矿区铜污染对节肢动物多样性和昆虫传粉行为的影响

发布时间：2017-08-23 19:26

  本文关键词：矿区铜污染对节肢动物多样性和昆虫传粉行为的影响

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【摘要】：金属矿山给社会带来了财富的同时,也给周边环境带来了污染。赤马山铜矿近60年废渣废水,加剧了当地环境的恶化。本研究旨在了解赤马山采矿区及周边的污染情况,并探讨铜的迁移归化规律和铜对植物冠层节肢动物多样性和昆虫传粉的影响。本文通过对赤马山铜矿区及周边环境调查,发现土壤中铜含量变异非常大,从92.87mg/kg～4821.35mg/kg,且矿区到远矿区呈急剧递减趋势;运用土壤重金属污染评价模型分析发现,样品中极度污染的占总数的81%,由于铜的毒性系数较小,因此生态评价结果显示,轻微生态污染的样品比例为52%,无极强生态危害样品。不同植物对重金属的耐受性不同,海州香薷是赤马山采矿区的主要优势植物,调查发现海州香薷在矿区的覆盖度高达499%,而在铜含量低于200mg/kg的远矿区几乎没有海州香薷生存,说明海州香薷不仅是耐铜植物,也极可能是需铜植物。土壤中重金属通过植物向节肢动物迁移,并可能在食物链发生累积,从而危害生态稳定甚至人体健康。本文选择矿区两个典型食物链:优势植物-蜜蜂-蜂产品、优势植物-植食昆虫(小长蝽)-捕食天敌(蟹蛛),以非矿区为对比,调查铜在食物链的传递情况。分析发现两条食物链中铜含量均与土壤中铜含量呈正相关关系。与植物相似,节肢动物对重金属的消解能力不一样:虽然取食植物铜含量较高,但蜜蜂体内铜含量远低于小长蝽和蟹蛛,且蜂蜜中铜含量极低,说明蜜蜂或植物泌蜜过程对铜的传递可能有一定的过滤作用。蜜蜂在植物繁殖、农业生产和人类食品中扮演着重要角色,本文进一步调查了铜在蜜蜂体内的累积和毒害情况。结果显示,蜜蜂体内铜含量跟矿区土壤铜污染程度成正比,且铜离子倾向于在腹部累积,.与非污染区比较,矿区蜜蜂体内SOD和GST活性更高。结果表明,铜污染对蜜蜂存在毒害作用。重金属在食物链传递可对节肢动物的群落结构和行为产生影响。通过铜矿区节肢动物多样性调查发现,铜矿开采区、过渡区和远矿区的丰富度指数逐渐增大,R值分别为4.71、5.61和6.2;过渡区和远矿区的群落结构较为相似,但都与铜矿开采区有较大差别;其中以蜘蛛目为代表的天敌在三个区的数目比例分别为矿区8.3%、过渡区13.8%、远矿区13.2%。天敌昆虫对生态稳定和农业种植有重要作用,因此土壤中铜污染不仅降低植物冠层节肢动物的丰富度,还使天敌昆虫数目减少,危害生态健康。传粉昆虫与人类生活息息相关,海州香薷是铜污染区优势植物,本文以海州香薷为观察对象,探讨铜污染对传粉昆虫行为的影响。野外调查发现,海州香薷的传粉者主要有5种,其中以东方蜜蜂访花为主,占所有传粉者访花时长的90%以上;昆虫访花多集中在中午,主要访花行为是钻花。研究发现,铜污染低的地区昆虫访花频率和访花时长远大于铜污染高的地区,说明高铜污染可减少昆虫的访花行为。传粉昆虫通过植物与土壤中的铜建立联系,为了探明铜污染影响昆虫传粉行为的原因,本文采用实验室种植海州香薷和野外调查方法结合。昆虫的传粉行为与植物单位花蜜量、蔗糖含量、花冠大小、花朵密度等花部特征呈正比关系。通过花部特征调查发现铜污染土壤生长出的海州香薷其花冠、花蜜糖分含量及花粉铜含量大于对照组,但花蜜量明显小于对照组,说明铜离子可能通过降低植物花蜜量或是累积在花粉等传粉昆虫食物中发生毒害等作用,间接影响昆虫传粉行为。总体上,土壤中铜离子通过植物发生迁移并在食物链传递,从而降低节肢动物丰富度,并影响昆虫访花行为。因此铜矿区及对周边污染需引起重视并亟待治理。
【关键词】：铜污染 节肢动物多样性 传粉昆虫 铜迁移
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X753;Q14
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-23
• 1.1 前言14-15
• 1.2 重金属的来源与Cu对生物的危害15-17
• 1.2.1 重金属的来源15
• 1.2.2 重金属Cu的危害15-17
• 1.3 重金属污染评价方法17-21
• 1.3.1 土壤污染评价17-19
• 1.3.2 生物监测评价19-21
• 1.3.3 人体健康评估21
• 1.4 本课题目的和意义21-22
• 1.5 本课题的研究内容22-23
• 第2章 研究区背景调查及土壤污染评价23-33
• 2.1 研究区概况23-24
• 2.2 样品的采集和测试方法24-26
• 2.2.1 土壤样品的采集和测试24-26
• 2.2.2 优势植物Cu累积调查26
• 2.3 土壤重金属铜污染评价模型及方法26-28
• 2.4 实验结果及分析28-32
• 2.4.1 土壤铜污染评价结果及分析29-31
• 2.4.2 优势植物铜含量结果31-32
• 2.5 讨论32-33
• 第3章 Cu在食物链的迁移情况及铜矿区节肢动物多样性分析33-46
• 3.1 前言33
• 3.2 实验方法33-36
• 3.2.1 植被调查方法33-34
• 3.2.2 食物链铜含量调查和测试方法34
• 3.2.3 传粉昆虫抗逆性测量指标及方法34-35
• 3.2.4 节肢动物采集和评价方法35-36
• 3.3 实验结果及分析36-44
• 3.3.1 植被调查结果36
• 3.3.2 铜矿区食物链铜传递情况36-39
• 3.3.3 赤马山矿区及周边界中的节肢动物多样性结果分析39-44
• 3.4 讨论44-46
• 第4章 铜对昆虫传粉行为的影响46-56
• 4.1 前言46
• 4.2 实验方法46-48
• 4.2.1 海州香薷的传粉昆虫观察46
• 4.2.2 铜影响昆虫传粉原因的探索方法46-48
• 4.3 结果及分析48-54
• 4.3.1 海州香薷的主要传粉者48-50
• 4.3.2 铜矿区昆虫访花行为调查结果50-52
• 4.3.3 铜影响昆虫传粉原因探索结果52-54
• 4.4 讨论54-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56
• 5.2 不足与展望56-58
• 参考文献58-63
• 致谢63

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1 黎晔;甘蓝被铜污染为害之品种间差异[J];农业环境科学学报;1989年01期

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本文编号：726848