劉守海,項(xiàng)凌云,劉材材,王金輝
(國(guó)家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 國(guó)家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200137)
浮游生物是指在水流運(yùn)動(dòng)的作用下,被動(dòng)地漂浮在水層中的生物群。它們的共同特點(diǎn)是缺乏發(fā)達(dá)的運(yùn)動(dòng)器官,運(yùn)動(dòng)能力薄弱或完全沒(méi)有運(yùn)動(dòng)能力,只能隨水流移動(dòng)(沈國(guó)英等,2002)。浮游動(dòng)物在整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著非常重要的調(diào)控作用,其動(dòng)態(tài)變化控制著初級(jí)生產(chǎn)力的節(jié)律、規(guī)模和歸宿,也直接影響到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的變化(徐兆禮等,2003;Zhang et al,2010)。
長(zhǎng)江口位于河流與海洋的交匯處,是二者相互作用的復(fù)雜區(qū)域,其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富,生物生產(chǎn)力大,生態(tài)環(huán)境多變。長(zhǎng)江口因其獨(dú)特的河口環(huán)境條件,其浮游動(dòng)物的生態(tài)研究一直是研究的熱點(diǎn)。有關(guān)長(zhǎng)江口及鄰近水域浮游動(dòng)物的研究早有報(bào)道(陳亞瞿 等,1985,1995a,1995b;朱啟琴,1988;徐兆禮 等,1995,1999,2005a),但較少涉及到整個(gè)河口范圍的調(diào)查(紀(jì)煥紅等,2006;郭沛涌等,2003,2008a;徐韌等,2009),且極少有連續(xù)幾年同地點(diǎn)的資料比較。根據(jù)2007—2008年連續(xù)兩年在5月、8月在長(zhǎng)江口水域的定點(diǎn)調(diào)查資料,對(duì)該海域浮游動(dòng)物群落的分布特征及其影響因子進(jìn)行了研究,以期為長(zhǎng)江口水域浮游動(dòng)物的長(zhǎng)期變化研究提供基礎(chǔ)資料。
2007年到2008年分別于5月和8月對(duì)長(zhǎng)江口區(qū)(121°15′-123°10′E,30°40′-31°45′N(xiāo)) 海域進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查,共布設(shè)20 個(gè)站(圖1)。根據(jù)參考文獻(xiàn)(紀(jì)煥紅 等,2006;徐韌 等,2009;王金輝等,1995;郭沛涌等,2008b),可將本調(diào)查水域分為3 個(gè)區(qū)域:長(zhǎng)江口河口水域(1-4 號(hào)站)、長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域(5-10 號(hào)站) 和長(zhǎng)江口外近海水域(11-20 號(hào)站)。
圖1 采樣站位
浮游動(dòng)物樣品采集及室內(nèi)處理等均按《海洋調(diào)查規(guī)范》 (國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,2007) 進(jìn)行。用淺水Ⅰ型浮游生物網(wǎng) (口徑50 cm、篩絹CQ14、孔徑0. 505 mm) 由底至表層垂直拖網(wǎng)采集,所獲樣品均經(jīng)5%福爾馬林溶液固定,樣品種類(lèi)鑒定到種,并計(jì)數(shù)稱重,豐度單位為ind/m3,生物量單位為mg/m3。
優(yōu)勢(shì)度(Y) 和Shannon-Weaver 生物多樣度指數(shù)(H′) 計(jì)算公式見(jiàn)參考文獻(xiàn)(徐兆禮 等,1995):
式中:ni為第i 種的豐度;fi是該種在各站位中出現(xiàn)的頻率;N 為浮游動(dòng)物總豐度;Pi表示第i 種的豐度(ni) 與總豐度(N) 的比值;S 為樣品中總種數(shù)。取優(yōu)勢(shì)度Y ≥0.02(徐兆禮等,1989) 的浮游動(dòng)物種類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種。
數(shù)據(jù)相關(guān)分析采用SPSS16.0 統(tǒng)計(jì)軟件包Pearson 相關(guān)分析處理,其余數(shù)據(jù)處理利用Office 2007、SPSS 16.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。
