馬 林, 李新正, 王洪法, 董 棟, 張寶琳

(1. 中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院 研究生院, 北京 100049)

潮間帶處于陸地與海洋的過渡地帶, 是沿岸帶從最大高潮水面到最小低潮水面之間的區(qū)域, 由于生境的異質(zhì)性較高, 生物資源極其豐富。同時(shí)該區(qū)域又受海洋與陸地兩大生態(tài)系統(tǒng)的理化環(huán)境因子的共同影響, 底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)也存在受影響和生態(tài)適應(yīng)的過程。近年來, 國(guó)外對(duì)于潮間帶大型底棲動(dòng)物的研究較多, 如 Schlacher & Thompson[1]對(duì)澳大利亞Noosa南部沙灘, Walker & Schlacher[2]對(duì)昆士蘭Burrum河口大型底棲生物的調(diào)查研究, Sivadas等[3]研究了生境異質(zhì)性對(duì)印度Kalbadevi沙灘大型底棲生物的影響。我國(guó)對(duì)山東半島潮間帶的生態(tài)調(diào)查研究從20世紀(jì)30年代即開始, 張璽等[4]曾對(duì)膠州灣潮間帶進(jìn)行過多次考察, 60年代莊啟謙等[5]對(duì)膠州灣滄口潮間帶進(jìn)行過連續(xù) 17個(gè)月的生態(tài)調(diào)查, 近年來, 圍繞山東半島潮間帶也相繼開展了一些調(diào)查工作, 這些工作對(duì)了解該區(qū)域底棲動(dòng)物群落現(xiàn)狀積累了重要的資料。如王洪法等[6], 李寶泉等[7], 李新正等[8], 張寶琳等[9]對(duì)膠州灣周邊潮間帶的大型底棲動(dòng)物進(jìn)行了調(diào)查研究, 王曉晨等[10]對(duì)黃河口岔尖島、大口河島和望子島潮間帶的大型底棲動(dòng)物進(jìn)行了生態(tài)調(diào)查研究, Wang 等[11]調(diào)查研究了煙臺(tái)長(zhǎng)島潮間帶大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu), 馬林等[12]對(duì)乳山口西村潮間帶大型底棲動(dòng)物生態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行了研究。

石島位于山東半島東南端, 瀕臨黃海。石島港是一級(jí)漁港, 是我國(guó)北方最大的漁港, 在山東半島東南岸漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中占有重要地位, 捕撈季節(jié)該港的漁船?？肯喈?dāng)頻繁, 漁船數(shù)量逐年增加, 從 2005年的5054艘增長(zhǎng)到2009年的9384艘, 2008年的漁捕量約為40萬噸。近年來石島沿海的養(yǎng)殖面積急劇擴(kuò)大, 2006年海水增養(yǎng)殖面積達(dá) 31.8萬畝, 沿岸生活污水排放量增加及航運(yùn)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)快速發(fā)展, 使潮間帶的海水富營(yíng)養(yǎng)化程度及污染狀況明顯加重。大魚島村潮間帶附近有灘涂養(yǎng)殖, 底質(zhì)為碎石、砂,附近有一個(gè)生活污水排放口。本研究在石島港西南端的大魚島村潮間帶進(jìn)行了四個(gè)季度的觀測(cè) (圖 1),為了解石島港進(jìn)出船只對(duì)周邊海洋底棲動(dòng)物的影響和今后的底棲生物比較研究以及即將興建的石島灣核電站建成后對(duì)該潮間帶環(huán)境質(zhì)量及底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境是否有潛在性的影響提供基礎(chǔ)資料。

圖1 石島大魚島村潮間帶采樣站位 (Δ表示采樣地點(diǎn))Fig. 1 Sample station of the intertidal zones in Dayudao Village, Shidao Town, Shandong Peninsula (Δ represents sample station)

