1. 引言
在对水生态系统进行评估的过程中，浮游动物作为其中关键的一个组成成分，是可以被用来作为对水生态特征进行分析的关键性指标之一。目前大量文献研究表明，浮游动物是自然存在的水域中的食物链不可或缺的一部分，在物质循环中起到了促进作用，同时也调节了能量传递 [1]。且浮游动物在较大范围内都有分布、产生下一代的周期很短、且物种繁多，是水体中重要的功能生态类群，对水生态系统的物质循环起到促进作用，同时对能量流动也有一定的调节作用 [2]。
哈尔滨松北国家湿地公园介于北纬45˚51'~45˚52'，东经126˚27'~126˚28'之间。其中湿地面积55.51公顷，湿地面积占总面积的43.55% [3]。2019年符合了国家验收标准。在本文中，以松北国家湿地公园作为研究的主体，讨论了湿地公园中浮游动物功能群的结构，并通过浮游动物群落结构特征对水生态健康进行了分析，为维持和保护松北国家湿地公园的生态环境健康提供参考。
2. 材料和方法
2.1. 采样点设置
为掌握松北国家湿地公园水质情况，于2021年5月(春季)对松北湿地公园的共设置了8个采样点(图1)，采样原则为以全湿地为尺度，使采样点的分布尽量均匀，同时考虑其水流支系与道路分布的情况，最大限度地让采样得到的样品能够合理的代表采样地的真实情况，在每个采样点的中心部分每次重复采样3次，且每次取水样1升，回到室内进行室内分析测定。
Figure 1. Sampling point map for water quality testing
图1. 水质检测采样点图
2.2. 采样与处理
2.2.1. 定性样品的采集
使用浮游生物定性网进行多次拖网采集工作，于已经确定的采样点的水下1 m处呈“8”字形重复拖动多次，控制采样时间均处于5~10分钟的范畴内。样品采集工作完成后，将浮游生物定性网从水中取出，将多余的水分完全过滤，即可打开收集杯的栓塞，转移至特定的标本瓶中，贴上标签，方便在实验室进行下一步的鉴定与处理工作。
2.2.2. 定量样品的采集
采集定量样品可用采水器和定量网进行采集。每次采集水样5 L，过滤浓缩后进行药物固定，带回实验室进行镜检。
2.3. 浮游动物功能群划分
如表1所示，根据浮游动物的大小的不同和摄食习性方面的差异，人为地把淡水生态系统中的浮游动物划分为7个功能群：PF、PC、RF、RC、SCF、MCF、LCC [4]。
Table 1. Classification of freshwater zooplankton functional groups
表1. 淡水浮游动物功能群分类
2.4. 数据处理
2.4.1. 浮游动物功能群分析
在实验室对数据进行整理，然后将其进行数学处理，使分布正态化。以便建立更直观合理的数学模型。在数据处理后，首先基于皮尔森分析法，对浮游动物不同的功能群之间的相互作用进行了分析。然后基于Canoco 4.5软件的内嵌算法，对浮游动物种群数据和相关理化因子数据进行冗余分析 [5]。
2.4.2. 物种优势度评价
物种优势度则可以用以下公式进行计算 [6]
(1)
y表示优势度，P指物种个体数与总数的比值，f是所选取的物种在该采样时间的物种频率，i代表第i个物种。当y > 0.02时，即可认为是优势种。
3. 结果
3.1. 浮游动物种类组成
2021年5月，松北浮游动物共计3门27属36种。其中，轮虫共有13属18种，占50.0%；原生动物共7属10种，占种类数的27.8%；桡足类共计3属4种，占种类数的11.1%；枝角类4属4种，占11.1% (图2)。
3.2. 浮游动物的优势种
根据浮游动物的频率和丰度计算出各个浮游动物物种的优势度，其中优势度y > 0.02的物种认定为优势种。由表2可知，在春季所有浮游动物中，优势种包括：曲腿龟甲轮虫Keratella valga、小口钟虫Vorticella microatoma、透明薄皮溞Leptodora kindti和幼虫无节幼体Nauplius (表2)。
3.3. 松北国家级自然保护区春季浮游动物功能群分类
在设置的8个采样点中，总共统计出36种浮游动物，可划分为七个功能群(图3)。由图可知，松北国家自然保护区春季浮游动物功能群以RF功能群占显著优势。
Figure 2. Species composition of zooplankton in Songbei National Nature Reserve in May
图2. 松北国家级自然保护区5月份浮游动物的种类组成
Table 2. The dominant species of zooplankton in Songbei National Nature Reserve in spring
