确定性过程主导高原典型河流浮游植物地理分布格局和群落构建 生物多样性    2023, 31 (7): 23092-.   DOI: 10.17520/biods.2023092

图8 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落与环境因子相关性分析。TDS: 总溶解固体; WT: 水温; DO: 溶解氧; TUR: 浊度; V: 水流速度; ALT: 海拔; Salt: 盐度。YJA、YJB、YJC见图1。

正文中引用本图/表的段落

利用Mantel检验探究雅鲁藏布江中上游浮游植物群落与环境因子间的相关性结果如图8所示, 在时间上, 春季浮游植物群落与pH、总溶解性固体、盐度极显著相关(P < 0.01), 与海拔显著相关(P < 0.05); 夏季浮游植物群落与水流速度极显著相关(P < 0.01), 与pH、总溶解性固体、盐度、溶解氧显著相关(P < 0.05); 秋季浮游植物与pH、总溶解性固体、盐度极显著相关(P < 0.01), 与浊度显著相关(P < 0.05)。空间上, YJA浮游植物群落与总溶解性固体与盐度极显著性相关(P < 0.01), 与溶解氧、浊度与水流速度显著相关(P < 0.05); YJB浮游植物群落与水流速度极显著相关(P < 0.01); YJC浮游植物与pH极显著相关(P < 0.01), 与总溶解性固体、盐度与水流速度显著相关(P < 0.05)。在所测定的水环境因子中, 总溶解性固体、盐度和水流速度是影响浮游植物群落构建的主要因子, 对浮游植物的分布均具有限制作用。

浮游植物群落的α多样性在不同时空下有显著差异(P < 0.05) (图3)。不同时空下, 浮游植物群落的Pielou均匀度指数均高于0.6, 说明雅鲁藏布江中上游浮游植物群落分布较均匀。春季和秋季浮游植物群落的Simpson指数和Pielou均匀度指数均大于夏季, 这与张春霞等(2022)在丹江口水库的研究结果不同。可能的原因是, 雅鲁藏布江夏季河流稳定性差, 给浮游植物提供的资源和空间相对较小, 种间和种内竞争加剧, 物种多样性随之受影响(李晓东等, 2023), Mantel分析也说明, 夏季的浮游植物群落与水流速度显著相关(图8b)。夏季与春季的物种丰富度指数高于秋季, 这可能与秋季的水流量小, 浮游植物生长、迁移等受到的环境干扰更大有关。不同海拔梯度上, YJA的Simpson指数、Pielou均匀度指数和物种丰富度指数均大于YJB和YJC。可能的原因是, 随着海拔的增加使得主要通过水流扩散的浮游植物的迁移受到阻碍, 均匀度下降。且极端的环境让大部分浮游植物难以生存和定居, 故而YJB和YJC的浮游植物物种多样性和丰富度也下降(李正飞等, 2022)。

大量研究表明, 浮游植物的生长和分布受到各种环境因子, 如温度、流速、电导率、pH值等的影响(叶然等, 2017; 陈康等, 2022)。Mantel检验结果表明, 不同时空下, 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落差异性与地理因素(海拔)和环境因素(pH、总溶解性固体、盐度、溶解氧、浊度、水流速度)密切相关, 且地理因素和环境因素对浮游植物群落结构的影响存在差异(图8)。

