生态学杂志Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ ２００４，２３（３）：５８－－６２
汾河水库及河道中优势硅藻生态位的研究＊
王翠红Ｈ’ 张金屯
（ 山西大学环境与资源学院，太原０３０００６； 北京师范大学生命科学学院，北京１００８７５）
１引言 摘要采用Ｌｅｖｉｎｓ生态位宽度公式和Ｐｅｔｒａｉｌｉｓ生态位特定重叠指数测定了汾河水库和河道 中５Ｏ个主要硅藻种的生态位宽度和生态位重叠，并对生态位宽度和生态位重叠的关系进行了 初步探讨，结果表明，着生硅藻中的原子舟形藻、眼斑小环藻、平卧桥弯藻、尖菱形藻、短小舟形 藻、线形曲壳藻、阿尔夫舟形藻等生态位最大，浮游硅藻中，以具星小环藻、团聚小环藻、眼斑小 环藻生态位最宽；同时表明，生态位宽度大的种与其它种的生态位重叠也较大。生态位重叠表 明，着生硅藻中，生态位重叠普遍偏高，河道中，清洁水体指示种普通等片藻进攻性最强，水库 中以ａ一中污和口一中污带生物比索曲壳藻进攻性最高。从生态位普遍重叠指数分析，浮游硅 藻明显小于着生硅藻，表明浮游生境下，硅藻分化明显，着生环境中，硅藻对资源利用充分。 关键词硅藻，生态位宽度，生态位重叠，汾河水库 中图分类号Ｑ１７８ 文献标识码Ａ 文章编号１０００—４８９０（２００４）０３—００５８—０５ Ｎｉｃｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉａｔｏｍｓ ｉｎ Ｆｅｎｈｅ ｒｉｖｅｒ ａｎｄ Ｆｅｎｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．ＷＡＮＧ Ｃｕｉｈｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｔｕｎ２ （ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｓｈａｎ．ｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ； Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７５，Ｃｈｉｎａ）．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｙ， ２００４，２３（３）：５８～６２． Ｔｈｅ ｎｉｃｈｅ ｂｒｅａｄｔｈｓ ａｎｄ ｏｖｅｒｌａｐｓ ｏｆ ５０ ｍａｉｎ ｄｉａｔｏｍｓ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｅｎｈｅ ｆｉｖｅｒ ａｎｄ Ｆｅｎｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｌｅｖｉｎｓ ａｎｄ Ｐｅｔｒａｉｔｉｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｉｃｈｅ ｂｒｅａｄｔｈ ａｎｄ ｎｉｃｈｅ ｏｖｅｒｌａｐｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｉｃｈｅ ｂｒｅａｄｔｈｓ ｏｆ Ｎａｖｉｃｕｌａ ａｔｏｍ，Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａ ｏｃｅｌｌａｔａ，Ｃｙｒｎｂｅｌｌａ ｐｒｏｓｔｒａｔｅ，Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ ａｐｉｃｕｌａｔａ，Ｎａｖｉｃｕｌａ ｅｘｉｇｕａ，Ａｃｈｎａｎｔｈｅｓ ｌｉｎｅａｒｉｓ，ａｎｄ Ｎａｖｉｃｌａ ａｒｖｅｎｓｉｓ ｉｎ ａｔｔａｃｈｅｄ ｄｉａｔｏｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａｓｔｅｌｌｉｇｅｒａ， Ｃ，ｇｌｏｍｅｒａｔａ，ａｎｄ Ｃ．