基于休眠卵库的热带大型深水水库枝角类种类多样性的长期变化和关键种种群的遗传变异

浮游动物多样性，特别是枝角类的多样性，对水体生态系统的结构与功能具有至关重要的作用。但长期以来，热带水体中枝角类多样性的高低存在两种截然不同的观点。一个热带水体中枝角类到底有多少种，在水体发育过程中种类多样性、群落结构和种群遗传变异的长期变化具有怎样的特点，这是证伪热带枝角类多样性两种观点的关键命题。本项目以我国热带大型深水水库为对象，利用保存在沉积环境良好的底泥中的休眠卵库和现生浮游动物群落，从进化生态学的角度，研究枝角类的种类多样性和在不同年龄层底泥中的群落结构，了解和认识我国热带水库中枝角类种类多样性与组成结构的长期变化特征；确定大型枝角类迁入水库的具体时间并分析其建立稳定种群所需的时间；运用水库中的现场捕获和围隔控制实验，确定热带水库中枝角类休眠卵产生的主要季节和诱导因素；通过对关键种类的休眠种群和现生种群的遗传测定，分析和揭示水库建成后关键种类种群的遗传变异和进化潜力。

本项目研究对基于休眠卵的我国浮游动物多样性研究取得了预期的结果，对枝角类群落构建和多样性的维持机制有了全新的认识。（1）建立了我国热带水库中枝角类休眠卵库的标准样本与扫描电镀图谱、26种枝角类的休眠卵形态识别方法；通过底泥休眠卵库与现生种类调查相结合的方法，完善了区域尺度上枝角类种类库的数据。（2）建立了基于水文季节变化形成的柱状底泥的年纹层确定方法，为分析水库枝角类年际变化和长期变化提供了简便方法。（3）阐明了水库建成 50 年以来枝角类种类多样性的长期变化特征与群落结构的组装过程，包括鱼类养殖和富营养过程在内的人类活动是导致水库枝角类群落长期变化的主要因素。（4）在新丰江水库1990年以前沉积底泥中保存了1种没有出现在现生群落中的种类，经休眠卵DNA分析，该种类界定为Daphnia similoides。该种是一个大型种类，体长达4mm，通常被认为是池塘种类，不可能存在大型水库中。 通过采集广州地区池塘底泥孵化出了该种类。在《中国动物志》和相关文献报告，该种类被命名为“Daphnia carinata”。通过对我。国多个实验室保存的“D. carinata”进行DNA分析，发现我国目前定名的“D. carinata”就是D. similoides。我们系统地对新丰江水库柱状底泥中保存的D. similoides 和D. galeata的长期变化进行分析，认为鱼类养殖和富营化是导致我国南方大型水库枝角类群落结构长期演变的驱动因素。（5）D.a galeata 和Diaphanosoma dubium是我国热带亚热带水体中的优势枝角类种类。我们一直没有采集到D. dubium休眠卵，说明该种类主要通过孤雌生殖的方式保存种群的存在（存在“越冬”种群），而D. galeata在热带水体中存在“渡夏”种群。它们的生活史对策导致它们在整个地区遗传分化具有不同的特点。（6）在我国热带区，水温是枝角类产生休眠卵与休眠卵孵化的关键调节因子，这种机制与温带地区食物数量诱导产生休眠卵的机制着很大的差别。（7）结合我国地理尺度上的Daphania galeata和Leptodora的遗传多样性分析与全球数据的比较，我们枝角类存在“北方”和“南方”（亚）种群，它们在我国广大地理区域上的亚种群内部分歧度极低，不支持广泛接受的“垄断假说”。