城市水体由于受到人类活动干扰剧烈，一般面临水环境污染、水体富营养化、水质恶化等生态问题。浮游生物和底栖动物作为水生生物类群的重要组成部分，对维护水生生态系统的稳定有着至关重要的作用。因此，对浮游生物和底栖动物群落结构开展相应研究可为城市水生态环境提升与保护提供理论依据^[1-2]。

苏州工业园区(以下简称“园区”)水系丰富，阳澄湖南部的出湖河道连通娄江，娄江支流汇入金鸡湖与独墅湖，独墅湖南部出湖口汇入吴淞江。据2016年苏州市生态环境状况公报^[3]，阳澄湖、独墅湖和金鸡湖水体处于轻度富营养化状态，随后园区开展了针对金鸡湖、独墅湖、阳澄湖“三湖”协同治理工程。为了解园区湖泊、河道水生生物现状，本研究以浮游动物、浮游植物和底栖动物3类水生生物类群为研究对象，开展园区水生生物调查，分析其群落结构空间分布特征、生物多样性特征，以期为城市水体水生生物研究和水生态修复等工作提供参考依据。

1 研究方法 1.1 采样时间

2022年11月(秋季)与2023年5月(春季)。

1.2 样品采集与分析

在园区阳澄湖、金鸡湖、独墅湖、娄江和吴淞江开展水生生物调查，共布设调查点位13个。其中，阳澄湖布设5个，独墅湖和金鸡湖分别布设2个，娄江和吴淞江各布设2个，具体水生生物调查点位分布示意见图 1。

1.3 调查方法 1.3.1 浮游植物

浮游植物样品采集依照《水生态监测技术要求淡水浮游植物(试行)》(总站水字〔2022〕41号)^[4]，采用竖式采水器进行浮游植物的定量调查。在徕卡DM500显微镜[徕卡显微系统(上海)贸易有限公司]下分类鉴定、拍照、计数，获得计数结果后根据公式^[4]换算出浮游植物的密度(cell/L)及生物量(mg/L)。

1.3.2 浮游动物

浮游动物样品采集依照《水生态监测技术要求淡水浮游动物(试行)》(总站水字〔2022〕47号)^[5]，采用竖式采水器进行浮游动物的定量调查。在徕卡DM500显微镜下分类鉴定、拍照、计数，依据相关要求^[5]计算浮游动物的密度(ind./L) 以及生物量(mg/L)。

1.3.3 底栖动物

样品采集依照《水生态监测技术要求淡水大型底栖无脊椎动物(试行)》(总站水字〔2021〕629号)^[6](底栖动物)，采用普通彼得生(Peterson)采泥器开展定量调查。为充分调查各采样点底栖动物种类，在每个样点设定3次平行采样。在实验室徕卡DM500显微镜和LIOO SZ745双目解剖镜(北京京昊商贸有限公司)下进行鉴定、计数和称重，依据相关要求^[6]计算底栖动物的密度(ind./m²)，生物量换算为(g/m²)。

1.4 数据分析与指数计算公式

数据处理采用Excel 2019，作图采用Arcgis 10.8等软件处理。生物多样性指数、均匀度指数和优势度指数采用以下公式计算。

(1) 香农-维纳(Shannon-Wiener)多样性指数(H′)^[7]计算公式如下：

$ H^{\prime}=-\sum\limits_i^s P_i \times \log _2 P_i $

(1)

(2) 皮耶罗(Pielou)均匀度指数(J)^[8]计算公式如下：

$ J=H^{\prime} / \log _2 S $

(2)

(3) 优势度(Mchaughton)指数(Y)^[9]计算公式如下：

$ Y=\left(n_i / N\right) \times f_i $

(3)

式中：P_i——i物种的个体密度[n_i，(cell/L)/(ind./L)]与总密度[N，(cell/L)/(ind./L)]的比值(n_i/N)；S——样品中总种数；f_i——i物种的出现频率，%；将Y＞0.02视为优势种。

依据陈清潮等^[10]提出的生物多样性阈值评价标准以及长江流域评价标准^[11]，对本研究的水生生物多样性进行分级描述，用以衡量调查水域生物群落结构状况。生物多样性指数(H′)与均匀度指数(J)阈值评价标准见表 1。