1 材料與方法

所用材料為2008年8月, 2008年11月, 2009年2月和5月4個(gè)季度月(夏、秋、冬、春季)在山東半島東南岸的石島大魚島村潮間帶采集獲得。該處潮間帶高、中兩個(gè)潮帶底質(zhì)均為沙、石塊, 低潮帶為巖石。在大魚島村南、石島灣灣口西南側(cè)潮間帶取一垂直于海岸的斷面, 從高潮的基準(zhǔn)面下退15 m至低潮區(qū)附近等距離設(shè)3個(gè)站(高、中、低潮區(qū)分別表示為 SD1(36°51.906′N, 122°24.980′E), SD2(36°51.899′N,122°24.966′E), SD3(36°51.898′N, 122°24.962′), 用GPS定位以便 4個(gè)季度重復(fù)取樣, 對(duì)大型底棲生物進(jìn)行調(diào)查取樣。每個(gè)取樣站分別進(jìn)行定量和定性采集。定量采集用0.25 m2的取樣框重復(fù)取樣2次(取樣深度30 cm), 用1.0 mm孔徑的樣品篩沖洗獲得大型底棲生物, 重復(fù)采樣兩次是為了減少采樣數(shù)據(jù)的偶然性。定性采集是在定量取樣站附近盡可能多地采集生物樣品, 以補(bǔ)充定量采集生物種類組成上的不足。將獲得的樣品用 75%的酒精固定后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)所獲樣品進(jìn)行挑選、種類鑒定、個(gè)體計(jì)數(shù)和稱質(zhì)量(用精度為 0.001 g的電子天平),計(jì)算其生物量和棲息密度。

大型底棲動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種類計(jì)算公式:

式中N為采泥樣品中所有種類的總個(gè)體數(shù)目,ni為第i種的個(gè)體數(shù);fi為該種在各站位出現(xiàn)的頻率;當(dāng)物種優(yōu)勢(shì)度Y＞0.02時(shí), 該種即為優(yōu)勢(shì)種。

運(yùn)用物種多樣性指數(shù)、物種均勻度指數(shù)和物種豐度指數(shù)對(duì)底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)、組成特點(diǎn)及數(shù)量動(dòng)態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

Margalef物種豐富度指數(shù)(D):D=(S-1)／log2N s

物種多樣性指數(shù)采用 Shannon-Wiener(1949)指數(shù)(H’):

物種均勻度指數(shù)(J):J=H′/log2S

S為采泥樣品中的種類總數(shù),Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中的總個(gè)體數(shù)的比值(ni/N)。

2 結(jié)果與討論

2.1 種類組成及季節(jié)變化

2.1.1 種類組成及優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查共采獲大型底棲動(dòng)物68種, 其中定量調(diào)查采到59種, 定性調(diào)查補(bǔ)充24種(表1)。群落中的優(yōu)勢(shì)類群為多毛類, 達(dá)30種, 占總數(shù)的44.12%; 其次為軟體動(dòng)物22種, 占總數(shù)的32.35%; 甲殼動(dòng)物12種, 占總數(shù)的17.65%; 其他動(dòng)物(包括腔腸動(dòng)物、紐蟲動(dòng)物、星蟲動(dòng)物和曳鰓動(dòng)物)4種, 占總數(shù)的5.88%。

在優(yōu)勢(shì)種組成方面, 葛氏囊須蟲Saccocirrus gabriellaeMarcus(優(yōu)勢(shì)度0.1211)和仙居蟲Naineris laevigata(Grube)(優(yōu)勢(shì)度0.0277)具有明顯的優(yōu)勢(shì)地位。其他常見種類還包括: 平背蜞Gaetice depressus(de Haan), 菲律賓蛤仔Ruditapes philippinarum(AdamsetReeve), 短濱螺Littorina brevicula(Philippi), 矮擬帽貝Patelloida pygmaea(Dunker), 嫁蟲戚Cellana toreuma(Reeve)和史氏背尖貝Notoacmea schrenckii(Lischke)。

2.1.2 季節(jié)變化

冬季出現(xiàn)種數(shù)最多, 為 35種; 其次為夏季, 為32種; 最后是春季和秋季, 分別為20種和19種。

種數(shù)(S)的季節(jié)變化為:S冬季＞S夏季＞S春季＞S秋季。

表2為石島大魚島村潮間帶各站各季節(jié)的大型底棲動(dòng)物種數(shù)的分布狀況。從各站種數(shù)的季節(jié)變化來看, SD2站出現(xiàn)的種數(shù)最多, 為45種, SD3站次之,為33種, SD2站和SD3站種數(shù)的季節(jié)變化均為冬季＞夏季＞春季＞秋季; SD1站出現(xiàn)的種數(shù)為 29種,種數(shù)的季節(jié)變化為夏季＞冬季＞秋季＞春季。各站種數(shù)的季節(jié)變化規(guī)律不同, 三個(gè)站共同決定種數(shù)的季節(jié)變化。

