白洋淀生态系统在社会生活生产和生物保护等多方面发挥着重要作用。浮游动物的群落组成结构以及地域性分布能够及时地反映水环境的变化。国内外研究浮游动物多集中于群落结构时空变化，并反映水环境状况，同时应用到指示湖泊和河流水质状况及健康状况评价^[1]。枝角类和桡足类体型微小，采集时易残缺，导致调查出现误差，故本研究将传统的形态学鉴定和DNA条形码技术相结合，提高鉴定准确率^[2-3]，通过监测枝角类和桡足类丰度、生物多样性等指标及其与水环境因子的相关性来分析白洋淀枝角类和桡足类时空分布，旨在为白洋淀水环境监测及生物资源保护提供参考。

1 材料与方法 1.1 采样区域、时间与方法

2019年春季(5月)、夏季(8月)和秋季(10月)对白洋淀(115°28′~116°42′E, 38°28′~38°34′N)进行3次综合调查，根据上下游河流及淀区实地情况共设置30个采样位点，如图 1所示。

使用13号浮游生物网(网格约0.112 mm)对浮游动物(例如枝角类和桡足类)进行定性样本采集，在表层拖曳1~3 min然后采集，打开阀门，将样品倒入样品瓶中。将水过滤后，将钢头中的水(约10 mL)倒入约50 mL的样品瓶中，加入过滤后的淀区水以稀释生物密度。枝角类和桡足类定量样品用25号浮游生物网(孔径0.064 mm)过滤20 L混合水样，定量至50 mL加入25 mL的75%乙醇固定保存带回实验室计数。现场使用水质分析仪测定水温(WT)、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl.a)等指标。采1 L水带回实验室4 ℃保存测定总磷(TP)、总氮(TN)等环境参数，所有操作步骤均严格按照《湖泊调查技术规程》进行。浮游动物种类鉴定参照《中国动物志淡水桡足类》和《中国动物志淡水枝角类》。

1.2 DNA条形码技术

用微量样品基因组DNA试剂盒(DP316)提取样本中枝角类和桡足类DNA，扩增其 COⅠ基因。CO Ⅰ(5′-3′)引物序列、50 mL的PCR扩增体系及反应条件见表 1~3。配制质量浓度为10 g/mL的琼脂糖凝胶进行电泳，检测是否成功扩增出目的基因。电泳缓冲液1×TAE(Trisbase, Aceticacid EDTA)，电压120 V，电泳时间20 min。取在750 bp左右出现的条带，将对应的PCR产物送检苏州金唯智公司进行双向测序。编辑测序成功DNA片段，并在GenBank中搜索比对，找出其物种名称，使用MEGA X构建系统发育树，进行遗传距离分析^[3]。

1.3 数据处理

白洋淀春季、夏季和秋季枝角类和桡足类丰度、优势度(Y)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Margalef丰富度指数(D)和Pielou均匀度指数(J)等指标计算方法参考徐东会等^[5]的研究，将Y≥0.02的种类作为优势种。具体公式如下：

式中：P_i为第i种的个体数与样品总个体数的比值; N表示样品中个体总数; n_i为第i种物种的个体数; S为样品中物种的种类总数; f_i为该物种的出现率。

采用SPSS 20.0软件分析丰度和多样性指数与环境因子的相关性。使用Canoco 5软件分析枝角类和桡足类分布与环境因子之间相关性，当4个轴中梯度长度(lengths of gradient)最大值大于3时采用典型对应分析(canonical correspondence analysis，CCA)，当4个轴中梯度长度最大值小于3时采用冗余分析(Redundancy analysis，RDA)。柱状图和折线图使用Origin7进行绘制。不同采样位点枝角类和桡足类丰度、生物多样性指数图采用surfer 12.0绘制。

2 结果 2.1 物种组成及优势种

本调查鉴定枝角类和桡足类共8科17属26种。其中：剑水蚤科(Cyclopidae)种类最多，共13种，占总种数50%；其次是溞科(Daphniidae)共4种，占总种数15.38%；象鼻溞科共3种，占总种数11.54%；仙达溞科共2种，占总种数7.69%；其余裸腹溞科、盘肠溞科、胸刺水蚤科、老丰猛水蚤科各1种，各占总种类数3.85%。调查种类数季节变化明显，整体呈秋季(18种，桡足类9种，枝角类9种)＞春季(17种，桡足类11种，枝角类6种)＞夏季(9种，桡足类5种，枝角类4种)，具体种类分布见表 4。

