物群落已十分脆弱, 汛期雨污水排放对底栖动物影响十分明显, 多数底栖动物群落严重受损, 个别站位已采集不到生物。

底栖生物群落相似形分析表明, 上游群落组成与下游群落明显不同, 群落结构从上游至下游呈梯度变化, 这与水体污染逐渐加重相一致(图6)。

2 海河水生态系统的综合分析和讨论

海河各站位浮游藻类M argalef 多样性指数计算结果见表4, 尽管多样性指数受季节变化影响明显, 但仍不难发现, 四新桥、柳林两站位多样性较其它站位明显降低, 反映出这二站位的浮游植物群落受到较大冲击和破坏, 水质监测结果也表明这两站位污染较严重。

应用Shannon-W einer 多样性指数, 对底栖动物多样性指数计算(表5) 可发现海河进入汛期, 除三岔口仍有部分生物外, 其它站位多样性指数均为0, 群落结构趋于崩溃, 反映了汛期污染物的排放导致水体质量急剧恶化, 并对底质产生了明显的恶劣影响。

水生生态系统是由系统内的生物群落和其生存环境构成的复杂系统, 生物是整个环境因素, 包括生物间的相互作用, 综合影响的产物。海河生态系统由于其流域内环境状况的发展和变化, 导致了系统的变化。作为生态系统初级生产者的浮游植物群落在海河中维持较高的生产水平, 以富营养化水体为典型的生物群落为主要特征, 特别是汛期高温季节生物生产量明显增高, 并导致微囊藻水花时常出现, 这种浮游植物群落的存在表明海河目前处于富营养化状态。作为水体初级生产者的另一主要类群水生维管束植物总的来讲, 种类和生产量仍显贫乏, 在海河初级生产中居次要地位, 但在某些局部受热污染和水质影响形成密集区, 特别是在市区河段浮萍大量增殖已导致环境问题出现。浮游动物作为水层中的初级消费者, 在海河中具有一定的丰度, 现存量维持较高水平, 出现种类多为中度污染类型, 多数情况下较为耐污的原生动物占主要优势。作为高级消费者的底栖生物群落, 由于长期处于较重污染状况, 栖息环境极度恶化, 群落已严重衰退, 种类趋向单一, 群落多样性明显下降, 群落的优势种为耐污的寡毛类常年占绝对优势, 在上游大量繁殖, 而在下游几乎出现无生物区, 底栖生物在整个生态系统的作用和功能已经严重减弱,另据有关调查资料, 海河鱼类资源也出现严重衰退现象。

综上所述, 海河水生生态系统目前所处状态, 初级生产和初级消费维持较高生产量和现存量, 在水体中积累, 而较高层次的底栖生物乃致鱼类群落严重衰退, 而致系统中主要物质和能量循环: 初级生产—初级消费—高级消费受阻, 代之而起的是初级生产、初级消费—自行分解—再生产的循环, 不利于系统中物质转移。同时就整个系统而言,生态系统的物质和能量分配处于极不合理状态。只有恢复和改善水体中高级消费者的结构状况, 才有可能恢复和改善上述不良状况。

参考文献

1 胡鸿钧, 李荛英等编.中国淡水藻类.上海: 上海科学技术出版社, 1980

2 王士达.环境保护生物监测与治理资料汇编, 北京: 科学出版社, 1978

3 国家环保局.环境监测技术规范—— 生物监测部分,1985

4 Hawkes H. A. Bio logical Surverllance of R ivers,W ater Po llution Contro l 1982, 81, 329～ 342

作者简介: 秦保平 男, 47 岁, 毕业于南开大学生物系, 进修于英国水研究中心, 多年从事水污染研究, 环境监测工作。1993 年至1996 年任驻美国科技领事, 从事中美科技合作工作。现任天津市环境监测中心主任, 已发表论文10余篇。

来源：《城市环境与城市生态》11卷1期1998年