大型底栖无脊椎动物在河湖生态系统健康评价中的应用

苏 梦，王兆宇，赵丙昊，赵世高

（河北省张家口市河北建筑工程学院，河北 张家口 075000）

河湖生态系统与人文、社会以及生态环境等息息相关。当前，河湖生态系统的健康状况不容忽视，多年来人类的活动对河湖生态系统造成了负面影响。为了发展农业和渔业，有围湖造田和围网养殖等生产现象，使得河湖水面积大量减少从而打破了河湖生态系统的规律，最终造成可利用水资源的短缺；城市社会生活污水和工业生产废水不经过处理排入河湖，容易造成严重的水污染。因此，通过对河湖生态系统健康评估，并以评估结果为基础，合理地开发水资源，改善当前污染的生态环境，响应可持续发展的理念，是我国环境学的重要目标。

1 河湖生态系统评价的发展

自20世纪80年后期开始，水环境污染问题越来越严重，全球的生态系统出现明显的退化，因此，生态系统健康的概念应运而生。Schaeffe[1]等环境专家为解决自然环境被破坏的问题，将生态系统比喻为一个统一的有机生命体，首次提出生态系统“没有疾病”的概念，也提出来生态系统的评价原则。JK Karr[2]提出，生态系统的结构完整性基本上与健康相同。Costanza[3]认为一个健康的生态系统是具有生命力、稳定的，并能够维持自身的生态系统运作的能力以及对外界的变化有一定的抗压性。Scrimgeour[4]提出能够维持其基本功能稳定的生态系统才能被称为健康的生态系统。Meyer[5]认为没有疾病的生态系统不仅仅可以维持自身结构和功能的稳定性，还能为人类社会的发展提供帮助。就目前学术界的观点，从生态系统本身的功能和结构出发，生态系统的健康可以分为五个方面：无疾病、发展性、多样性、稳定性、系统组成有序健全[6]。

从此，欧洲和北美就开始保护河湖生态系统。人们逐渐意识到河湖不仅可以带来丰富的自然资源，最重要的是河湖生态系统是所有生物的载体，人们要关注河湖生态系统健康。因此，许多国家开始通过制定或者修改相关的法律来展开对河湖生态系统的健康评价。早期的河湖评价是基于水质理化性质的评价方法，但是这种方法容易忽略水生生物及其栖息地等因素。随着河湖生态系统健康内涵和评价指标体系的不断完善，河湖生态系统健康评价也逐渐发展成熟。河湖生态系统健康评价的方法可以用生物监测法，包括群落学指标法和指示物种法[7]。该方法是通过河湖生态系统中的生物群落结构、优势种、物种变化以及机理指标等反应河湖生态系统的健康状况。蔡坤等[8]运用生物检测法利用底栖动物完整性指数对太湖进行湖泊生态系统健康评价，表明大型底栖动物可以合理地反应河湖生态系统的健康状况。

2 大型底栖动物的定义及作用

底栖动物是一类水生动物，它们全部或大部分时间生活在水体底部的泥浆中，生活在岩石或砺石表面之间，附着在水生植物上[9]。根据使用筛网孔径的大小，一般可将底栖动物分为3个类型：大型底栖无脊椎动物（Benthicmacroinvertebrates）或大型底栖动物（Macrozoobenthos）、小型底栖动物和微型底栖动物（Meiozoobenthos），通常所说的底栖动物指的是大型底栖无脊椎动物[10]。

大型底栖动物分布广泛，同时也是河湖生态系统中的重要组成部分，以水中的藻类、悬浮颗粒和凋落物为食，并为鱼类提供食物能源，在河湖生态系统中起着承上启下的作用。底栖动物在淡水中分布较多，因此也被用来当作指示生物。底栖动物的个体较大，方便采集，种类鉴别也比较方便；底栖动物生活在固定地方，不易移动[11]；且对周围的水体环境有较明显的反应。

