摘要采用非淹没培养皿法、活体观察法和蛋白银染色法，对甘肃甘南高原沼泽湿地冬季纤毛虫群落特征进行了研究。共鉴定到纤毛虫148种，分别隶属3纲12目35科60属。已鉴定到的物种中，下毛目为优势类群，前口目为次优势类群，袋形目和吸管目为罕见类群。结果表明，甘肃甘南高原沼泽湿地冬季纤毛虫物种丰富，群落组成和营养结构有别于土壤纤毛虫群落，具有独特性。采用物种数、丰度、多样性指数和C/P系数对6个样点纤毛虫群落稳定性和环境状况进行评价，结果表明曼日玛1（MRM1）、曼日玛2（MRM2）、采日玛（CRM）3个样点的纤毛虫群落最稳定、环境状况最好，阿孜（AZ）样点次之，尼玛（NM）和尕海（GH）样点较差，且多个群落参数较单一参数能更好地反映出纤毛虫群落的稳定性及生态环境情况。群落相似性和层次聚类分析结果表明各样点纤毛虫群落构成具有较大的空间异质性。
关键词高原沼泽湿地；纤毛虫；冬季；群落特征
中图分类号S185文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01059-04
基金项目国家自然科学基金项目（30870273）。
作者简介 宁应之（1963-），男，湖南隆回人，教授，博士，从事土壤原生动物分类学、生态学与物种多样性研究。
纤毛虫是原生动物中的重要类群之一，在土壤和水生态系统的物质循环和能量流通中起着重要作用。纤毛虫采食环境中的碎屑、细菌、真菌及其孢子、单细胞藻类、其他原生生物等，同时也是多细胞后生动物的重要食物来源，是微生态系统食物网中的重要一环[1-2]。纤毛虫具有分布广泛、生活史短、繁殖率高、营养类型多样以及对环境高度敏感等特征，其物种多样性和群落结构的改变可以反映出环境状况，是良好的环境指示生物[3]。目前，纤毛虫已被广泛应用于监测、评价和预报土壤、人工湿地和淡水等生态系统的环境状况[4-6]。
甘肃甘南高原沼泽湿地是若尔盖高原沼泽湿地的重要组成，是黄河上游至源头的重要水源涵养和补给区，被誉为“高原之肾”和“黄河蓄水池”，是全球生物多样性最关键的地区之一，也是全球气候影响的敏感区。近年来，在自然因素和人为因素的共同作用下，此湿地大面积干涸和萎缩，黄河主要支流断流，部分支流变成季节河，湿地草场大面积退化和沙漠化，成为沙漠化正在发展区域[7]。目前，已有学者对该地区湿地微生物[8]、动植物资源及放牧干扰[9]等方面开展了一些基础研究，国内外学者也提出了多种水质生物学评价方法，但对高原沼泽湿地原生动物的研究还较少，尚未建立相关评价湿地环境的生物学方法。笔者分析了该地区湿地纤毛虫冬季群落特征，并利用纤毛虫群落结构参数评价了各样点群落稳定性以及环境状况，旨在为该区生物多样性的保护、环境修复以及建立高原沼泽湿地生态系统环境质量的生物学评价体系提供基础资料和理论依据。
1材料与方法
1.1研究区概况甘肃甘南高原湿地位于甘肃省南部，甘、青、川三省交合部，青藏高原东缘（33°06′30″～34°30′15″N，100°45′45″～102°29′00″E），海拔3 300～4 086 m。黄河干流自东、南、北三面绕玛曲县境而过，形成“九曲黄河”第一湾，全境流程443㎞。玛曲湿地属于青藏高原高寒湿地，其类型有沼泽湿地、河流湿地、湖泊湿地等，其中沼泽湿地分布于黄河古河道洼地、河漫滩、沟谷洼地等。气候属高原大陆性气候-高寒湿润区，由于受大气环流和高原地貌的影响，全年无明显四季之分，而且高寒多风雨雪。冷季长达172 d左右，夏季温暖而短暂，年均无霜期19 d，全年无绝对无霜期。年平均气温1.1～2.7 ℃。年平均日照2 583.9 h，光能丰富、日照长但热量不足。土壤类型为高山草甸土、亚高山草甸土、沼泽土、泥炭土、草甸化沼泽土、暗棕壤等。植被类型属于川西藏东高原灌丛草甸区，灌木主要有高山杜鹃、高山柳、金露梅和沙棘等，草本植物主要有矮蒿草、线叶蒿、藏蒿草、珠芽蓼、高山龙胆紫等[10]。
