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福寿螺对梨形环棱螺的生态挤压作用及底栖动物生物扰动的影响

刘洺源  
【摘要】:世界范围内,入侵物种造成了本土种群落的衰退与地区绝灭、经济作物的减产以及人畜共患病与经济物种传染病的大肆流行。入侵物种现已成为一个影响经济发展和公共健康的重大生态事件。福寿螺(Pomacea canaliculata)为16种首批入侵我国的恶性入侵物种之一,其在上世纪80年代引入我国并遭到弃养以来,造成了我国一系列的重大生态问题。福寿螺食量大、食性杂,可直接取食多种本土植物,在饥饿时亦可直接捕食本土生态系统中的动物,导致本土植物区域性被食光,而在生态系统中的食物、水中溶氧等资源被消耗殆尽后,本土动物也会随之死于饥饿或缺氧。除此之外,身为恶性入侵物种的福寿螺还拥有一些特殊的生活史策略,如其在进食过程中会产生食物碎屑并大量向水体中排泄,而这些排泄物与分泌物亦可刺激水体理化环境的改变,从而影响水体微生物与浮游生物群落,甚至造成水体富营养化,进而影响与福寿螺生态位相近的物种的生存,为福寿螺自身创造能够杀灭其他本土物种并抢占它们的空生态位的机会。但本土生态系统中也存在着多种生物过程可以导致水环境的改变,其中生物扰动起着举足轻重的作用,通过诸如霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、摇蚊幼虫(Chironomus sp.)的生物扰动作用,可以增强上覆水与沉积物之间的物质与能量交换,改变沉积物-水界面的固体颗粒物以及氮、磷含量与存在形态,这种作用也会因底栖动物的密度与种类的改变而发生变化;而螺类的排泄物中有以尿酸或氨氮形式存在的氮,福寿螺大量的分泌物与排泄物使水体氮磷含量急剧升高,从而间接危害本土生态系统,并通过生理胁迫作用压迫本土近生态位物种,故底栖生物扰动者的生物扰动作用可能会对福寿螺入侵产生一定的影响。但是福寿螺对于本土近生态位物种的影响究竟是直接的竞争与捕食更严峻还是其分泌物恶化水质的间接作用更严峻,以及本土常见的底栖动物生物扰动会对福寿螺入侵产生何种影响目前尚不明确。本研究选择与福寿螺在原产地生态位相近的本土经济物种梨形环棱螺(Bellamya purificata)作为本土受试螺的代表。首先设置两组实验,即福寿螺与梨形环棱螺直接生态竞争与间接分泌物胁迫实验,直接生态竞争实验中两种螺直接竞争生存资源,而间接分泌物胁迫实验中则观测两种受试螺分泌物对彼此的影响;为了模拟野外不同水体的竞争情况,设置了两种密度下(6只/12只)两种螺的不同比例的个体组合,选择12只密度,在此基础上设置三组实验,观察福寿螺与梨形环棱螺分隔-共养体系中加入霍普水丝蚓与摇蚊幼虫后二者的15 d生存率、体质量变化率及单螺体质量变化率,并观察水体中不同密度、不同分布方式的霍普水丝蚓与摇蚊幼虫对福寿螺入侵后对梨形环棱螺产生胁迫的影响;最后设计一实验模拟资源有限的小型水体,观察福寿螺与梨形环棱螺的竞争情况及底栖动物对这种自然竞争的影响。本研究得到的结果如下:1、在模拟福寿螺与梨形环棱螺直接与间接竞争的实验组中,无论何组实验,福寿螺的质量变化与生存率都优于梨形环棱螺,其中,直接竞争实验二者28 d生存率相差显著(P0.05);而高密度的直接竞争中,若梨形环棱螺个体数极多,则其体质量变化率会显著差于福寿螺(P0.05),若其数量少,则其生存率会显著低于福寿螺(P0.05);而在间接分泌物干扰实验中,福寿螺的体质量变化率极显著差于梨形环棱螺(P0.01),且生存率亦高于梨形环棱螺,其中在高密度组中,当梨形环棱螺数量过高时,受试梨形环棱螺全部死亡。以上结果充分表明福寿螺的间接分泌物干扰效应比直接生态挤压作用具有更严重的生态威胁性,这可能是福寿螺身为入侵物种的一种有效生活史策略。2、在验证底栖动物生物扰动对福寿螺入侵的影响实验中,加入生物扰动者前,福寿螺的生存率显著高于梨形环棱螺(P0.05),加入生物扰动者后,福寿螺的生存率显著下降(P0.05),而梨形环棱螺的生存率显著提高(P0.05),体质量损失得到显著的改善(P0.05);霍普水丝蚓不论何种密度都可使福寿螺的生存率显著降低(P0.05),而使梨形环棱螺生存率明显提高(P0.05),但在高密度时这种效应最大,会使福寿螺生存率极显著降低(P0.01);从放置方式模拟底栖动物在水体中的分布来看,当霍普水丝蚓均匀分布时,对梨形环棱螺的生存最有利;虽然加入霍普水丝蚓或摇蚊幼虫都有利于梨形环棱螺的生存,并弱化福寿螺的入侵作用,但综合考虑,霍普水丝蚓的效果优于摇蚊幼虫。3、在福寿螺与梨形环棱螺极限竞争微宇宙中,当生态系统中可利用资源有限时,福寿螺会捕食梨形环棱螺,而又因水体资源被持续消耗,故二者的关系为捕食与竞争共存。在12 d的饲养中,福寿螺的生存率极显著高于梨形环棱螺(P0.01);此时,虽然底栖动物生物扰动也会起到一定的作用,摇蚊幼虫使梨形环棱螺的体质量变化率显著优化(P0.05),而霍普水丝蚓则会使梨形环棱螺的体质量变化率极显著优化(P0.01),但效果不如宽阔开放的水体。结论:福寿螺对本土物种梨形环棱螺的间接分泌物干扰作用比直接生态竞争作用更强;在大型开放水体中,利用霍普水丝蚓与摇蚊幼虫的生物扰动作用可以很好地保护本土物种,并缓解福寿螺带来的内分泌干扰作用,但这种处理方式在小型封闭水体中却存在着一定的局限性。


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