2 结果与分析 2.1 浮游植物群落结构

春、秋季浮游植物群落物种数变化趋势见图 2。由图 2可见，由于春季与秋季调查到的浮游植物有很多是同种类的，去掉重复的共调查到浮游植物7门89种。其中，绿藻门种类数占比最高，为48.31%；其次为硅藻门，占比30.34%；蓝藻门、甲藻门和隐藻门等其他5个门类种类数较少，共占比21.35%。

各点位春、秋季水生生物各类群平均密度分布见表 2。由表 2可见，总体上，浮游植物密度春季高于秋季，湖泊与河道显示出了不同的季节差异。春季3处湖泊浮游植物平均密度(1.47×10⁷ cell/L) 明显＞秋季(4.63×10⁶ cell/L)。春季2处河道浮游植物平均密度(4.32×10⁶ cell/L)则低于秋季(6.28×10⁶ cell/L)。从空间角度看，采样点水域浮游植物在两季节所有点位平均密度大小表现为阳澄湖(1.24×10⁷ cell/L)>娄江(6.65×10⁶ cell/L)＞金鸡湖(6.27×10⁶ cell/L)>独墅湖(6.01×10⁶ cell/L)>吴淞江(3.94×10⁶ cell/L)。

水生生物各类群春、秋季平均生物量分布见表 3。由表 3可见，湖泊与河道春季的浮游植物生物量均高于秋季。春季3处湖泊浮游植物平均生物量(6.89 mg/L)＞秋季(1.56 mg/L)。春季2处河道浮游植物平均生物量(2.31 mg/L)＞秋季(0.61 mg/L)。从空间特征来看，浮游植物生物量大小分布排序为阳澄湖(5.57 mg/L)＞独墅湖(2.89 mg/L)＞金鸡湖(2.21 mg/L)＞娄江(1.84 mg/L)＞吴淞江(1.08 mg/L)。

水生生物各类群春、秋季优势种名录见表 4。由表 4可见，春季浮游植物优势种4门8种，前3种分别是蓝藻门微囊藻属、隐藻门尖尾蓝隐藻和硅藻门梅尼小环藻；秋季浮游植物优势种4门6种，前3种分别是蓝藻门微囊藻属、隐藻门尖尾蓝隐藻和具尾蓝隐藻。

2.2 浮游动物群落结构

春、秋季浮游动物群落物种数变化趋势见图 3。由图 3可见，共调查到浮游动物4大类95种，种类组成以大型浮游动物枝角类和桡足类为主，占比48.42%。其次为轮虫类，占比26.32%，原生动物占比25.26%。根据表 4，浮游动物春季优势种为2大类6种，前3种分别是原生动物急游虫属，以及轮虫类针簇多肢轮虫和螺形龟甲轮虫；秋季为2类5种，前3种分别是原生动物急游虫属、侠盗虫属，以及轮虫类螺形龟甲轮虫。

总体上，春季浮游动物密度＞秋季(表 2)。春季3处湖泊浮游动物平均密度(3 220.64 ind./L)＞秋季(1 578.87 ind./L)。春季河道浮游动物平均密度(898.00 ind./L)＞秋季(470.18 ind./L)。从空间特征来看，浮游动物密度大小分布排序为金鸡湖(2 685.01 ind./L)＞阳澄湖(2 412.14 ind./L)＞独墅湖(2 083.50 ind./L)＞吴淞江(710.75 ind./L)＞娄江(657.43 ind./L)。

春季3处湖泊浮游动物平均生物量(1.39 mg/L)＞秋季(1.17 mg/L)(表 3)。春季2处河道浮游动物平均生物量(0.48 mg/L)略低于秋季(0.57 mg/L)。从空间分布来看，湖泊浮游动物生物量高于河道，浮游动物生物量大小分布排序为独墅湖(1.88 mg/L)＞阳澄湖(1.26 mg/L)＞金鸡湖(0.75 mg/L)＞吴淞江(0.53 mg/L)＞娄江(0.52 mg/L)。

2.3 底栖动物群落结构

春、秋季底栖动物各门类物种数变化趋势见图 4。由图 4可见，共调查到底栖动物3大类59种，其中软体动物占比44.07%，节肢动物占比32.20%，环节动物占比23.73%。

底栖动物密度总体上春季＞秋季(表 2)。湖泊与河道底栖动物密度均表现为春季＞秋季。春季3处湖泊底栖动物平均密度(353.09 ind./m²)＞秋季(225.10 ind./m²)。春季2处河道底栖动物平均密度(1 048.15 ind./m²)＞秋季(736.57 ind./m²)。从空间特征来看，底栖动物密度大小分布排序为吴淞江(906.48 ind./m²)＞娄江(878.24 ind./m²)＞阳澄湖(399.63 ind./m²)＞金鸡湖(181.48 ind./m²)＞独墅湖(120.37 ind./m²)。