ｏｃｅｌｌａｌｅ ｉｎ ｐｌａｎｋｔｏｎｉｃ ｄｉａｔｏｍｓ ｗｅｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ Ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｔＯ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｎｉｃｈｅ ｏｖｅｒｌａｐｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｏｓｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｉｔｈ ｂｒｏａｄ ｎｉｃｈｅ ｂｒｅａｄｔｈ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｅｒｅ ｍｕｃｈ ｇｒｅａｔｅｒ．Ｉｎ Ｆｅｎｈｅ ｒｉｖｅｒ，ｔｈｅ ａｇｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｉａｔｏｍａ ｖｕ￣ｒｅ Ｗａｓ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ，ｗｈｉｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ｔｈｅ ａｇｇｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ａｃｈｎａｎｔｈｅｓ ｂｉａｓｏｌｅｔ— ｔｉａｎａ Ｗａｓ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｄｉａｔｏｍ，ｎｉｃｈｅ ｂｒｅａｄｔｈ，ｎｉｃｈｅ ｏｖｅｒｌａｐ，Ｆｅｎｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．
生态位（ｎｉｃｈｅ）一词，作为生态学的一个术语， 最早将其引入生态学的是Ｊ．Ｇｒｉｎｅｌｌ和Ｃ．Ｅｌｔｏｎ［ ，
Ｇｒｉｎｅｌｌ的生态位概念主要是考虑了物理环境的影
响“生物在栖息地所占据的空间单元”ｌ１ Ｊ，稍后。
Ｇｒｉｎｅｌｌ进上步论述了生态位的定义为“仅由一个物
种或亚种占据的最后单位。强调生态位概念确定为
动物所利用环境的基本元素，即生境的最小划分。
Ｅｌｔｏｎ强调了生物影响，把生态位视为“物种在群落
中的地位”。Ｇａｕｓｅ提出了“竞争排斥原理”；
Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ ＧＥ应用集合理论提出的ｎ维生态位超
体积定义，即不仅包括生物的空间位置及其生物群
落中的功能地位，还包括生物在环境空间的位 置【７Ｊ。随着生态位理论的发展，生态位研究也成为
近代理论生态的一个主要内容，种的生态位宽度和
种间生态位重叠被认为是物种多样性及群落结构的
决定因素，反映物种对资源的利用能力及其在群落
或生态系统中的功能位置，也反映了其所在群落的
稳定性［ 。目前，国内关于生态位的研究已有许多 报道［ ， ， ，１ ０ｌ，但关于水体藻类的生态位，尚鲜有报
道。 本文通过对汾河水库浮游硅藻和汾河河道着生
硅藻生态位的研究，来揭示硅藻种在不同生境中的
功能地位，生态适应性及生态相似性，同时分析该水
＊山西省自然科学基金资助项目（９８１０２３）。 ＊＊通讯作者 收稿日期：２００３一Ｏ９一ｌ２ 改回日期：
２００３—１１—２Ｏ 王翠红等：汾河水库及河道中优势硅藻生态位的研究 ５９
体中水生生物的稳定性，了解各主要种类对环境资
源的利用状况，及其与其它种的竞争情况，为水体环
境和水生物多样性的研究提供一定的依据。
２研究水体与方法
２．１水体概况
汾河水库位于山西省太原市西北９５ ｋｍ处，东
经１１５。５６ 、北纬３８。０３ ，海拔１ １００ ｍ，系拦截汾河
上游的干流而成，距汾河发源地９７ ｋｍ。大坝长
１ ００２ ｍ，高６１．４ ｍ，总库容７．２６×１０ ｍ。。水库库
面长形，南北向，长１４ ｋｍ，宽２．５ ｋｍ，面积３２ ｋｍ 。
水库地处暖温带半干旱气候区，年均降水量为４００
５００ ｍｍ，降水量不足蒸发量的１／３，气候干燥，多
年平均气温７．７℃，最高３３．３℃，最低一２２．５℃。
平均水温１１～１１．４℃，最高水温２５～２９℃，结冰期
在１２月初到翌年４月初，冰层厚０．５～０．６ ｍ，年均 日照２ ８８４．４ ｈ，水深变幅大，春季一般３～５ ｍ，最深
处８～９ ｍ，秋季５～８ ｍ，最深处为１８～１９ ｍ，平均
８．５ ｍ。 ２．２取样
本研究设ｌ０个样点，其中汾河河道４个，采着
生硅藻，水库６个，采浮游硅藻，采样方法及样品处
