劉 蓮, 任 敏, 華敏敏, 王玉初, 曹 維, 楊耀芳, 邱武生

(國(guó)家海洋局 寧波海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 浙江寧波 315012)

海洋浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級(jí)生產(chǎn)者, 也是海洋食物鏈的重要組成部分[1], 它不僅為魚(yú)類仔稚期、甲殼動(dòng)物和軟體動(dòng)物提供食物和必需的營(yíng)養(yǎng)成分, 并且可以用來(lái)指示海洋水體的質(zhì)量[2-3]。象山港是多種海洋生物繁殖、索餌和肥育的優(yōu)良場(chǎng)所, 也是浙江省發(fā)展海水養(yǎng)殖和海洋經(jīng)濟(jì)的重要港灣之一。本調(diào)查海域位于象山港西部海域, 即象山港兩大電廠以西的港灣底部海域, 受熱電廠的影響相對(duì)較為明顯, 區(qū)域位置敏感, 水體交換能力差, 生態(tài)環(huán)境較為脆弱。有關(guān)象山港浮游植物的研究有不少報(bào)道[4-7], 對(duì)象山港浮游植物自然生態(tài)研究的資料也不少, 如20世紀(jì)80年代開(kāi)展的浙江省海岸帶調(diào)查[8]、象山港海灣志補(bǔ)充調(diào)查[9]以及 2001年開(kāi)展的象山港環(huán)境容量及總量控制研究[10]等大型綜合調(diào)查, 尤其是隨著幾年來(lái)象山港海洋開(kāi)發(fā)力度的不斷加大如電廠建設(shè)等, 海洋工程前、后的海洋環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)化專項(xiàng)調(diào)查[11-13]也不斷在開(kāi)展, 這些報(bào)道和專項(xiàng)研究報(bào)告對(duì)象山港各個(gè)時(shí)期及不同季節(jié)的浮游植物種類組成及數(shù)量分布進(jìn)行了相關(guān)分析, 為本文的研究奠定了良好基礎(chǔ)。本文著重對(duì)象山港電廠以西海域夏季浮游植物種類組成及年際變化進(jìn)行研究,同時(shí)在研究外界理化因子對(duì)該海域浮游植物種類組成和分布影響時(shí)利用了數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法, 這不僅豐富了浮游植物生態(tài)學(xué)的內(nèi)容, 而且為今后港灣生態(tài)學(xué)尤其是熱(核)電廠建設(shè)與海洋生態(tài)效應(yīng)研究提供可比資料, 同時(shí)也為海洋資源的保護(hù)、開(kāi)發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 采樣站位Fig. 1 Sampling stations

1 材料和方法

2006～2008年夏季(7～8月), 對(duì)象山港西部海域(121°37′E、29°40′N 以西)進(jìn)行了樣品采集, 采樣點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖1。浮游植物的樣品采集和室內(nèi)處理按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》第7部分: 近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測(cè)(GB 17378.7-2007)進(jìn)行, 用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)口內(nèi)徑37cm、網(wǎng)口面積0.1 m2、網(wǎng)圈直徑為10 mm的圓鋼條、全長(zhǎng)140 cm)自底至表垂直拖曳采集。所獲樣本均經(jīng)5%福爾馬林溶液固定后, 再進(jìn)行分類與鑒定。

2 結(jié)果與討論

2.1 種類組成及生態(tài)類群

根據(jù) 3年來(lái)夏季象山港西部海域采集的樣本,經(jīng)初步分析, 共獲得浮游植物 54種, 其中硅藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 為47種, 約占總種數(shù)的87%; 其他為甲藻3種、藍(lán)藻1種和淡水藻2種。根據(jù)種類的生態(tài)習(xí)性區(qū)分, 可大體分為如下三大生態(tài)類群。

2.1.1 河溪淡水性生態(tài)類群

屬本生態(tài)類群的種類有斜生柵列藻(Scenedsmus obliquus)、近似針桿藻(Approximate synedra), 該藻類由山溪河川的淡水輸入, 但由于象山港的鹽度較高,不適于淡水種類的生存, 故該種類的現(xiàn)存量不高。

2.1.2 外洋性廣布種

屬本生態(tài)類群的種類主要有虹彩圓篩藻(Coscinodiscus oculs-iridis)、豪豬棘冠藻(Corethron hystrix)、并基角毛藻(Chaetoceros decipiens)等, 這些種類的現(xiàn)存量也不高。