2.2 棲息密度和生物量

2.2.1 密度和生物量組成

由表 3可以看出, 調(diào)查區(qū)潮間帶大型底棲動(dòng)物總平均密度為 397.7個(gè)/m2, 其中多毛類為 330.7個(gè)/m2, 占 83.15%; 軟體動(dòng)物 44個(gè)/m2, 占 11.06%;甲殼動(dòng)物19個(gè)/m2, 占4.78%; 其他動(dòng)物4個(gè)/m2, 占1.01%。調(diào)查區(qū)各站大型底棲動(dòng)物的平均棲息密度以高潮帶最高, 為 808個(gè)/m2, 其中優(yōu)勢(shì)類群為多毛類,低潮帶最低, 為 123個(gè)/m2。以潮帶為因子相似性分析(One—way ANOSIM檢驗(yàn))表明: 調(diào)查區(qū)不同潮帶大型底棲動(dòng)物群落間的差異不顯著(R=0.056,P=0.314)。

表1 石島大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物種名錄及分布Table 1 List and distribution of macrobenthic species from the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town,Shandong Peninsula

續(xù)表

表2 石島大魚島村潮間帶各站各季節(jié)的大型底棲動(dòng)物種數(shù)Tab. 2 The seasonal species number of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town, Shandong Peninsula

由表 4可以看出, 調(diào)查區(qū)潮間帶大型底棲動(dòng)物總平均生物量為 99.874 g/m2, 其中軟體動(dòng)物為87.772 g/m2, 占 87.88%; 多毛類動(dòng)物為 7.251 g/m2,占7.26%; 甲殼動(dòng)物為2.902 g/m2, 占2.91%; 其他動(dòng)物為1.949 g/m2, 占1.95%。大型底棲動(dòng)物平均生物量則以低潮帶最高, 為122.2 g/m2, 其中軟體動(dòng)物貢獻(xiàn)最大, 占55%; 高潮帶最低, 為87.4 g/m2。

2.2.2 季節(jié)變化

表3為石島大魚島村潮間帶各站大型底棲動(dòng)物各類群的棲息密度的季節(jié)變化以及分布狀況。石島大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物的平均密度以冬季最高, 為1 296個(gè)/m2, 其次為夏季, 為172個(gè)/m2, 秋季和春季, 分別為 68個(gè)/m2和 54.67個(gè)/m2。平均密度各季節(jié)比較為:D冬季＞D夏季＞D秋季＞D春季, 高潮帶的多毛類是冬季高棲息密度的主要貢獻(xiàn)者, 棲息密度高達(dá) 3000個(gè)/m2以上。以時(shí)間為因子相似性分析(One—way ANOSIM檢驗(yàn))表明: 調(diào)查區(qū)不同季節(jié)大型底棲動(dòng)物群落間的差異不顯著(R=0.265,P=0.034)。

表4為石島大魚島村潮間帶各站大型底棲動(dòng)物各類群的生物量的季節(jié)變化以及分布狀況。石島大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物的總平均生物量以夏季最高, 為 198.445 g/m2, 其次為冬季, 為 109.167 g/m2, 秋季和春季, 分別為 51.805 g/m2和 40.079 g/m2。平均生物量各季節(jié)比較為:B夏季＞B冬季＞B秋季＞B春季, 軟體動(dòng)物的生物量是夏季平均生物量的主要貢獻(xiàn)者。

表3 石島大魚島村潮間帶各站各類群大型底棲動(dòng)物棲息密度的季節(jié)變化Tab. 3 The seasonal changes of mean abundances of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao, Shidao, Shandong Peninsula