由表 5可知白洋淀枝角类和桡足类各个季节优势种均为5种。春季优势种中，简弧象鼻溞、透明温剑水蚤和等刺温剑水蚤占主要优势，优势度分别为0.228、0.195和0.119；夏季优势种中，透明温剑水蚤和近邻剑水蚤占主要优势，优势度分别为0.448和0.151；秋季优势种中，透明温剑水蚤、胸饰外剑水蚤和近邻剑水蚤占主要优势，优势度分别为0.305、0.223和0.105。简弧象鼻溞、透明温剑水蚤、胸饰外剑水蚤在3个季节中均为优势种，但优势度表现有差异。

2.2 枝角类和桡足类丰度时空分布特征

丰度大于2%的枝角类和桡足类季节分布及变化情况见图 2。枝角类和桡足类丰度年变化为94.3~111.6 ind/L，表现为夏季>秋季>春季，年总丰度平均值为99.14 ind/L。枝角类和桡足类季节变化不大且各个季节剑水蚤科对丰度的贡献值均为45%以上，夏季最高，贡献率为68.24%，占主要优势。

白洋淀不同季节枝角类和桡足类丰度区域性分布如图 3。枝角类和桡足类春季丰度表现较大的区域主要由两部分组成，一是以前塘淀为中心所形成的南部区域，另一是以王家寨为中心所形成的中部区域；枝角类和桡足类夏季丰度较大的区域主要集中在以羊角淀和八大淀为中心的西南区域；枝角类和桡足类秋季丰度较大的区域主要集中在以麦淀、白洋淀1、泛鱼淀为中心的东南区域。总体看，枝角类和桡足类在白洋淀南部区域采样位点较北部位点展现出较大丰度。

2.3 枝角类和桡足类多样性指数(生物多样性、丰富度、均匀度)时空分布特征

表 6表明: 秋季生物多样性最丰富，其次为春季，夏季最低；均匀度指数最高是春季，其次为夏季，秋季均匀度指数最低；丰富度指数则展现秋季最高，其次夏季，春季最低。枝角类和桡足类生物多样性指数季节性变化不显著。

根据不同季节各个采样位点生物多样性指数绘制图 4。从图 4可看出：春季枝角类和桡足类生物多样性较高地区主要集中于西北的藻苲淀4个采样位点以及东南部以王家寨、聚龙淀为中心的区域；夏季主要集中于西北部藻苲淀4个采样位点以及中南部区域；秋季主要集中于以鲥鱼侯淀和龙王淀为中心的南部地区。总体看，枝角类和桡足类生物多样性指数空间变化主要表现为南部区域大于北部区域。

2.4 枝角类和桡足类群落空间变化与环境因子的关系

调查期间，采样区域的平均水温为(21.49±5.32) ℃，年水温最低为14.5 ℃(春季，藻苲淀2)，最高为31.6 ℃(夏季，鲥鱼侯淀)。pH变化范围为8~9，3个季节无显著性差异。但是DO和透明度在3个季节中表现出显著差异，春季所测的DO值与夏季和秋季具有显著性差异(P＜0.05)，透明度则表现为秋季与夏季和春季具有显著性差异(P＜0.05)。Chl.a的变化与营养盐N、P具有正相关性。

各个季节枝角类和桡足类丰度、Shannon-Wiener物种多样性指数、均匀度指数、丰富度指数与所监测22个环境指标的相关性分析见表 7。从表 7可看出：春季枝角类和桡足类分布具显著相关(P＜0.05)的指标有Zn、水温(T)、石油烃(Ph)、Pb，具极显著相关(P＜0.01)的指标有Cd、As和硫化物(S)；夏季枝角类和桡足类分布具显著性相关(P＜0.05)的指标有硫化物(S)和总磷(TP)；秋季枝角类和桡足类分布具显著性相关(P＜0.05)的指标有DO、As、透明度、Cd、Hg。年平均丰度、生物多样性指数与环境因子相关性分析中，具极显著相关(P＜0.01)的指标有Pb、Zn，具显著相关(P＜0.05)的指标有S。整体看，重金属环境因子对枝角类和桡足类分布具有较显著的影响。