3 基于大型底栖动物的水体健康评价

与众多水生动物和植物作为河湖生态系统健康的指标相比，以大型底栖动物为评价指标得到了更多的关注，这是因为大型底栖动物具有数量多，种类丰富，一些类群对环境的变化非常敏感等独特的性质，因此是水质监测非常合适的选择。生物完整性（Biologicalintegrity）这个概念最早起源于美国。这一定义初期是基于“原始的状态”或“干扰之前状态”的概念进行描述，但是这个概念经过长时间的研究发现是不合理的。此后，Karr和Dubley[12]总结前人的经验对生物完整性给出了新的定义，即“生物群落本身具备适应环境变化，维持系统稳定的能力，是生物群落适应外界环境的长期进化结果。”

大型底栖动物在健康评价中可选用的指标高达50多种，在数量上绝对高于其他水生动物和植物，利用大型底栖动物进行水体健康评价的优缺点见表1。

表1 利用大型底栖动物进行水体健康评价的优缺点

4 河湖生态系统健康评价的意义

4.1 有助于维护我国的河湖生态系统

河湖生态的健康关系着人类社会的可持续发展，河湖生态系统具有调节大自然气候的功能，它不仅可以改善生物的生存环境，还能够维持生态系统稳定的气候和物质循环。在健康的河湖系统中，人类是必不可少的一员，但是人类在河湖生态系统中扮演的角色却为不稳定的因素，为了保障水生生物的生存场所，人们更要积极地参与到保护河湖生态系统中去。总而言之，河湖生态系统健康评价能够维持生物多样性和社会服务功能，它可以监测河湖的健康状况，评价河湖生态系统的健康状态，找出河湖存在的问题并给出解决问题的方案，修复河湖水质，保障人们生产生活的健康发展。

4.2 符合我国可持续发展的理念

一个健康的河湖生态系统具有完整的结构和功能[13]，它能为河湖生态系统中的所有生物提供能量与资源，这与我国的可持续发展理念相同：能量与资源能够源源不断地传递下去。我们可以借助我国可持续发展的理念完善河湖生态系统健康评价，合理地利用水资源，保障河湖生态系统物质和能量流动的循环，保障河湖生态系统的生物多样性。

5 河湖生态系统健康评价展望

由于人类活动的干扰，河湖生态环境退化，河湖生态系统健康备受关注。健康是河湖生态系统的一种状态。我国的河湖健康评估目前处于起步阶段，还需要投入大量的精力去研究于创新。

5.1 创建新的河湖生态系统评价指标

目前，创新河湖生态系统的评价指标是最需要解决的问题，河湖生态系统健康评价分为河流和湖泊两个生态系统健康评价，河流和湖泊的健康评价指标不完全相同。2020年8月水利部颁发的《河湖健康评价指南（试行）》中比较明确地规定了河湖健康评价的指标，分为必选指标和备选指标。《河湖健康评价指南（试行）》中的评价指标具有包容性和开放性，我们可以根据我国的国情以及河湖生态系统的现状选取一些符合自身特点的评价指标，就可以对河湖生态系统的具体情况剖析具体的“病因”。

5.2 结合现代科学技术，构建新型河湖生态系统健康评价

随着我国的科学技术的飞速发展，相关部门完全可以凭借遥感、GIS和5G信号等科学技术去研究河湖生态系统的健康评价，并利用大数据准确定位河湖的现状，以此找出最合适的评价体系管理措施，最终实现河湖生态系统与人类社会的可持续发展。

6 结语

现在全球的水环境问题频繁出现危机，水资源的健康是人们重点关注的问题，研究河湖生态系统的健康与修复成了我国相关部门任务中的重要部分。我国河湖生态系统健康评价的发展现状使我们有了清醒的认知，指标评价法应用广泛。我国对河湖生态系统健康评价的构建是以国内近十几年的研究成果为基础完成的，但仍然有所限制，因此构建河湖生态系统健康评估的指标体系仍存在需要完善的地方。