理方法参见国家环境保局“水和废水分析方法（第四 册）”及文献［。，ｎ】。采用个体丰度作为数据进行生
态位分析。
２．３数据分析 ２．３．１ 生态位宽度 根据参考文献［ ．２， ．５． · ·加］，
本文中生态位宽度利用Ｌｅｖｉｎｓ生态位宽度指数计
算［ ，其方法为：
Ｂ ：一了Ｌ
∑Ｐ ｊ＝１ 式中，Ｂ｛为物种ｉ的生态位宽度；Ｐ ＝ｎｌｊ／ 汁为种
ｉ在第 个资源状态下的个体数占该种所有个体数
的比例；ｒ是资源轴的数目，这里指样方数；Ｂ 值越
大，说明生态位越宽，该种利用的资源总量越多，竞
争力越强。
２．３．２生态位重叠采用Ｐｅｔｒａｉｔｉｓ生态位重叠指
数计算［加］，其方法如下：
①成对种群间生态位特定重叠（ｓＯ）
ＳＯ浊＝ｅ腿
其中，Ｅ ＝∑（ １ｎ ）一∑（ ｌｎ ） 显著性检验用Ｕ谴＝一２ｒｌｎ（ＳＯ ）
其中，Ｐ ＝ｎＯ／Ｎ ＋。愚为不同于ｉ的另一种，Ｕ服
从于 厂为ｒ一１的３１７０分布。若其显著，便拒绝种群ｉ
在ｋ上生态位完全重叠的零假设。
②所有种群间生态位普遍重叠（ＧＯ）
ＧＯ： Ｅ
∑∑ｎｏ（ｔｎｃｊ—ｌｎ ） 其中，Ｅ＝旦ｕ —— ———一
式中，Ｓ为所测定的种数，丁为群落中全部考虑种群
的总数，检验用Ｖ＝一２Ｔｌｎ（ＧＯ），且Ｖ服从于ａｆ
为（ｓ一１）（ｒ一１）的ｚ 分布。若其显著，便拒绝全部
考虑种群生态位完全普遍重叠的零假设。
３结果与分析
３．１研究区域常见硅藻种类
共记录了９８个硅藻种，选取５０个常见种进行
生态位分析（见表１）。
表１硅藻种类名录 Ｔａｂ．１ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｄｉａｔｏｍｓ ｉｎ Ｆｅｎｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｎｄ ｒｉｖｅｔ 种号种名 种号种名
１ 短，Ｊ、曲壳藻Ａｃｈｎａｎｔｈｅｓ ２６尖针杆藻Ｓｙｎｅｄｍ
２ 亚曲壳藻Ａ· ２７偏凸针杆藻Ｓ∞ ｃｈｅｒ／ａｅ ３ 婪 壳藻Ａ· ２８肘状针杆藻Ｓ． ｌｎａ 小 曲壳藻Ａ． ，０原子舟形藻Ｎａｖｉｃｕｌａ ｍｉｃｒｏｃｅｐｈａｌａ ‘ ａｔｏｍｓ ５ 线形曲壳藻Ａ．１ｉｎｅａｒｉｓ ３０盐生舟形藻Ｎ．ｓａｌｉｎａｒｕｍ ６ 优美曲壳藻Ａ．ｄｅｌｉｃａｔｕｌａ ３１阿尔夫舟形藻Ｎ．４ｎ ｓ ７ Ａ．ｆｒａｇｉｂｒｉｃ ３２矫短小舟形藻Ｎ．ｅｘ／ｇｕａ ８ 煮．． 壳藻Ａ· ３３嗜盐舟形藻Ｎ．ｈａｌｏｐｈｉｌａ ９ 兰色双眉藻Ａｍｐｈｏｒａ ３４ Ｎｈａｍ￣ｅｒｇｌｉ
１ｎ 眼斑小环藻Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａ １≮隐头舟形藻 Ｎ． ｏｃｅｌｌａｔａ ｃｒｙｐｔｏｃｅｐｈａｌａ １１ 扭曲小环藻Ｃ．ｃｏｍｔａ ３６适宜舟形藻Ｎ．ａｃｃｐｍａｄａ １２ 团聚小环藻Ｃ．ｇｌｏｍｅｒａｔａ ３７凸出舟形藻Ｎ．ｐｒｏｔｒａｃｔａ １３ 具星小环藻Ｃ．ｓｔｅｌｌｉｇｅｒａ ３８ Ｎ．＾ ｌ风 ． １ ｄ 偏肿桥弯藻Ｃ３￣ｎｂｅｌｌａ ０ Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ ｖｅｎｔｒｌｃｏｓａ ｇｒａｎｄｅｒｓｃｈｅｉｎｃｉｅｎｓｉｓ １５ 近缘桥弯藻Ｃ．ａｆｆｉｎｉｓ ４０谷皮菱形藻Ｎ． １６ 平卧桥变藻Ｃ．ｐｒｏｓｔｒａｔａ ４１碎片菱形藻Ｎ．ｆｒｕｓｔｕｌｕｒｎ １７ Ｃ．ｓｐｌ ４２具齿菱形藻Ｎ．ｃｌｅｎｔｉｃｕｌａｔｅ １８ 季 片藻Ｄ／ａｒｏｍａ ４３细菱形藻Ｎａｃｉｃｌ‘ｌａｒｉｓ
１９ 酱通等片藻Ｄ．ｖｕｌｇａｒｅ ４４中间菱形藻Ｎ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ ２０ 司 片葶中齿变种，４５细端菱形藻Ｎ．ｄｉｓｓｉｐａ纽 ｈｌｅｍａｌａ￣ｖＲｒ．ｍｅ￥ｏｄｏｎ ２１ 霉异脆杆藻Ｆｒａｇｉｌａｒｉａ ４６泉生菱形藻Ｎ．ｆｏ．ｔｉｃｕｌａ ２２ 微 细 异 极 藻４７双头菱形藻Ｎ口ｍｐｈｉｂｉａ Ｇ ｏｍｐｈｏｎｅｍａ ｐａｒ＇ｔｒｕｌｕｍ ……一。…’ ‘ ２３ 泰尔 斯特异极藻Ｇ·４８ Ｎ口ｎｇｕａｔｅｆｏｒａ
２４ 榄形异极藻Ｇ·４９尖菱形藻Ｎａ￣＇ｕｔａ纽
２５ 纤细异极藻Ｇ．ｇｒａｃ／／ｅ ５０狭窄菱形藻Ｎ．ａｎｇｕｓｔａｔｅ