崇明东滩大型底栖动物对人类活动的响应及生态修复研究

崇明东滩是长江口规模最大的河口型潮汐滩涂湿地。是全球生态敏感区之一;是候鸟迁徙的中转驿站和越冬地;是珍稀濒危鸟类的重要栖息地;也是水生动物的产卵场所和洄游通道。由于该区域在生物多样性保护、湿地资源利用等方面具有重要作用,崇明东滩建立了国家级鸟类自然保护区;接纳为东亚—澳大利亚涉禽保护区网络成员;是具有国际意义的A2级湿地生态系统类型;被列入中国和国际重要湿地名录。崇明东滩的生境状况已引起国内外学者的高度重视和关注。由于崇明东滩的位置特殊性,其生态环境极易受到台风、围垦、污染等自然活动及人类活动的影响。虽然崇明东滩已成立自然保护区,但保护区内仍受到放牧、围垦工程等人类活动影响。这些人类活动会对崇明东滩物种多样性、生境状态造成的影响程度尚不清楚。因此本文以大型底栖动物为研究对象,研究人类活动本身对崇明东滩大型底栖动物群落结构的影响及人类活动造成的环境问题对大型底栖动物优势种的影响,并尝试着探究人工牡蛎礁对崇明东滩生态修复的可行性。研究结果如下:1.人类活动对崇明东滩大型底栖动物群落结构的影响研究2016年4月(春)、7月(夏)、10月(秋)和12月(冬)对崇明东滩潮间带底栖动物进行了定量釆样调查。结合崇明东滩现状,设置5条样带(S1-S5)。其中S1位于基本不受人类活动干扰区域;S2区域主要受放牧影响;S3-S5区域为围垦工程余留潮滩。研究结果显示,各区域物种数相差不大,密度呈现趋势为S2>S1>S3>S4>S5,生物量呈现S2>S1>S3>S4>S5的趋势。Margalef物种丰富度指数d、Pielou物种均匀度指数J和Shannon-Wiener物种多样性指数H’在各断面间有显著差异。与2012年(围垦前)历史数据相比,S1、S2和S3物种数不变,S4和S5物种数下降。S1、S2生物量增加,S3-S5生物量减少;S1丰度增加,S2-S5丰度减少。以上结果表明,不受干扰的自然潮滩具有自我恢复的能力;放牧对大型底栖动物生物量具有一定影响;围垦对大型底栖动物物种数、密度和生物量均有一定影响。崇明东滩大型底栖动物次级生产力大致趋势为:S1>S2>S3>S4>S5。与历史数据相比,2016年崇明东滩次级生产力整体呈下降趋势,且下降率大小为:S5>S4>S3>S2>S1。崇明东滩大型底栖动物功能群主要由浮游植物食者P1、植物食者Ph、杂食者C、肉食者O和碎屑食者D组成。断面S1、S2和S3的各功能群组成比较均匀。但断面S4和S5的功能群组成不均匀。上述结果表明放牧、围垦工程降低了崇明东滩大型底栖动物次级生产力;围垦工程对大型底栖动物功能群结构造成一定影响。采用ABC曲线、H’、分类学多样性指数、BOPA指数、海洋底栖生物指数AMBI和多变量海洋底栖生物指数M-AMBI评价崇明东滩潮间带生境健康状况。分类学多样性指数和BOPA指数评价结果显示,各断面生境状况均优良;H’和ABC曲线评价结果显示,S1断面生境状况优良,S2、S3和S5断面良好,S4断面一般;AMBI评价结果显示,断面S1-S4生境状况良好,S5断面优良;M-AMBI评价结果显示,断面S1、S3和S5生境状况优良,S2和S4良好。以上结果表明,放牧对大型底栖动物群落结构具有一定影响,对该区域生境状况造成一定干扰;围垦工程会对余留自然潮滩大型底栖动物群落结构造成一定影响,对该区域生境状况造成一定干扰。2.镉胁迫对无齿螳臂相手蟹脂肪代谢的影响为检测围垦造成的重金属富集对大型底栖动物物种的影响,本文选取长江口大型底栖动物常见优势种无齿螳臂相手蟹为研究对象,探究重金属镉对其脂肪代谢的影响。设置4个镉胁迫组(0.05、0.1、0.5和1mg/L)和对照组,研究重金属镉对无齿螳臂相手蟹鳃、肝胰腺的组织学影响;以及重金属对其体内脂肪物质含量,脂肪分解、合成和转运代谢相关酶活性、基因表达的影响。结果显示,镉染毒组鳃组织鳃叶厚度增加、血腔中血细胞数目增加、鳃叶末端亚几丁质空间缩小;经镉染毒后,肝胰腺线粒体膜结构开始出现破坏,嵴排列出现紊乱,嵴数量减少,长度变短甚至消失;细胞核高度异染色质化,核仁增大,核膜出现变形,甚至破裂;微绒毛脱落,厚度变薄;P/Ca颗粒的同心圆层数减少,甚至消失;并且有较高的空泡化现象。与对照组相比,随着镉胁迫浓度的增加和时间的延长,无齿螳臂相手蟹肝胰腺、卵巢组织的脂肪含量逐渐下降;淋巴中甘油三酯、总胆固醇含量呈现先上升后下降的趋势,且具有一定的浓度和时间效应。脂肪消化酶在14d和21d较对照组显著下降;肝胰腺脂肪酸合成酶(FAS)和乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、卵巢ACC酶活性和淋巴中的游离脂肪酸含量在时间上总体呈现先上升后下降趋势;卵巢FAS和肝胰腺脂蛋白脂酶活性、淋巴中低密度脂蛋白胆固醇(HDL)含量呈现下降趋势。淋巴中低密度脂蛋白胆固醇(LDL)含量较对照组显著升高;镉染毒组肝胰腺和卵巢脂肪酸结合蛋白(FABP)、FAS基因表达量较对照组先上升后下降趋势。以上结果表明重金属镉降低了无齿螳臂相手蟹体内脂肪含量,且可能是通过削弱其摄取(消化)、转运及合成脂肪的能力。3.长江口人工牡蛎礁生态修复效果调查研究为检测人工修复(增殖放流牡蛎)的效果,于增殖放流前(2016年4月)和增殖放流后(2016年9月)对人工牡蛎礁的大型底栖动物进行了跟踪监测。结果显示,低盐度区域S2和N2无牡蛎、藤壶和底栖动物生长;南侧S5和S8断面的牡蛎、藤壶丰度和生物量均上升;北侧N6、N9断面牡蛎丰度基本不变,但生物量增加;N9藤壶生物量、密度均增加;N6藤壶生物量、密度减少。增殖放流前后,各断面区域大型底栖动物物种数、丰度、生物量及多样性指数均增加。DCA分析结果显示,藤壶丰度与大型底栖动物物种数、生物多样性指数H’、J、d呈正相关关系。牡蛎丰度与物种数N呈正相关关系。表明增殖放流牡蛎对大型底栖动物群落结构具有一定促进作用。采用ABC曲线、H’、分类学多样性指数、AMBI和M-AMBI评价人工牡蛎礁生境健康状况。结果显示,增殖放流后各断面区域生境状况均较放流前有所改善。以上结果表明,在中高盐度区域,增殖放流牡蛎对生境状况有一定改善作用。

崇明东滩; 人类活动; 大型底栖动物; 重金属; 生态修复;

赵云龙;

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