表4 石島大魚島村潮間帶各站各類群大型底棲動(dòng)物生物量的季節(jié)變化Tab. 4 The seasonal changes of mean biomass of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao,Shidao, Shandong Peninsula

2.3 群落種類多樣性

對(duì)調(diào)查區(qū)潮間帶大型底棲動(dòng)物的多樣性指數(shù)進(jìn)行分析(表 5), 結(jié)果表明, Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、均勻度指數(shù)(D)和豐富度指數(shù)(J)在三個(gè)潮區(qū)的差異不大。調(diào)查區(qū)H’的平均值為2.446, 最大值出現(xiàn)在低潮區(qū), 為 2.743; 最小值出現(xiàn)在高潮區(qū), 為1.971。調(diào)查區(qū)D的平均值為1.821, 最大值出現(xiàn)在中潮區(qū), 為 2.13; 最小值出現(xiàn)在高潮區(qū), 為 1.558; 調(diào)查區(qū)J的平均值為0.779, 最大值出現(xiàn)在低潮區(qū), 為0.876; 最小值出現(xiàn)在高潮區(qū), 為0.709。

表5 石島大魚島村潮間帶各站大型底棲動(dòng)物物種多樣性指數(shù)的季節(jié)變化Tab. 5 The seasonal changes of three biodiversity indices including Shannon-Wiener index (H’), species richness (D)and Pielou’s evenness index (J)of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village,Shidao Town, Shandong Peninsula

對(duì)生物多樣性指數(shù)的季節(jié)變化進(jìn)行分析(表 5),結(jié)果表明,H′值夏季最高, 秋、春季次之, 冬季最低;D值夏季最高, 冬季次之, 春季最低;J值春季最高,秋、夏季次之, 冬季最低。

3 小結(jié)

本次石島大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物調(diào)查結(jié)果為總平均生物量、總平均密度和總種數(shù)分別為99.874 g/m2, 397.7個(gè)/m2, 68種, 與周邊潮間帶相比, 有很大差別(表6)。由表6可以看出, 調(diào)查時(shí)間相近的大魚島村潮間帶與乳山口西村潮間帶, 無論是種數(shù), 還是平均密度和平均生物量, 大魚島村潮間帶均遠(yuǎn)高于乳山口西村潮間帶, 原因與其底質(zhì)類型有關(guān), 砂石底質(zhì)潮間帶比砂質(zhì)底生物多樣性高。而與膠州灣潮間帶相比, 大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物的種數(shù)高于膠州灣各潮間帶, 但生物量和棲息密度遠(yuǎn)低于紅石崖潮間帶, 原因在于大型底棲動(dòng)物的種類差別較大, 紅石崖潮間帶軟體動(dòng)物是生物量和棲息密度的主要貢獻(xiàn)者, 生境的異質(zhì)性對(duì)大型底棲生物的影響較大。大魚島村潮間帶與岔尖島、大口河島、望子島和長(zhǎng)島潮間帶在種數(shù)、生物量、棲息密度以及物種多樣性指數(shù)上的差別除了與生境有關(guān)外, 還與調(diào)查時(shí)間和調(diào)查航次有關(guān)。

表6 石島大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物種數(shù)、平均密度、生物量和物種多樣性指數(shù)與周邊潮間帶的比較Tab. 6 Comparison of species number, mean abundances, mean biomass and Shannon-Wiener index (H’)of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town with adjacent intertidal zones

大魚島村潮間帶大型底棲動(dòng)物的種數(shù)、生物量和棲息密度, 在不同季節(jié)差別較大, 具體為: 種數(shù)的季節(jié)變化:S冬季＞S夏季＞S春季＞S秋季; 平均密度的季節(jié)變化:D冬季＞D夏季＞D秋季＞D春季; 平均生物量的季節(jié)變化:B夏季＞B冬季＞B秋季＞B春季。此潮間帶三個(gè)潮區(qū)的3個(gè)多樣性指數(shù)變化不大。

致謝: 課題組李寶泉、王金寶、韓慶喜、董超、王曉晨、蔡文倩、彭松耀、孫德海等參加了外業(yè)考察采集和實(shí)驗(yàn)室樣品分析、數(shù)據(jù)處理工作, 在此表示衷心感謝！

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