随着气候变化的加剧，水体温度、光照、流速及水化学特性等季节性变化对水生生物的生长、繁殖及生境产生深刻的影响。不同季节水体环境的变化会导致水生态系统结构和功能的改变，从而对水生生物的分布及种群动态产生重要影响。在物种鉴定中，季节性变化常造成某些种类的表型或行为上的差异，增加了物种鉴定的难度；然而，物种多样性的季节变化会影响种群数量、种间竞争及共生关系，从而引起物种多样性的季节性波动。因此，开展水体季节性变化对水生生物多样性及物种多样性影响的研究，不仅可以为水体生态系统健康评价提供科学依据，而且可以为生物多样性保护、物种监测和水资源管理等提供科学依据。

1 研究区域概述

1.1 邵阳市水域的地理分布与水文特征

邵阳市地处湖南省西南部，位于雪峰山东麓，资江中上游穿流而过，水系丰富，水生态类型多样。依据2024年水生态监测取样方案和有关资料，邵阳市主要水体为资江、夫夷、沅江支流巫水和湖沼型白云湖。其中，资江流经邵阳市区，全长560余公里，流域面积28100km²，是该地区重要水系之一。夫夷水是资江重要支流，全长197km，流域面积约3100km²，其水质状况直接关系到整个资江流域的水环境。

从水文特征上看，邵阳市多属暖水型河流，全年水温变化不大，冬季最低4℃左右，夏季28℃左右。以邓元泰点位为例，于2024年11月6日测得水温20.8℃、pH值为7.89，溶解氧含量为8.7 mg/L，显示该地区有较多的水生生物存在。另外，河流流速与水深也存在差异，如资江部分河段流速较慢（0.5 m/s)，而窄段流速（>1 m/s）则较快（>1 m/s）。这一流动-水深联合特征为底栖动物提供了多样的生存环境。

1.2 水域内主要水生生物的生态分布

邵阳市水域具有丰富的水生生物资源，包括浮游植物、底栖动物和浮游藻类等类群。据《邵阳市水生生物数据汇总表》统计，该流域浮游植物以蓝藻、绿藻门为主，其中拟球藻和微拟球藻（密度分别为2.77×10⁵ cells/cm²）和小球藻（1.31×10⁵ cells/cm²）。硅藻门舟形藻属和隐藻门隐藻属密度分别为3.29×10³ cells/cm²和9.06×10⁴ cells/cm²，表明它们对初级生产力有重要影响。在底栖动物中，环节动物、软体动物门占有较大的比例^[1]。其中，颤蚓科（苏氏尾鳃蚓，密度8.7 ind./m ²）和田螺科（石田螺属）均为底栖动物的主要类群。此外，双翅目昆虫（密度为0.7 ind./m²）和蛛形纲部分物种（密度为3.3 ind./m²）也广泛分布于特定水域。这些底栖动物不仅反映了水体生态系统的健康状态，而且也是鱼类等高等动物的重要食物源。附着藻类是河流生态系统的重要组成部分，其密度一般用每平方厘米的细胞数量来表示。以桂花渡水厂为例，浮游藻类总密度达1.14×10⁶ cells/cm²，主要由桥弯藻和新月藻组成。这种高密度分布的藻类，可以起到固定泥沙、降低浑浊度、为其他水生生物提供附着基质及养分来源的作用。

2 研究方法

2.1 样本采集方法

严格按照《湖南省水生态状况调查监测工作手册(试行)》进行采样。利用D型手抄网、索伯网等工具，选择4个样带和上下游5 m样带逆流取样，保证样地的代表性与多样性。采用25号浮游生物网，5 L集水器，定量取样（湖库20 L）和河流1L（河流），分层采样，反映垂向分布特征。附着藻的取样采用专用工具将附着物刮去，确保取样面积不低于200 cm²。采用真空抽滤法对鱼类环境DNA进行富集，并用无菌微孔滤膜进行保存。

2.2 物种鉴定技术

采用形态学和分子生物学相结合的方法进行种鉴定。对底栖动物及附着藻类的分类鉴定，主要是通过显微镜下的形态学观察来确定，并参照标准图谱对属、种进行鉴定。对形态鉴定困难的种，利用16 S rRNA和COI基因序列比对，利用PCR扩增和测序技术对其进行精确鉴定。利用电子显微镜和生物显微镜对浮游动物和浮游植物进行分类。

2.3 数据分析方法

数据分析采用统计学与生态学模型相结合的方法。密度、生物量等指标通过公式计算得出，例如底栖动物密度公式为运用多元统计分析评估物种多样性和群落结构特征，结合环境因子相关性分析探讨其驱动机制。