2.1.3 沿岸內(nèi)灣性種

本生態(tài)類群出現(xiàn)的種類最多, 現(xiàn)存量最大, 決定象山港浮游植物總數(shù)量分布和變動(dòng)的影響重要優(yōu)勢(shì)種均屬本類群, 它們的多數(shù)種類是象山港土生土長(zhǎng)的, 也有一些種類是浙江沿岸流輸入, 或已在象山港定居生長(zhǎng)[4]。屬本類群的主要優(yōu)勢(shì)種有丹麥細(xì)柱藻(Leptocylindrus danicus)、緊密角管藻(Cerataulina compacta)、中肋骨條藻(Skeletonema costatum)、瓊氏圓篩藻(Coscynodiscus jondsiarus)、洛氏菱形藻(Nitzschia lorenziana)等。

2.2 種類分布及與環(huán)境因子的相關(guān)性

海水中浮游植物的種類組成、分布及現(xiàn)存量與環(huán)境因子是密切相關(guān)的, 其生長(zhǎng)繁殖除受自身的生物學(xué)特性影響外, 還受到周圍環(huán)境因素如水動(dòng)力條件、水溫、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽等因素的影響[14-17]。

2.2.1 水溫、鹽度和透明度與種類分布

水溫也是影響浮游植物種類分布的重要環(huán)境因素之一, 夏季主要為偏暖性、暖水性和廣溫性種類,如掌狀冠蓋藻(Stephanopyxis palmeriana)、緊密角管藻、中肋骨條藻, 調(diào)查期間水溫平均值為 30.4～31.2℃。鹽度對(duì)港灣浮游生物種類分布的影響僅表現(xiàn)為沿岸流的作用使港灣區(qū)處于低鹽狀態(tài), 從而阻隔了高鹽性種類向?yàn)硟?nèi)進(jìn)入, 根據(jù)3年的調(diào)查結(jié)果, 調(diào)查海域夏季水體中的鹽度平均值為24.5～28.3, 外海性種類主要分布在主港海域(s17、s25測(cè)站), 港底(s21、s24測(cè)站)則無(wú)分布。生活在兩港灣的種類一般都具有適應(yīng)低鹽性或廣鹽性的特點(diǎn), 如丹麥細(xì)柱藻、緊密角管藻、瓊氏圓篩藻、中肋骨條藻、羅氏角毛藻(Chaetoceros lauderi.)、異常角毛藻(Chaetoceros insignis)等。

對(duì)調(diào)查海域水溫、鹽度、透明度與種類分布的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn), 結(jié)果如表1所示。表1中的分析結(jié)果表明水溫、鹽度與浮游植物種類數(shù)的相關(guān)性不顯著, 但存在正相關(guān)的趨勢(shì), 這表明水溫、鹽度從生態(tài)習(xí)性角度對(duì)該海域浮游植物的種類組成、結(jié)構(gòu)有一定的影響, 但對(duì)其種類數(shù)的多少則影響不顯著。透明度與浮游植物種類數(shù)存在顯著的正相關(guān)效應(yīng), 說(shuō)明透明度是影響該海域浮游植物種類組成的重要環(huán)境因子。

2.2.2 化學(xué)需氧量、營(yíng)養(yǎng)鹽與種類數(shù)的相關(guān)性

從表 1還可知, 浮游植物種類數(shù)與化學(xué)需氧量和活性磷酸鹽呈顯著的負(fù)相關(guān), 與無(wú)機(jī)氮相關(guān)性不顯著, 但存在負(fù)相關(guān)的趨勢(shì), 且對(duì)浮游植物種類數(shù)影響程度為: 化學(xué)需氧量＞活性磷酸鹽＞無(wú)機(jī)氮。

象山港營(yíng)養(yǎng)鹽含量的變化, 除浮游植物消耗外,主要受長(zhǎng)江和錢塘江沖淡水為主的浙江沿岸流、臺(tái)灣暖流和沿岸山川小溪等地表徑流注入的共同影響,象山港水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量十分豐富, 并長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[18]。浮游植物生長(zhǎng)與繁殖需不斷消耗水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 因此水體中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 一方面可為浮游植物的生長(zhǎng)繁殖提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]; 而另一方面又將在其他條件如水文(水溫、海流)、氣象、重金屬痕量元素、維生素腐殖質(zhì)類有機(jī)物等環(huán)境要素的促進(jìn)作用下, 易引起浮游植物中的某些種類異常繁殖, 使得種類數(shù)急劇下降, 優(yōu)勢(shì)度明顯上升, 種類組成趨向單一化, 從而導(dǎo)致赤潮的發(fā)生。從環(huán)境因子與種類數(shù)的相關(guān)性分析表明, 透明度和化學(xué)需氧量對(duì)浮游植物種類數(shù)影響最大, 其次為活性磷酸鹽, 無(wú)機(jī)氮、鹽度、水溫相對(duì)較小, 這從另一側(cè)面也反映了導(dǎo)致該海域某種浮游植物種類異常繁殖或引發(fā)赤潮的環(huán)境制約因子主要為透明度、化學(xué)耗氧量和活性磷酸鹽, 透明度為水文指標(biāo), 化學(xué)耗氧量是反映水體受有機(jī)物污染程度的一個(gè)重要指標(biāo), 活性磷酸鹽為營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo),這一結(jié)果與顧新根等[4]“引起象山港浮游植物異常繁殖形成赤潮的條件, 除氮磷外, 必然還存在著如水文氣象、重金屬、有機(jī)質(zhì)、油類等環(huán)境要素的促進(jìn)作用”研究結(jié)論相一致。同時(shí), 活性磷酸鹽的環(huán)境制約作用大于無(wú)機(jī)氮, 也表明了磷為調(diào)查海域浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽限制因子, 這與以往的研究成果[19-21]亦相一致。

