南方山区小型河流水生昆虫对流速和底质的选择及其机制研究

The small rivers in mountain area have high diversity of habitat types and high biodiversity among kinds of river ecosystems. Aquatic insects are one of the main groups of macrozoobenthos, they were widely used as biomonitoring. The preference and its mechanisms of aquatic insects on key factors of habitats, such as flow velocity and substrate, are not very clear yet. Most of the existing research is based on actual survey results made some statistical analysis, just can show the phenomenon but can't illustrate the reasons. Solving this problem is very important for river ecosystem restoration, ecological base flow research, etc. To solve this problem, we intend to combine method of physical habitat simulation with field investigation to research the selection mechanism of aquatic insects on velocity and substrate. Contents include: 1) the discrimination of dominant species of aquatic insects and critical environmental parameters; 2) study on the relationship between distribution of aquatic insects with flow velocity and substrate; 3) Laboratory simulation study of suitable threshold of aquatic insects on flow velocity and substrate; 4) A preliminary study of selection mechanism of aquatic insects on flow velocity and substrate. The study can provide quantitative scientific basis for ecological restoration of small rivers, but also help to promote the development of ecology theory-based of macrozoobenthos.

山区小型河流具有较高的生境类型多样性，因而也具有较高的生物多样性。水生昆虫是底栖动物的一个主要类群，广泛应用于生物监测和环境指示。水生昆虫与生态环境要素之间的关系一直是水生态领域的热点问题，但已有相关研究成果大都是基于野外调查结果的统计分析，更多反应的是一种现象，对于水生昆虫对微生境环境要素的选择机制问题并不十分清楚。针对此问题，本研究拟采用野外调查和室内物理栖息地模拟相结合的方法开展水生昆虫对流速和底质两种微生境要素的选择机制研究。内容包括：1）南方山区小型河流优势水生昆虫及关键环境参数辨析；2）水生昆虫分布与流速、底质变化响应关系野外调查研究；3）通过室内物理模型展开水生昆虫对流速、底质适宜阈值的研究；4）初步探究水生昆虫对流速、底质的选择机制。本研究可为小型河流的生态修复提供一定的科学依据，也有助于推动底栖动物生态学理论基础的发展。

环境因子与底栖动物的关系一直是水生态领域研究的热点问题。众多研究表明，底质与流速是影响河流底栖动物非常重要的环境因子，在河流生态系统中强烈地影响着底栖动物的群落结构。大部分研究仅局限于对调查的数据运用回归分析等统计学方法进行分析，分析结果仅能说明底质和流速是影响底栖动物的重要因素，但其内在原因并不清楚。本研究的主要目标是探明不同流速和底质下水生昆虫的分布特征，为南方山区河流水生生物生境保护与修复提供科学依据。.本项目的主要研究内容包括1）南方山区小型河流优势水生昆虫及关键环境参数辨析；2）流速和底质下水生昆虫的分布特征研究；3）选取代表性种类研究水生昆虫对适宜流速和底质的阈值。.主要结果包括：1）选择的典型区域贵州省习水河底栖动物共计有47种，以水生昆虫为主。48%的种类为流水性种类；2）按照采样点流速频率分布，将流速类型划分为>1.2m/s，1.2-0.3m/s，<0.3 m/s。，将底质划分为，大颗粒卵、砾石（>256mm）、中小颗粒卵砾石（256-64mm）、小颗粒卵、砾石（<64mm）、淤泥、有机物（树叶、腐木等）；3）水生昆虫对流速具有一定的偏好，流速较大水体中蜉蝣目、襀翅目种类数约占60%以上；而双翅目、鞘翅目、半翅目的昆虫更喜好低流速，约占低流速水体70%。丰水期分布规律与枯水期较为相似，流速较大水体中蜉蝣目、襀翅目种类数约占60%；而双翅目、鞘翅目、半翅目的昆虫更喜好低流速，约占低流速水体70%。双翅目在所有底质类型中均占有较高的比例，在大颗粒底质和有机物中相对较高，半翅目在淤泥和有机物中分布的比例较高。丰水期与枯水期各门类水生昆虫占比相似；4）一些水生昆虫的幼虫主要生活在急流区，如毛翅目等翅石蛾科和纹石蛾科，双翅目虻科和蚋科，蜉蝣目短丝蜉科和小蜉科，这些种类具有对流水条件的适应机制，如扁平的形体等，能抵御水流冲刷。蜉蝣目昆虫多为取食周丛藻类的刮食者或为收集有机颗粒的收集者。这些昆虫大多身体扁平或呈小鱼状，适应浅滩的流水环境，具有较强的生境选择性。