根据Mantel分析的结果(图8), 季节上, 浮游植物群落皆与pH、总溶解性固体和盐度相关。碱性环境对浮游植物光合作用有利, 在碱性水体中浮游植物具有较高的初级生产力(陈康等, 2022)。雅鲁藏布江中上游流域pH平均值在8以上, 呈碱性, 有利于光合作用; 总溶解性固体对浮游植物群落影响显著, 这也许与雅鲁藏布江中上游的生态环境和人类活动有关, 如农业施肥、放牧活动和生活污水的大量排放等均会增加水体中溶解的无机物和有机物, 从而导致电导率以及河流中营养物质浓度增加, 对该流域生物群落(如鱼类、浮游植物、底栖动物等)的生长发育造成显著影响(Walker & Pan, 2006; He et al, 2015; 白海锋等, 2021; Han et al, 2021)。在大量研究中(Sun & Wang, 2017; 卜亚谦等, 2019; 侯朝伟等, 2020), 盐度是影响浮游生物空间分化的主要因素之一, 在一定程度上影响藻类细胞的渗透压、漂浮性、营养盐吸收、色素含量及光合放氧等, 过高或过低的盐度均会对藻细胞造成伤害, 使浮游藻类无法生存(高兵兵, 2012; 钟佳丽等, 2019); 溶解氧是水生生物生存的必要条件之一, 能够有效表征水体受到生物作用的影响程度, 溶解氧含量可通过浮游植物的光合作用释放氧气得到增加; 当溶解氧含量较低、水体氧气不足时, 浮游植物的生长会受到抑制(杨清等, 2022)。此外, 海拔、水流速度、浊度也是影响浮游植物群落的因素之一。水流速度是影响藻类生长的关键动力学因子, 水体扰动能够使得底泥悬浮, 促进营养盐的释放(李正飞等, 2022)。浊度与总溶解性固体相似, 浊度降低, 透明度上升, 促进浮游植物得到充足阳光生长繁殖。空间上, 溶解氧、总溶解性固体、盐度、浊度和水流速度是影响YJA浮游植物群落的主要环境因子; 水流速度是影响YJB浮游植物群落的主要因素; pH、总溶解性固体、盐度和水流速度是影响YJC浮游植物群落的主要环境因子。

本文的其它图/表

• 图1 雅鲁藏布江中上游样点分布示意图。N1-N32为样点名称。YJA、YJB、YJC指3个海拔梯度, 其海拔分别为3,497-3,945 m、4,008-4,508 m和4,546-4,846 m。
  
• 图2 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落结构特征。(a)各季节浮游植物群落丰度变化; (b)各海拔浮游植物群落丰度变化; (c) 3个季节不同浮游植物类群的相对丰度和物种数的空间分布。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 图3 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落的α多样性。S: 春季; SU: 夏季; A: 秋季; TOTAL: 总流域。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 图4 基于雅鲁藏布江中上游浮游植物群落Bray-Curtis相似性的主坐标分析(PCoA)。(a)不同季节浮游植物群落的主坐标分析(PCoA); (b)不同海拔浮游植物群落主坐标分析(PCoA)。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 图5 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落距离衰减分析。a-c、g-i分别为春季、夏季、秋季、YJA、YJB和YJC浮游植物群落地理距离衰减; d-f、j-l分别为春季、夏季、秋季、YJA、YJB和YJC浮游植物群落环境距离衰减。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 图6 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落共现网络。a-c分别为春季、夏季、秋季浮游植物群落; d-f分别为YJA、YJB、YJC浮游植物群落。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 表1 浮游植物群落共现网络的拓扑结构特征。YJA、YJB、YJC见图1。
  
• 图7 雅鲁藏布江中上游浮游植物群落中性模型(a-f)和校正随机率(MST) (g-i)。频率高于模型预测值的物种显示为黄色; 频率较低的物种显示为红色; 预测范围内的物种显示为绿色; 蓝色虚线表示模型预测的95%置信区间。R²为中性群落模型的整体拟合优度, Nm是元群落规模(N)与迁移率(m)的乘积, 量化了对群落之间扩散的估计。a-c分别为春季、夏季、秋季浮游植物群落; d-f分别为YJA、YJB、YJC浮游植物群落; (g) 3个季节浮游植物群落MST; (h) 3个海拔梯度浮游植物群落MST; (i)校正随机率在不同季节和海拔梯度上的变化。S: 春季; SU: 夏季; A: 秋季。YJA、YJB、YJC见图1。