調(diào)查水域浮游動(dòng)物生物量值分布格局呈近岸向外海遞增趨勢(shì)(圖2),即長(zhǎng)江口河口水域(站位1號(hào)-4 號(hào)) <長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域(5 號(hào)-10 號(hào)站位)<長(zhǎng)江口外近海水域(11 號(hào)-20 號(hào)站位);8月份生物量大于5月份生物量。
2007年5月生物量平均值為319.48 mg/m3,較高值位于口外近海水域的東部,即15 號(hào)站附近,為1 066.38 mg/m3。2008年5月生物量平均值為399.01 mg/m3,高值區(qū)位置位于口外近海中部水域,即122°30′E 附近,生物量值為2 283.57 mg/m3。
圖2 浮游動(dòng)物生物量平面分布(mg·m-3)
2007年8月生物量平均值為830.23 mg/m3,高值區(qū)幾乎包括了河口水域和整個(gè)口外近海中部,即122°30′-122°50′E 附近水域。2008年8月生物量平均值為1 159.07 mg/m3,高值區(qū)位于口外近海水域的東南部水域,生物量高達(dá)5 421.77 mg/m3。
中華哲水蚤(Calanus sinicus) 作為4 次采樣均出現(xiàn)的種類(lèi),是整個(gè)調(diào)查水域的優(yōu)勢(shì)種(表1),尤其是口外近海水域的主要優(yōu)勢(shì)種。2007年和2008年5月都出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種為蟲(chóng)肢歪水蚤(Tortanus vermiculus) 和真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta),兩者多分布于河口水域以及咸淡交錯(cuò)水域,即122°30′以西水域。8月都出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種為背針胸刺水蚤(Centropages dorsispinatus)、太平洋紡錘水蚤(Acartia pacifica) 和肥胖箭蟲(chóng)(Sagitta enflata);前二者分布于河口水域和咸淡交錯(cuò)水域,肥胖箭蟲(chóng)多分布于口外近海水域。
表1 不同年份不同季節(jié)優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度
綜合比較主要浮游動(dòng)物種類(lèi)的優(yōu)勢(shì)度、平均豐度及出現(xiàn)率大小,分析不同水域浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種變化(表2)。從表2 可知:除2008年8月外,中華哲水蚤均為優(yōu)勢(shì)種,且各區(qū)域均有分布。在河口水域,5月以華哲水蚤(Sinocalanus sinensis)、蟲(chóng)肢歪水蚤為主;8月以太平洋紡錘和背針胸刺水蚤為主;咸淡交錯(cuò)水域,5月以蟲(chóng)肢歪水蚤、真刺唇角水蚤為主,8月以背針胸刺水蚤、太平洋紡錘水蚤真刺唇角水蚤和蟲(chóng)肢歪水蚤為主;口外近海水域外,5月以中華哲水蚤為主,8月以中華哲水蚤、背針胸刺水蚤和肥胖箭蟲(chóng)為主,且種類(lèi)數(shù)較多。
表2 不同水域優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度及平均豐度
Y:優(yōu)勢(shì)度;X:平均豐度;F:出現(xiàn)頻率
調(diào)查水域浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)分布格局呈近岸向外海遞增趨勢(shì)(圖3),即長(zhǎng)江口河口水域(站位1號(hào)-4 號(hào)) <長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域(5 號(hào)-10 號(hào)站位)<長(zhǎng)江口外近海水域(11 號(hào)-20 號(hào)站位)。8月份總的種類(lèi)數(shù)大于5月份的種類(lèi)數(shù)。
圖3 浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)平面分布
2007年5月種類(lèi)數(shù)較高值位于口外近海水域和咸淡交錯(cuò)水域的靠北部分水域以及口外近海水域的東南部水域,即6 號(hào)站、10 號(hào)站11 號(hào)站之間的水域以及18 號(hào)站附近水域。2008年5月高值區(qū)位置位于口外近海水域,位于122°45′-123°E 附近。
2007年8月種類(lèi)數(shù)高值區(qū)近乎包括了整個(gè)口外近海的調(diào)查水域,位于122°30′E 以東水域。與2007年相比,2008年8月種類(lèi)數(shù)的高值較2007年8月更高,15 號(hào)站的種類(lèi)數(shù)達(dá)65 種;但高值區(qū)的范圍更集中,位于在口外近海水域的中部。