春季3处湖泊底栖动物平均生物量(290.02 g/m²)＞秋季(62.84 g/m²)。春季3处河道底栖动物平均生物量(846.74 g/m²)＞秋季(476.81 g/m²)。从空间分布来看，河道底栖动物生物量高于湖泊，底栖动物生物量大小分布排序为娄江(786.75 g/m²)＞吴淞江(536.80 g/m²)＞金鸡湖(535.63 g/m²)＞阳澄湖(90.08 g/m²)＞独墅湖(33.10 g/m²)。

根据表 4，园区底栖动物优势种春季为2大类5种，优势度排名前3的是铜锈环棱螺、角形环棱螺和水丝蚓属；秋季为2大类7种，铜锈环棱螺、梨形环棱螺等螺类优势度较大。

2.4 多样性指数

园区各水域水生生物多样性指数(H′)和均匀度指数(J)季节变化情况见表 5。根据陈清潮等^[10]提出的生物多样性阈值评价标准，园区水生生物各类群春、秋季生物多样性均处于较好至丰富，种间个体分布均匀度处于良好至优秀水平。由表 5可见，从时间角度来看，浮游植物春季H′均值(2.91)高于秋季(2.24)，底栖动物春季H′均值(2.60)高于秋季(2.26)，而浮游动物秋季H′均值(2.61)高于春季(2.21)。从空间角度来看，与湖泊相比，河道的浮游植物H′均值与J均值季节性变化幅度较大，且秋季浮游植物的H′均值明显低于湖泊；同时，湖泊的浮游动物和底栖动物H′均值与J均值季节性变化幅度比河道大。

3 讨论 3.1 群落结构的时空变化

园区浮游植物的密度和生物量均表现为春季＞秋季，而优势种季节差别不大，均以蓝藻门微囊藻属为主要优势种，与孙淑文等^[12]在苏州水源地的调查结果类似。蓝藻喜高温，随着温度升高，优势度会逐渐增大^[13]。根据监测数据，2023年5月苏州平均气温为17~27 ℃，明显高于2022年11月(平均气温为12~19 ℃)，因此春季浮游植物密度和生物量高于秋季。湖泊浮游植物密度和生物量高于河道，与固城湖水域有关研究结果一致^[14]。

本研究调查到浮游动物95种，较于婷婷^[15]2015年调查结果略高。受鱼类下行效应的影响，枝角类和桡足类等大型浮游动物种类数较多，但密度较低。春季浮游动物密度和生物量高于秋季，与于婷婷的研究结果一致^[15]。湖泊的浮游动物密度和生物量高于河道，与浮游植物群落特征一致，这是由于在春季，湖泊中浮游植物群落的兴盛为浮游动物提供了充足的食物来源，从而支撑了更大的浮游动物群落。

本研究中底栖动物群落密度和生物量呈现出春季高于秋季，河道高于湖泊的特征。底栖动物现存量与水域生态环境、底泥泥质、沉水植被覆盖率等因素密切相关^[16]。园区底栖动物优势种类以铜锈环棱螺、梨形环棱螺等软体动物为主，与刘唱等^[17]在阳澄湖的研究一致。根据螺-草互利理论^[18]，螺类多分布于水生植物覆盖区。沉水植被为螺类提供大量附着点，使得底栖动物群落中环棱螺属等软体动物占比较大。

园区水体流向方向大致为由北向南、由西向东，园区三湖水系连通，总体水流方向为：阳澄湖西湖(图 1中5#点位附近)出水入金鸡湖、独墅湖，独墅湖南部出湖口汇入吴淞江，娄江垂直于阳澄湖与金鸡湖的流通河道。本研究发现微囊藻属作为园区三湖水系优势度较高的类群，在春、秋季的分布也具有差异，微囊藻属是引起水华最主要的浮游植物之一，也是水生态环境监控预警监测中主要关注的藻类。春季，微囊藻属在金鸡湖入湖口密度约为阳澄湖西湖的2.2倍，随后在金鸡湖出湖口密度降低，在独墅湖入湖口趋于稳定后，又在独墅湖出湖口上升；而秋季，微囊藻属在阳澄湖西湖的密度较高，约为金鸡湖入湖口的2倍，在金鸡湖出湖口处呈下降趋势，在进入独墅湖后略微波动后继续下降。因此，春季金鸡湖与独墅湖浮游藻类增加的主要原因是湖体水流较缓、水体营养供给、适宜的温度加上湖湾众多，形成了天然的生长繁殖场所，应加大金鸡湖湖面蓝藻整治。而秋季金鸡湖与独墅湖浮游藻类增加的主要原因是上游来水，此时应加强上游水质蓝藻治理，并在出入湖通道处进行藻类阻拦。

