水生态修复中底栖动物的功能和投放

2022-08-18 13:33:55 0 双良环境
水生态修复中底栖动物的功能和投放

  底栖动物在水生态系统中的作用不容忽视,水生态修复项目中,底栖动物品种的选择和投加量的确定是非常重要的。

  水生态系统的构成要素有生产者、消费者、分解者和非生物类物质四类,各种生物和非生物通过物质流和能量流相互联系,形成营养层级结构和网络关系。

  底栖动物作为水生态系统中的重要消费者,对维持生态系统功能,促进物质循环和能量流动有着重要作用。

  底栖动物概述

  底栖动物(Zoobenthos或Benthic animal)是指生活 史全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群。其主要包括水栖寡毛类、软体动物和水生昆虫幼虫等,均为肉眼可见的动物群落。

  常见的底栖动物有水蚯蚓、摇蚊幼虫、螺、蚌、河蚬、虾、蟹和水蛭等。

  一般来说,可以按体格大小将底栖动物划分为大型底栖动物、小型底栖动物和微型底栖动物。

  具体划分标准为:不能通过500μm孔径筛网的称为大型底栖动物;能通过500μm孔径筛网但不能通过42μm孔径筛网的称为小型底栖动物;能通过42μm孔径筛网的称为微型底栖动物。

  在实际水生态修复工程项目中,通常是直接投加大型底栖动物放养量,补充底栖动物资源数量,增加系统稳定性,促进物质循环,可达到净化水质的目的。

  功能/生态效应

  底栖动物作为生态系统的内部调控,是生态系统的重要生态类群,在物质和能量循环中处于十分重要的地位和作用。近年来,关于底栖动物生态效应的研究,主要集中在两个方面:水质净化效应、水环境监测的生物响应。

  水质净化效应

  底栖动物种类多、分布广、食性杂,能摄取水体中的低等藻类、有机碎屑、无机颗粒,有效降低水体中富营养物质的含量,对污染水体具有明显的净化效应。

  最常见用于水质净化的底栖动物类群主要是滤食性和刮食性两类,基于它们的摄食特性和生理活动,通过生物操纵,能够降低水体氮磷营养盐,提高透明度,从而提升水质。

  滤食性底栖动物(蚌类、河蚬等)以水体中的浮游藻类、细菌、轮虫、原生生物、小型枝角类、小型桡足类以及有机碎屑为食,能很好的净化水质。

  有研究表明(魏小飞,2016),背角无齿蚌可快速降低水体内悬浮颗粒物和浮游藻类的含量,提高水体透明度,为后期沉水植物的生长提供良好的条件,在整个生态修复过程中存在重要意义。也有研究表明,与背角无齿蚌相比,河蚬对水体中氮磷有更好的去除能力。刮食性底栖动物(螺类等)主要依靠刮食作用摄食植物叶片附着颗粒和着生藻类,可以有效地降低附着藻类对沉水植物的损害,加强了叶片的光合作用,在一定程度上有利于沉水植物的生长和繁殖,这就是“螺—草互利共生”现象。

  水环境监测的生物响应

  大多数底栖动物种类个体较大,易于辨认,而且长期生活在底泥中,生活相对稳定,迁移能力弱,水体所发生的变化会直接影响到它们的生长、繁殖和存活。此外,不同种类的底栖动物对环境条件的适应性和对水质污染的耐受力和敏感程度不同。

  根据上述特点,利用底栖动物的种群结构、优势种类、数量等参数可以反映水体的质量状况。

  目前,利用底栖动物评价水环境质量的研究有很多(如 Goodnight-Whitney生物指数、Shannon- Wiener多样性指数、Trent生物指数、BMWP计分系 统、比利时生物指数(BBI)、Chandler指数等),这些分析方法通常是以某种或某几种指示生物(如耐污种)出现的情况以及样本中出现的总种(类)数情况,将水质进行分级。

  利用底栖动物评价水质存在局限性,由于影响生物群落结构和功能的因素是多样的,除了污染因子外,还有非污染因子(如水深、底质、水流速度等),所以单一的生物指数不能准确地反映某一区域的水质状况。实际工作中最好是结合其他实测参数数值,综合评价水质污染状况。

  实际工程中,该如何投放?

  前面描述了用于水质净化的底栖动物类群主要是滤食性和刮食性两类,所以在水生态修复工程中,主要是通过投加滤食性和刮食性的大型底栖动物来完善水生态系统结构,促进物质循环和能量流动。

  大型底栖动物要选择本土物种或外来安全品种,条件允许的情况下,先对项目区进行生态调查,分析现状物种,或者查阅相关文献资料,选择在项目区有分布的物种。

  笔者在这列举一些我国普遍存在的底栖动物,滤食性底栖动物有背角无齿蚌、三角矾蚌、褶纹冠蚌、河蚬等,刮食性底栖动物有环棱螺、萝卜螺等。

  这里需要特别注意的是,一定要严禁外来入侵物种,比如分布在我国广东、广西、福建、四川等省份的福寿螺,其危害性很大,以植物性饵料为主,一旦成长到一定阶段,很难控制。

  关于大型底栖动物投加量还没有相关的标准规范,在水生态修复中,并不是投加量越多越好,因为高密度的底栖动物活动加强了水体的扰动,促使底泥再悬浮,水体悬浮物增加,导致透明度降低。

  螺类等刮食性底栖动物与沉水植物具有互利关系,其投加量可根据沉水植物生物量而定。李宽意(2007)研究“螺—草”的互利关系,发现低密度的萝卜螺(3.9±0.1g/m2)和环棱螺(9.7±0.2g/m2)促进植物生长,高密度时则限制了植物的生长。

  蚌类等滤食性底栖动物投加量可根据其本身的摄食率和水体库容量计算而定,根据相关研究成果,列举几种蚌类的滤食率如下表所示,仅供参考:

  总结

  在水生态修复工程项目中,底栖动物是很容易被忽视的,很多人认为只要把水生植物种活就行了,底栖动物可以不投放。

  这种观点是片面的,水中的悬浮物、浮游藻类等影响沉水植物光合作用,而底栖动物可以摄食悬浮物质,提高透明度,促进植物生长。

  所以投加底栖动物是非常有必要的,通常是直接投加大型底栖动物(螺类和蚌类)放养量,补偿底栖动物资源数量,增加系统稳定性。投加量适宜低密度,过多的底栖动物容易扰动底泥,导致悬浮物浓度增加,对沉水植物造成不良影响。

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