5月多樣性指數(shù)分布不規(guī)律。2007年5月,最大值區(qū)域位于長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域的靠北支水域,均值為1.93;河口水域的多樣性指數(shù)值最低。2008年5月,最大值區(qū)域位于長(zhǎng)江口河口水域和長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域交界水域,即121°55′-122°15′E 水域;外近海水域的多樣性指數(shù)值最低。
8月多樣性指數(shù)均值分布格局大致為:長(zhǎng)江口河口水域<長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域<長(zhǎng)江口外近海水域(見(jiàn)圖4)。
圖4 浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)平面分布
浮游動(dòng)物的分布與溫度、鹽度等因子有關(guān),其相關(guān)性分析的結(jié)果如表3 所示。2007年種類(lèi)數(shù)變化與表層鹽度呈線性正相關(guān),2008年8月的種類(lèi)數(shù)與底層水溫呈線性負(fù)相關(guān)。2007年和2008年5月的多樣性指數(shù)與中華哲水蚤豐度呈負(fù)相關(guān)。多樣性指數(shù)還與底層水溫、鹽度等有關(guān)。
表3 浮游動(dòng)物生態(tài)特征與環(huán)境因子的相關(guān)性分析
橈足類(lèi)是調(diào)查水域的主要優(yōu)勢(shì)種類(lèi)(表1),與之前的研究結(jié)果一致(朱啟琴,1988;陳亞瞿等,1995a,1995b;徐兆禮等,1995,1999,2005a;紀(jì)煥紅等,2006;郭沛涌等,2003)。近岸種中華哲水蚤是本次調(diào)查最重要的優(yōu)勢(shì)種,是2007年5月、8月和2008年5月的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種(表1);2008年8月中華哲水蚤優(yōu)勢(shì)度下降明顯,是由于河口水域和咸淡交錯(cuò)水域出現(xiàn)了較高密度的背針胸刺水蚤、太平洋紡錘水蚤。此外,咸淡交錯(cuò)水域5月的主要優(yōu)勢(shì)種是蟲(chóng)肢歪水蚤和真刺唇角水蚤,8月主要是太平洋紡錘水蚤(表2)。徐韌等(2009) 的研究結(jié)果認(rèn)為河口種真刺唇角水蚤是長(zhǎng)江口咸淡交錯(cuò)水域5月份和8月份最主要的優(yōu)勢(shì)種,這一結(jié)果與本研究的結(jié)果有較大不同,這可能與浮游動(dòng)物以及長(zhǎng)江徑流量的年際變化有關(guān)。
浮游動(dòng)物生物量的變化與優(yōu)勢(shì)種豐度變化密切相關(guān)。本研究的生物量高值及較高值都出現(xiàn)在口外近海水域及咸淡交錯(cuò)水域與口外近海水域交界水域(圖2),其中中華哲水蚤是最主要的優(yōu)勢(shì)種(表1),且中華哲水蚤個(gè)體較大,因此中華哲水蚤對(duì)生物量的貢獻(xiàn)較高。中華哲水蚤成為優(yōu)勢(shì)種的水域標(biāo)志著外海高鹽水入侵的位置(徐兆禮等,2005c),說(shuō)明調(diào)查水域可能受到外海水的影響。
春夏季調(diào)查水域浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)分布格局總的來(lái)說(shuō),呈近岸向外海遞增趨勢(shì)(圖3)。8月份總的種類(lèi)數(shù)大于5月份的種類(lèi)數(shù),8月份的多樣性特征的分布與8月份種類(lèi)數(shù)的分布基本一致,高值區(qū)在口外近海水域,低值區(qū)出現(xiàn)在河口水域;而5月份種類(lèi)數(shù)和多樣性指數(shù)的分布有所差異。這說(shuō)明種類(lèi)數(shù)越多對(duì)多樣性指數(shù)的影響越大。以浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)(x) 為自變量,H′值為因變量進(jìn)行線性模型擬合,表達(dá)式如下:
相關(guān)分析結(jié)果表明,種類(lèi)數(shù)和H′值具有非常明顯的相關(guān)關(guān)系,種類(lèi)數(shù)的多少是決定調(diào)查水域大多數(shù)站位H′高低的主要因素。
浮游動(dòng)物的分布與水溫、鹽度、水系、徑流、浮游植物和葉綠素a 等因子密切相關(guān)(徐兆禮等,2003;陳洪舉等,2006,2009)。鹽度、水溫是影響長(zhǎng)江口及鄰近水域浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子(徐兆禮 等,2003,2005b;陳洪舉 等,2006,2009;劉光興等,2007),本文重點(diǎn)討論調(diào)查水域鹽度、水溫對(duì)浮游動(dòng)物分布的影響。