1.2样点设置及采样在高原沼泽湿地面积分布较广的甘南藏族自治州玛曲县，选取湿地土壤类型和分布类型不同的6个样点，分别为尼玛（NM）、尕海（GH）、阿孜（AZ）、采日玛（CRM）、曼日玛1号（MRM1）、曼日玛2号（MRM2），各采样点均是高寒沼泽湿地。采用梅花五点取样法进行取样，在每个面积约为400 m2的样点设置5个大样点，每个大样点再选取5个小样点，共计150份样品。采样时使用GPS测定仪和曲管地温计对样点的海拔及土壤温度进行测定。采样时间为2010年1月5～6日。样点分布见图1。
1.4纤毛虫的定性与定量研究定性研究采用“非淹没培养皿法”培养，必要时进行粗培养、纯培养或克隆培养；活体观察和染色制片鉴定物种，每份样品重复若干次，直到未检出新见物种为止[12]。染色方法采用Wilbert蛋白银法；物种鉴定及分类、食性分析依据相关文献的描述[13-20]。物种分类采用Levine 1980的分类系统。定量研究采用“3级10倍”环式稀释法[21]，经预试验，选用101～103稀释倍数。
1.5数据处理多样性指数（d）采用Margalef物种多样性指数公式：d=（S-1）/lnN。式中，d为多样性指数，S为种类数，N为个体总数。d 值的大小反映物种多样性的高低；采用Jaccard计算公式计算区系相似性指数：J = c / （a+b-c）。式中，J 为相似性系数，a、b、c 分别为a 地、b 地物种数和 a、b 地的共有物种数。J值介于0 ～ 0.25 范围内，为极不相似；J值在0.25 ～ 0.5 范围内，为中等不相似；J值在0.5 ～ 0.75范围内，为中等相似；J值在0.75～1.0 范围内，为极为相似[22-23]。此外，试验数据均使用SPSS 16.0统计软件处理，采用Sigmaplot12.0绘图。
2结果与分析
2.1群落组成与分布甘肃省甘南沼泽湿地冬季6个样点共鉴定纤毛虫148种，分别隶属于3纲12目35科60属（表1）。其中，下毛目51种，占纤毛虫物种总数的34.46%，为优势类群；前口目29种，占19.59%，为次优势类群。常见类群包括：肾形目16种，占10.81%；异毛目13种，占8.78%；盾纤目8种，占5.41%；缘毛目8种，占5.41%；管口目7种，占4.73%；篮口目6种，占4.05%；膜口目6种，占4.05%；寡毛目2种，占1.35%。罕见类群包括袋形目和吸管目，各1种，占0.68%。
该研究结果与国内有关湿地纤毛虫以及该地区高寒草甸土壤纤毛虫的研究进行比较，甘南高原沼泽湿地冬季纤毛虫物种数少于深圳人工红树林湿地[6] （183种），而多于海南东寨港红树林湿地[24]（74种）、凡口铅锌矿湿地[25]（12种）和甘南高寒草甸[26]（54种），说明该地区冬季纤毛虫物种较为丰富。此外，该地区纤毛虫群落中下毛目、前口目和肾形目这3个在土壤中占优势的类群虽然仍是物种最多的3个类群，但出现了一些在淡水中常见和丰富的种类（如缘毛目、袋形目和吸管目），有些甚至成为了广布种和优势种，如杯形钟虫（Vorticella cupifera）、条纹钟虫（Vorticella striata）、念珠伪钟虫（Psudovorticella moninata）等。结果表明，该地区冬季纤毛虫物种丰富，群落结构有别于土壤纤毛虫群落，具有一定的独特性。
从图2可以看出，MRM2样点物种最多，有92种；CRM样点次之，有78种；MRM1和AZ样点各有76种；GH和NM样点物种较少，分别有60种和58种。各样点分布的物种数目存在一定差异，其中位于同一区域的MRM1和MRM2样点物种数差异较大。MRM2和MRM1样点虽然都属于高原沼泽湿地，也相距较近，但2个样点被高山所阻隔，分别位于山的南北部。微小的差异可能会被放大，造成光照、降水、植被等情况的不同，而对环境敏感的纤毛虫亦会受到其影响。