3 水域季节性变化对水生生物多样性的影响

3.1 不同季节水生物种的丰富度与分布特点

邵阳市水域内的水生生物群落表现出显著的季节性差异，这种差异主要体现在物种丰富度和分布模式上。根据2023年8月至2024年11月的监测数据，浮游植物在夏季（如2023年8月）表现出较高的细胞密度，其中蓝藻门的假鱼腥藻属密度为3.92×10⁴ cells/cm²，绿藻门的小球藻属密度为2.70×10⁴ cells/cm²。相比之下，冬季（如2024年11月）浮游植物密度显著下降，与硅藻门舟形藻的密度（1.86×10³cells/cm²）相比，隐藻门隐藻的密度仅为3.47×10³cells/cm²，表明夏季温度较高、光照条件较好，有利于浮游植物的繁殖。底栖动物分布具有较强的季节性。例如，环节动物门颤蚓科的尾鳃蚓属（苏氏尾鳃蚓）在春、秋两季有较高的密度，分别为8.7 ind/m²和7.3 ind/m²。而夏、冬两季则降至5.6 ind/m²、3.1 ind/m²。这种现象可能是由于底栖动物对温度的敏感性和食物资源的季节性波动所致。另外，软体动物门田螺科石田螺属，夏季密度较高（52 ind/m²)，冬季仅为36.8 ind/m²。

表1 不同季节水生物种的丰富度

3.2 季节性变化对水生物种的生长与繁殖影响

季节性变化通过调节水温、光照强度和营养物质浓度等环境因子，直接影响水生生物的生长与繁殖。例如，摇蚊科幼虫在春、秋两季生长较快，这与其适宜温度（15-25℃）有密切关系。多足摇蚊属在春季密度约为8 ind/m²，随着水温升高，其密度下降至5.3 ind/m²。季节性变化对鱼类及其它高级水生生物的生殖活动有重要影响。例如，有些鱼类会在水温适宜、食物资源丰富的春季产卵。然而，在冬季低温环境中，鱼类代谢能力下降，生殖活动几乎停滞^[2]。另外，底栖动物如狭口螺属，夏季高峰时密度为0.7 ind/m²，冬季仅为0.4 ind/m²。

3.3 水温、光照、溶解氧等环境因素对物种分布的影响分析

水温、光照和溶解氧是影响水生生物分布的关键环境因子^[3]。例如，水温的变化直接影响到浮游植物光合效率及底栖动物的新陈代谢。监测数据表明，当水温由冬季4摄氏度上升到夏季28摄氏度时，浮游植物总密度增加了8倍左右。具体而言，蓝藻门的假鱼腥藻属在夏季的密度为3.92×10⁴ cells/cm²，而在冬季仅为0.49×10⁴ cells/cm²。光照强度对浮游植物的分布同样具有重要作用。在资江流域，夏季强烈的光照促进了硅藻门舟形藻属的快速繁殖，其密度达到1.86×10³ cells/cm²。然而，冬季光照不足导致该物种密度显著下降至0.21×10³ cells/cm²。此外，溶解氧含量的变化也会影响底栖动物的生存。例如，在溶解氧含量较低的夏季（如8.7 mg/L），底栖动物的活动范围受限，部分物种甚至出现迁移现象。

表2 环境因子对物种分布的影响

图1 水温、光照、溶解氧对物种分布的影响

4 季节性变化对水生物种多样性的影响

4.1 季节性变化对物种多样性指数的变化

季节性变化显著影响水域生态系统中的物种多样性指数。通过计算香农-威纳指数（H'）和辛普森指数（D），可以量化不同季节下水生生物群落的多样性水平。例如，在资江流域，夏季浮游植物香农-威纳指数在夏季达到3.17，到了冬季则降到了2.48。这种差异反映出夏季高温、光照条件有利于浮游植物快速繁殖，提高物种多样性^[4]。但在冬季，由于环境能量的降低，一些敏感种的数量减少或消失，使群落结构趋于简单。底栖动物多样性指数亦呈现出相似的季节变化趋势。香农-威纳指数在春季和秋季分别为2.95和2.83，冬季下降到2.36。这说明春、秋两季适宜的水温和养分供应是底栖动物多样性较高的主要原因，而冬季温度较低则限制了某些种类的存活。如苏氏尾鳃蚓，春季密度为8.7 ind/m²，冬季只有3.1 ind/m²。

表3 不同季节生态系统中的物种多样性指数变化

图2 季节性变化对物种多样性指数的变化

4.2 季节性变化对物种组成的影响

季节性变化不仅改变了物种多样性指数，还对物种组成产生了深远影响。以浮游植物为例，夏季蓝藻门的假鱼腥藻属（密度为3.92×10⁴ cells/cm²）占据主导地位，而绿藻门的小球藻属（密度为2.70×10⁴ cells/cm²）次之。进入冬季后，蓝藻门的优势逐渐减弱，隐藻门的隐藻属（密度为3.47×10³ cells/cm²）成为主要组分。这一季节性变化反映出不同物种对环境因素的适应性。底栖动物群落结构也具有明显的季节性变化。春、秋两季，环节动物门（苏氏尾鳃蚓）和软体动物门（石田螺属）所占比例分别为8.7 ind/m²和52 ind/m²；但在夏季，随着水温升高，食物资源竞争加剧，其他种类呈下降趋势。这一动态变化反映了季节性环境压力对物种组成的调节作用。