鹽度是影響浮游動(dòng)物群落特征重要的環(huán)境因子(Gouveia et al,1999;Rvetto et al,1999;Dauvin,2002;徐兆禮,2005b;劉光興等,2007)。如表3所示,2007年5月表層鹽度與種類(lèi)數(shù)呈正相關(guān);2007年8月表層鹽度與種類(lèi)數(shù)呈顯著正相關(guān),與多樣性指數(shù)呈正相關(guān)(表3)。在長(zhǎng)江口河口水域其鹽度小于2,該水域浮游動(dòng)物的種類(lèi)數(shù)小于10。鹽度高值區(qū)域出現(xiàn)在口外近海水域,鹽度接近30,同時(shí)該水域浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)亦是最多(圖3)。在長(zhǎng)江口水域,鹽度平面分布呈向外海遞增,種類(lèi)數(shù)的分布規(guī)律亦是如此(圖3)。多樣性指數(shù)與種類(lèi)數(shù)的分布規(guī)律基本一致,外海大于近岸(圖4)。因此鹽度影響種類(lèi)數(shù)的分布,也影響多樣性指數(shù)的變化。
此外,種類(lèi)數(shù)、種類(lèi)分布與鹽度的分布規(guī)律關(guān)系密切。在河口水域的1,2 號(hào)站位中出現(xiàn)了淡水種類(lèi)如廣布中劍水蚤(Mesocyclops leuckarti)、英勇劍水蚤(Cyclops strenuus) 等;在咸淡交錯(cuò)水域以蟲(chóng)肢歪水蚤、火腿許水蚤、華哲水蚤等河口半咸水種類(lèi)為優(yōu)勢(shì)種;高鹽種類(lèi)的肥胖箭蟲(chóng)出現(xiàn)在長(zhǎng)江口外近海水域的14、17、18 號(hào)站。黃加祺等(1997) 對(duì)福建省南日島海域浮游動(dòng)物分布進(jìn)行研究時(shí)還發(fā)現(xiàn),在鹽度高的季節(jié),浮游動(dòng)物出現(xiàn)的種類(lèi)數(shù)也多,種類(lèi)數(shù)的季節(jié)分布曲線與鹽度的季節(jié)變化曲線比較吻合。此外,種類(lèi)數(shù)與鹽度的平面分布規(guī)律也比較一致。本文結(jié)果與其基本一致。
溫度是影響浮游動(dòng)物分布的一個(gè)重要因素(Dauvin,2002;Gouveia et al,1999;Sommer,1989;黃加祺等,1991,2000)。通常認(rèn)為浮游動(dòng)物的許多種類(lèi)在12~17℃生長(zhǎng)良好,在最適溫度條件下會(huì)大量繁殖,溫度較低或較高都會(huì)限制浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)(徐兆禮等,1989)。本研究表明,2008年8月底層溫度與種類(lèi)數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),與多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān);2007年5月底層溫度與多樣性指數(shù)呈負(fù)相關(guān)(見(jiàn)表3)。從溫度變化看,溫度分布由河口近岸向口外近海水域降低。而浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)分布格局呈近岸向外海遞增趨勢(shì)(圖3),浮游動(dòng)物生物量分布是外海大于近岸(圖2)。
陳洪舉等(2009) 對(duì)2006年夏季長(zhǎng)江口及其鄰近水域浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)研究表明,在單因子分析中,浮游動(dòng)物豐度與底層溫度的相關(guān)系數(shù)為0.308,與表層溫度的相關(guān)系數(shù)為0.251。浮游動(dòng)物分布與溫度呈正相關(guān)。這一結(jié)果與本研究的結(jié)果有較大不同,這可能與研究的季節(jié)不一致有關(guān)。另外更重要的是本研究的區(qū)域更靠近長(zhǎng)江河口區(qū)域,包括了種類(lèi)較少但溫度偏高的長(zhǎng)江口河口水域,以及大部分咸淡交錯(cuò)水域。
(1) 調(diào)查水域浮游動(dòng)物生物量值8月份大于5月份生物量,分布格局呈近岸向外海遞增趨勢(shì)。
(2) 在河口水域及咸淡交錯(cuò)水域,5月的主要優(yōu)勢(shì)種為蟲(chóng)肢歪水蚤和真刺唇角水蚤,8月主要優(yōu)勢(shì)種為背針胸刺水蚤和太平洋紡錘水蚤。
(3) 調(diào)查水域浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)和多樣性指數(shù)分布格局呈近岸向外海遞增趨勢(shì),種類(lèi)數(shù)的多少是決定調(diào)查水域大多數(shù)站位H′高低的主要因素。
(4) 鹽度、溫度及主要優(yōu)勢(shì)種中華哲水蚤是影響長(zhǎng)江口浮游動(dòng)物分布的重要因子。
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