图2各样点纤毛虫物种数图3各样点的C/P系数2.2C/P系数C/P系数是指肾形虫种类数与多膜类（包括下毛类、寡毛类和异毛类）纤毛虫种类数的比率。C/P系数可以在一定程度上衡量纤毛虫所在生境的环境状况。当C/P系数小于1时，说明生境地的环境状况良好；当C/P系数大于1时，说明生境地存在着不可预知的环境胁迫因子，该地的环境状况相对而言比较恶劣[12]。该地区纤毛虫中，肾型类纤毛虫为16种，多膜类纤毛虫（包括异毛类、下毛类和寡毛类）总计为66种，C/P系数为0.24。各样点中，NM样点C/P系数最大为0.28，其他样点C/P系数在0.15左右，且C/P系数均小于1。各样点C/P系数见图3。C/P系数分析表明，甘南沼泽湿地各个样点虽然受到各种不同程度的干扰，但总体生态环境状况依然良好，较为适合纤毛虫生存。
2.3纤毛虫丰度与物种多样性指数从图4和图5可以看出，各样点间丰度差异较大，而物种多样性指数差异较小。其中，MRM1、MRM2、CRM和GH 4个样点的纤毛虫丰度均在100 ind/g以上，AZ和NM样点丰度在50 ind/g左右；MRM1、MRM2、CRM和AZ 4个样点的物种多样性指数在9左右，GH和NM样点在7左右。
将各样点物种数、C/P系数、丰度和物种多样性指数4个群落结构参数进行比较，MRM1、MRM2和CRM 3个样点的4个群落参数均较好；AZ样点的丰度在各样点中最小而其他群落参数均与前3个样点接近；GH和NM物种数、多样性指数以及丰度都小于平均水平，其中NM样点的C/P系数明显高于其他样点。结果表明，MRM1、MRM2和CRM3个样点群落稳定较大、生态环境良好，AZ样点次之，GH和NM样点较差。4个群落参数之间变化趋势存在一定差异，其中丰度变化差异最大，而其他3个群落参数之间变化趋势相近。这说明多个群落参数较单一参数能更好地反映纤毛虫群落的稳定性及生态环境情况。各参数中，C/P系数能够体现群落中r-选择型种类和k-选择性种类的比例，侧重于评定环境状况的优劣[12]。物种多样性指数是物种数和丰度的综合表现，能较为直接反映群落结构的复杂程度和稳定性大小，还能间接反映出生态环境质量的优劣[11]。丰度反映目前所存在纤毛虫的个体总数。该研究中丰度的变化趋势差异较大，这可能是由于原生动物具有世代周期较短、繁殖速率高和对环境高度敏感等特征[3]，短期和微小的环境变化可能立即对现存量产生影响，而种类变化具有一定滞后性，使得物种多样性指数的变化较小。
图4各样点纤毛虫丰度图5各样点多样性指数42卷4期宁应之等甘肃省甘南高原沼泽湿地冬季纤毛虫群落特征2.4营养结构依据食性的差异将纤毛虫分为4个类型：杂食类群（O）、食菌类群（B）、肉食类群（C）和食藻类群（A）[5]。从图6可以看出，各样点纤毛虫杂食性类群最多，食菌类群略少于杂食类群，肉食类群明显少于前2个类群，食藻类群最少。Foissner对土壤纤毛虫食性的分析表明，土壤纤毛虫中食菌类群最多，约占39%；肉食类群次之，约占34%；杂食类群约占20%[14]。国内一些研究也指出纤毛虫中食菌类群最多，杂食类群也较多，肉食类群较少，其他类群相对较少[17，27-28]。由此可见，甘肃甘南沼泽湿地冬季纤毛虫群落营养结构较为独特，明显不同于土壤。杂食类群取代食菌类群成为该地区最大的营养类群可能是由2个方面原因造成的。一方面，较低的有机质分解率、低温等因素限制了细菌、真菌等微生物的大量生长，致使食菌类群面临食物短缺的危机，而杂食类群因其有较多的食物选择从而在竞争中占据优势；另一方面，该地区纤毛虫种类多样且包含相当数量的肉食类群，会对处于微食物网底层的食菌类群起到一定的调控作用。
参考文献
[1] FOISSNER W.Soil protozoa：fundamental problems，ecological significance，adaptations in ciliates and testaceans，bioindicators，and guide to the literature[J].Progress in protistology，1987，2：69-212.