4.3 生态位重叠与资源竞争对多样性的影响

在夏季高温条件下，浮游植物中蓝藻门的假鱼腥藻属和绿藻门的小球藻属表现出较高的生态位重叠，二者均依赖光合作用获取能量并利用水中营养盐^[5]。然而，该属具有更强的耐高温、固氮能力，在有限资源条件下，其竞争优势更为明显，进而抑制其生长。在底栖动物群落中，尾鳃蚓属和软体动物门石田螺属间也有较大的生态位重叠。二者均以沉积物有机质为生，但春、秋两季养分供应丰富，缓解了两者之间的竞争压力，使二者得以共存。然而，在冬季低温环境中，由于食物资源的减少，生态位重叠加剧，一些竞争能力不强的物种可能会被淘汰，从而导致群落多样性下降。

5 季节性变化对水生物种鉴定及多样性的影响的应对策略

5.1 多维度综合鉴定技术的应用

针对季节性变化导致的水生物种形态和行为特征差异，可采用多维度综合鉴定技术以提高准确性。传统单一依赖形态学特征的方法可能因环境压力下的表型可塑性而产生误判，因此建议将分子生物学、生态功能分析与人工智能图像识别相结合。如利用DNA条形码技术快速获取物种的遗传信息，并结合代谢率、食性等生态功能指标评估物种的适应性变化，并结合高分辨成像技术获取物种的精细形态特征。多源数据相互验证可有效克服季节变化对物种鉴定的挑战，为物种分类提供更可靠的依据。

5.2 建立动态数据库与预测模型

为了应对季节性变化对物种鉴定的影响，应构建基于时间序列的动态数据库，并开发相应的预测模型。该数据库需涵盖不同季节下水生生物的形态、生理及生态特征，记录物种随环境因子波动的响应模式。然后，利用机器学习算法挖掘物种分布规律和环境因素间复杂的关联关系，建立预测模型。该模型不仅能辅助野外识别，还能对季节性变化引起的群落结构变化进行预警，为长期监测与保护措施的制定提供科学依据。另外，不断地更新动态数据库，可以提高模型的准确性，形成一个良性的循环。

5.3 引入生态位分析与功能群划分方法

季节性变化往往导致水生生物生态位发生调整，因此在物种鉴定过程中引入生态位分析和功能群划分方法具有重要意义。这种方法不再局限于单一物种的分类，而是从生态系统功能的角度出发，将具有相似生态角色或资源利用方式的物种归为同一功能群。通过分析功能群组成及其季节性变化特征，可以更全面地理解物种间的相互作用和群落动态。例如，在底栖动物群落中，可以根据摄食习性和栖息环境将物种划分为滤食者、碎屑食者和捕食者等功能群，进而揭示季节性变化对群落功能多样性的影响。这种方法不仅提升了物种鉴定的生态意义，还为生态修复和管理提供了更具操作性的指导框架。

6 结语

研究表明，邵阳市水域的季节性变化对水生生物物种鉴定及多样性产生了显著影响，水温、光照和溶解氧等环境因子的变化不仅改变了物种的分布格局，还通过生态位重叠与资源竞争进一步影响了群落结构。多维度综合鉴定技术的应用，提高了物种分类精度；动态数据库和预测模型的建立，为长期监测提供了强有力的手段；生态位分析和功能群分析方法有助于深入认识生态系统功能。通过进一步探讨全球气候变化背景下水生生物多样性的变化规律及其对水生生物多样性的影响，为制定和实施区域保护策略提供科学依据。从而发展更加先进的分子生物学技术及智能化监测方法，提高物种鉴定效率和准确性。

参考文献

[1]沈彦君,张玉凤,王梦,等.长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区重庆段水域浮游生物多样性及群落结构特征[J].重庆师范大学学报(自然科学版),2024,41(04):94-109.

[2]尹宏.鄱阳湖江湖过渡带鱼类群落多样性与水环境关系的研究[D].南昌大学,2024.

[3]刘炜炜,温少薇,谭烨辉.海水养殖水域纤毛虫多样性及其生态效应研究进展[J].热带海洋学报,2024,43(04):1-19.

[4]段瑛博.沿海水域中真菌及真菌类原生生物的时空分布模式[D].天津大学,2018.

[5]温展明.流溪河水库不同水域轮虫群落结构及其季节性[D].暨南大学,2017.