3.2 多样性指数分析

多样性指数(H′)是衡量特定区域内生物资源丰富程度的一个客观指标，随种(属)数的增多而增大^[19]。均匀度指数(J)反映各物种个体数目分配的均匀程度，以J＞0.3作为种间个体分布较均匀，群落结构较稳定的标准进行评价^[19-20]。根据陈清潮等^[10]提出的多样性阈值评价标准，园区水域几种生物群落存在多样性结构差异：浮游动物多样性较好且种间个体分布均匀度高，浮游植物和底栖动物多样性处于一般至丰富等不同水平。

阳澄湖、金鸡湖和独墅湖浮游植物多样性高于娄江等河流，浮游植物群落结构变化的主要因素包括水温、营养盐以及光照^[21]。湖泊水体交换能力较江河弱，营养物质易于集聚，水生态环境较为稳定，为浮游植物生长繁殖提供有利条件。浮游动物捕食浮游植物，又受到鱼类和滤食性底栖动物的捕食，作为介于高级消费者和初级生产者之间的中间营养层，受上行和下行效应2种机制的高度影响。

金鸡湖、独墅湖沉水植物较少，底栖动物以裸须摇蚊属、长足摇蚊属和沙蚕科等物种为主，物种多样性偏低。娄江、吴淞江、阳澄湖等水域由于沉水植被覆盖度较高，生境异质性较高，相较于独墅湖、金鸡湖更适宜铜锈环棱螺、梨形环棱螺等多种软体动物生存，因此底栖动物的多样性更高。

3.3 优势种与水质的关系

水生生物在水生态系统中处于不同的生态位和营养级，每个类群生物的生活习性和活动能力均有所不同，可以较好地反映水体中不同层次的水环境质量^[22]。蓝藻门微囊藻属和隐藻门尖尾蓝隐藻为园区浮游植物的主要优势种。蓝藻是水华暴发的主要种类，偏好有机物丰富的水体，且为中营养型指示物种，其优势态反映出园区部分水域富营养化程度较高^[23]。

浮游动物主要优势种为轮虫类螺形龟甲轮虫、针簇多肢轮虫和原生动物急游虫属，浮游动物通过现存量法评估水质，苏州工业园区浮游动物密度和生物量均未超过富营养化最低值^[24]。浮游动物种群密度以轮虫和原生动物等耐污性物种较高^[25]。

阳澄湖底栖生物优势种以耐污值较高的铜锈环棱螺和长足摇蚊属为主，也在一定程度上反映出局部水域富营养化程度相对较高。娄江、吴淞江以铜锈环棱螺等螺类物种为优势种，与水域水草茂盛，水体流动性强有关；金鸡湖和独墅湖耐污性物种较少，优势种以多毛纲物种齿吻沙蚕科为主，且分布有中国淡水蛏等轻度耐污性物种，说明水域水质环境较为清洁，周边污染管控较好^[26-29]。

4 结论

(1) 从时间来讲，各水生生物类群群落的多样性与均匀度季节性变化情况基本一致。由于各类环境因子的直接和间接影响，各水生生物的密度和生物量均表现为春季高于秋季，秋季浮游植物和底栖动物的多样性指数较春季有较大降低，表明苏州工业园区水生生物群落规模存在着一定的季节差异。

(2) 从空间上看，上游阳澄湖水域中浮游生物现存量明显高于下游金鸡湖、独墅湖水域及吴淞江，阳澄湖、金鸡湖水域中个别沉水植物丰富的点位，具有更多样的底栖生物群落，表明苏州工业园区开展的水生态修复工程取得了一定成效，但部分水域仍存在不同程度的有机污染，水域呈现一定程度富营养化。

目前苏州工业园区水域水华风险较低，但仍须进一步强化监测预警，做好水华暴发的应急防控工作。在水系连通的城市水体中进行蓝藻防治时，应综合考量藻类生长习性、发展趋势、时空分布特点及流域完整性，注重源头治理、科学治理。