表2. 松北国家级自然保护区浮游动物春季优势种
Figure 3. Schematic diagram of the biomass of zooplankton functional groups
图3. 浮游动物功能群生物量示意图
3.4. 浮游动物功能群与理化因子相关性分析
3.4.1. 浮游动物功能群与理化因子的RDA分析
分析结果见表3。冗余分析显示，前两轴的特征值和为0.7247，即解释了物种数据累计变化率的72.47%，第三轴和第四轴的特征值之和为0.1496，所有理化相关因子说明了87.73%的物种累积变化。
如图4，在轴1，总磷TP具有较明显的负相关性，其次是总氮TN，也具有较明显的负相关性，正相关因子水温具有较强的正相关性。在轴2，负相关因子只有两个，负相关因子pH具有最强的负相关性，其次是负相关因子CODCr。正相关因子方面，溶解氧DO具有最强的正相关性。对总氮和总磷进行分析，结果表明，它们同划分的7个功能群之间是正相关的，pH具有一定的负相关性，水温则不具有明显相关性。
Table 3. RDA analysis results of zooplankton functional groups
表3. 浮游动物功能群RDA分析结果
Figure 4. Double-RDA analysis diagram of zooplankton functional groups and physical and chemical factors
图4. 浮游动物功能群与理化因子的double-RDA分析图
3.4.2. 浮游动物功能群间的Pearson相关性分析
由表4可知，除功能群PF与LCC具有强负相关外，研究中的其它功能群之间的相关关系均处于较低水平。
Table 4. Pearson correlation analysis among zooplankton functional groups
表4. 浮游动物功能群间的Pearson相关性分析
*在0.05水平显著相关。
4. 讨论与结论
4.1. 浮游动物多样性及水环境生态健康系统的关系
浮游动物作为淡水生态系统中重要的生态类群，是物质流通和能量传递的重要环节，有着极其重要的生态学研究意义 [7]。一方面，浮游动物对环境变化非常敏感，被广泛用于水体污染的指示 [8]；另一方面，作为饵料生物，浮游动物群落的变化与分布情况在一定程度上影响着上层食物链生物群落的结构和分布，从而对环境水生态起到整体的调控作用。
4.2. 浮游动物功能群划分
依据浮游动物的相关特点与浮游动物与环境及与其他物种的相互作用，并且为了方便研究评估，我们采用了功能群划分的方法对浮游动物进行分类，保证了结果的科学性与严谨性。
4.3. 浮游动物优势种
浮游动物优势种是指在浮游动物群落中占据主导地位，能最大程度的影响当前的生态环境，对反映水体特征有一定作用的生物物种 [9]。2021年5月松北浮游动物占据优势地位的物种为曲腿龟甲轮虫Keratella valga；小口钟虫Vorticella microatoma；透明薄皮溞Leptodora kindti和幼虫无节幼体Nauplius。无节幼虫包含了较多种类的浮游动物且难以鉴定，所以在此暂不进行讨论。而小口钟虫、曲腿龟甲轮虫为典型的污染指示种，它们作为优势种能够在一定程度上说明水体富营养化 [10] [11]。透明薄皮溞能够在较短时间内大量生殖并且摄食所用时间短效率高，透明薄皮溞作为优势种，同样能说明水体富营养化程度较高 [12]。这也与本文得到的研究结论相符合，即水体中的理化因子包括TN、TP等浓度较高，部分属于轻度污染。
4.4. RDA分析结果与实际情况的联系
冗余分析的结果表明，TP、DO、TN是该地区水环境最大的影响因素。各浮游动物功能群与TN、TP均处于较高的相关水平，pH具有一定的负相关性，水温则不具有明显相关性。
在松北国家湿地公园所选取的8个采样点中，4号采样点位置接近居民区，人类活动会对4号采样点造成较大影响，水体处于较不稳定的状态，这也与本文的研究结果相符合。即在2021年5月的8个采样点中，4号采样点中的TN、TP、CODCr均为各采样点中的最高水平，具有水体富营养化的风险。浮游植物生长会被高浓度的总氮影响，进而通过上行效应影响浮游动物。
4.5. 建议和展望
为了尽可能保护松北国家自然保护区的浮游生物多样性与水生态系统健康，建议要防止面源污染，减少流域周围化肥农药摄入，降低水体富营养化的风险，同时提高水体溶解氧浓度，合理开发利用水生生物资源和水资源，以多种方式尽可能保证松北国家湿地全方面的良好生态环境。
NOTES
*共同第一作者。
#共同通讯作者。