根据表 7枝角类和桡足类丰度、多样性指数与环境因子指标相关性分析，选择与本季度枝角类和桡足类显著相关、极显著相关的环境因子指标与其在各样点分布情况做环境相关性分析绘制图 5。春季枝角类和桡足类分布主要受Pb、硫化物(S)和As的影响，优势种剑水蚤科主要与硫化物(S)、Cd和As正相关；夏季枝角类和桡足类分布主要与硫化物(S)和总磷(TP)有关，除无节幼体、长肢秀体溞外，其他枝角类和桡足类均与硫化物(S)呈负相关；秋季枝角类和桡足类分布主要受DO、透明度(TMD)的影响，且大多与重金属(As、Hg、Cd)含量负相关。从表 8和图 6白洋淀枝角类和桡足类年平均丰度、多样性指数与环境因子相关性双序图可看出，Pb、Zn、S与其明显负相关，也是影响其变化的关键因子。

3 讨论 3.1 枝角类和桡足类群落组成与优势种

2019年3次调查共鉴定出5科7属11种枝角类和3科9属15种桡足类，与沈嘉瑞等^[6]枝角类39种、桡足类23种，许木启^[7]枝角类33种、桡足类17种，易磊等^[8]枝角类19种、桡足类16种相比种类数量偏低。总体来看，枝角类和桡足类种类数量下降。其原因主要是白洋淀历经几次干淀后蓄水使原水环境发生变化，且工业废水和生活用水的排放导致水体恶化，从而对水环境相对较敏感的枝角类和桡足类种类下降。但本次2019年春季共调查到枝角类6种、桡足类11种与张蒙等^[4]2018年春季调查到枝角类7种、桡足类5种相比，枝角类和桡足类种类数量上升。

3次调查中，桡足类在丰度上有绝对优势，主要集中于剑水蚤科。不同物种对水环境的敏感程度不同，剑水蚤主要集中于中污性水体^[9]。优势种中，等刺温剑水蚤、透明温剑水蚤、胸饰外剑水蚤处于营养性水环境，其分布与总氮和总磷含量正相关。不同季节枝角类和桡足类种类数量不同，主要表现为夏季种类数量少于春秋季，此现象与HADA等^[10]和高文燕等^[11]研究结果相似。

3.2 枝角类和桡足类丰度、生物多样性指数的时空变化特征

枝角类和桡足类丰度季节性变化主要受水温影响，水温较高时，食物资源及生存环境对浮游动物的繁殖有益，所以相对春秋季，夏季生物丰度较大。由于居民生产生活活动、出水口、进水口、旅游产业发展等因素，枝角类和桡足类丰度、生物多样性指数区域性分布变化幅度较大。多样性指数反映了物种组成及群落结构特点，空间异质性越大，种类越多，个体数量分布越均匀。其丰度出现地域性变化主要与捕食有关。枝角类和桡足类主要以微型浮游植物、有机碎屑、细菌、原生生物等为食。浮游植物作为初级生产者，能够通过上行效应影响浮游动物群落结构。丰富的氮和磷营养盐可以为浮游植物生长提供丰富的营养基础^[12]，间接给枝角类和桡足类提供食物。且枝角类和桡足类丰度等值线图与总氮总磷的含量走向基本一致。由此分析，白洋淀总磷、总氮等营养盐存在点源污染。

总体来看，枝角类和桡足类丰度及生物多样性指数季节性变化不明显，区域性分布变化明显，主要是南部区域大于北部区域。

3.3 枝角类和桡足类与环境因子的关系

枝角类和桡足类的群落组成、丰度数量、多样性指数等与环境因子关系非常密切。重金属在春季和秋季对枝角类和桡足类分布较夏季影响显著，其原因主要为夏季水生植物生长茂盛，其根部对重金属具有吸附作用，如篦齿眼子菜、金鱼藻等；其次由于污水灌溉和农作施肥等管理因素^[13]。营养盐和Chl.a含量会影响浮游动物摄食，从而影响其丰度数量和群落结构组成。透明度在一定程度上能反映浮游植物数量，透明度越高，浮游植物数量少，影响其摄食活动，且枝角类和桡足类本身的趋光性也受其影响^[14]。通过分析，S、Zn、Pb为影响其丰度和多样性指数变化的关键因子。白洋淀石油烃和硫化物的影响主要来自于船只活动和底泥疏浚等所产生的人为干扰，从而改变水体环境。本次调查中，重金属含量与枝角类和桡足类的分布呈负相关，通过影响枝角类和桡足类的生长发育调节丰度和生物多样性指数等。水体中重金属含量并不高，处于Ⅰ类水标准，而沉积物中的Zn含量高于水体中Zn含量5倍，水体中Cu、Pb、Cd、Hg含量均低于沉积物中含量，主要原因是水环境中的重金属长时间沉积在沉积物中又向水体扩散^[15]。综上，应加强白洋淀保护，增加空间异质性，发挥其重要生态价值，实现生物资源可持续利用与发展^[16]。