[2] PAULI W，JAX K，BERGER S.Protozoa in wastewater treatment：function and importance[C]//BEEK B.The Handbook of Enviromental Chemistry.Heidelberg：Springer，2001：203-252.
[3] FOISSNER W.Soil protozoa as bioindicators：pros and cons，methods，diversity，representative examples[J].Agriculture，Ecosystems and Environment，1999，74：95-112.
[4] LEE J J，BASU S S，TYLER C W，et al.Ciliate populations as bio-indicators at Deer Island Treatment Plant[J].Advances in Environmental Research，2004，8：371-378.
[5] MADONI P.Ciliated protozoan communities and saprobic evaluation of water quality in the hilly zone of some tributaries of the Po River （Northern Italy）[J].Hydrobiologia，2005，541：55-69.
[6] CHEN Q H，T N F Y，SHIN P K S，et al.Ciliate communities in a constructed mangrove wetland for wastewater treatment[J].Marine Pollution Bulletin，2009，58：711-719.
[7] 李文龙，王晶，郭述茂，等.玛曲沼泽湿地景观格局变化研究及驱动力分析[J].草业科学，2009，26（8）：57- 62.
[8] 牛世全，李君锋，杨婷婷，等.甘南玛曲沼泽湿地土壤微生物量、理化因子与土壤酶活的关系[J].冰川冻土，2010，32（5）：1022-1029.
[9] 韩大勇，杨永兴，杨杨，等.放牧干扰下若尔盖高原沼泽湿地植被种类组成及演替模式[J].生态学报，2011，31（20）：5946-5955.
[10] 戚登臣，李广宇.黄河上游玛曲湿地退化现状、成因及保护对策[J].湿地科学，2007，5（4）：341-347.
[11] 宁应之，沈韫芬.中国典型地带土壤原生动物群落结构及其特征[J].西北师范大学学报：自然科学版，1999，35（2）：50-54.
[12] FOISSNER W，AGATHA S，BERGER H，et al.Soil ciliates （Protozoa，Ciliophora） from Namibia （Southwest Africa），with emphasis on two contrasting environments，the Etosha region and the Namib Desert.Part I：text and line drawings.Part II：photographs[J].Denisia，2002，5：1-1459.
[13] CURDS C R，GATES M，ROBERTS D.British and other freshwater ciliated protozoa[M].London：Cambridge University Press，1983.
[14] FOISSNER W.An updated compilation of world soil ciliates （Protozoa，Ciliophora），with ecological notes，new records，and descriptions of new species[J].European Journal of Protistology，1998，34：195-235.
[15] FOISSNER W.A compilation of soil and moss ciliates （Protozoa，Ciliophora） from Germany，with new records and descriptions of new and insufficiently known species[J].European Journal of Protistology，2000，36：253-283.
[16] 宁应之，沈韫芬.中国典型地带土壤原生动物：Ⅰ.区系特征和物种分布[J] .动物学报，1998a，44（1）：5-10.
[17] 宁应之，沈韫芬.中国典型地带土壤原生动物食性的观察[J].动物学研究，1998，19（5）：397-400.