表1 種類數(shù)與環(huán)境因子相關(guān)性Tab. 1 Correlations between species number of phytoplankton and environmental factors

與鹽度相關(guān)性檢驗(yàn):r=0.561,t=2.622,t＜t0.05, 相關(guān)性不顯著; 與水溫相關(guān)性檢驗(yàn):r=0.204,t=0.806,t＜t0.05, 相關(guān)性不顯著; 與透明度相關(guān)性檢驗(yàn):r=0.765,t=4.597,t＞t0.05, 顯著正相關(guān); 與化學(xué)需氧量相關(guān)性檢驗(yàn):r=-0.751,t=4.411,t＞t0.05, 顯著負(fù)相關(guān);與無(wú)機(jī)氮相關(guān)性檢驗(yàn):r=-0.231,t=0.843,t＜t0.05, 相關(guān)性不顯著; 與活性磷酸鹽相關(guān)性檢驗(yàn):r=-0.590,t=2.830,t＞t0.05, 顯著負(fù)相關(guān)。

2.3 種類數(shù)變化及討論

表2列出了象山港西部海域浮游植物種類不同時(shí)期的觀測(cè)結(jié)果。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn), 20世紀(jì)80年代末調(diào)查海域夏季浮游植物種類數(shù)亦相對(duì)較少, 10年之后, 該海域浮游植物種類數(shù)呈明顯的增加趨勢(shì), 這與水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)逐漸加重的變化趨勢(shì)相符[18],也與黃秀清等[10]“象山港浮游植物總量2001年比20年前增加了一個(gè)數(shù)量級(jí), 也是象山港富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)的一個(gè)佐證”的觀點(diǎn)相一致, 尤其是2006年其觀測(cè)值達(dá)到最高峰。隨后兩年, 2007年和2008年又呈逐年下降趨勢(shì), 且與 2006年相比, 下降幅度較大, 種類總數(shù)和優(yōu)勢(shì)種均明顯減少。之后幾年(2009年、2010年), 該海域浮游植物種類數(shù)又呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì)。因此, 象山港西部海域浮游植物種類存在明顯的波動(dòng)變化。

本調(diào)查海域是處于象山港兩大電廠以西的港灣底部海域, 區(qū)域位置較為敏感, 水體交換能力差, 生態(tài)環(huán)境較為脆弱。電廠溫排水熱效應(yīng)對(duì)受納海域生態(tài)環(huán)境的影響, 許多學(xué)者已做過(guò)大量的研究[22-27], 研究結(jié)果表明, 一般來(lái)說(shuō), 當(dāng)水體適度增溫時(shí)(ΔT≤3℃),群落中種類數(shù)增加, 但隨著增溫幅度的加大, 浮游植物種類數(shù)逐漸減少, 這主要是由于某些浮游植物無(wú)法耐受升高的溫度, 生長(zhǎng)繁殖受到抑制, 甚至導(dǎo)致死亡。廖一波等在2005年采用熱效應(yīng)模擬冬、夏兩季溫度對(duì)象山港浮游植物的影響研究中指出“夏季(自然水溫為 28℃)實(shí)驗(yàn)溫度超過(guò) 36℃, 冬季(自然水溫為 12℃)實(shí)驗(yàn)溫度超過(guò) 34℃時(shí), 浮游植物種類數(shù)和細(xì)胞密度均急劇減少”。象山港兩電廠運(yùn)營(yíng)后多年來(lái)的專項(xiàng)跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示[12-13], 廠址前沿附近海域工程運(yùn)營(yíng)前、運(yùn)營(yíng)初期(2006年、2007年)浮游植物種類數(shù)下降明顯, 減少幅度 30%～40%, 與本次觀測(cè)結(jié)果基本一致。而后(2008～2010年), 電廠附近海域浮游植物種類數(shù)年際差異逐漸降低, 同時(shí)呈現(xiàn)一定的波動(dòng)狀態(tài), 這也表明電廠前沿海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)尚未穩(wěn)定。

同時(shí)也有研究顯示, 象山港浮游植物的季節(jié)變動(dòng)極為劇烈[4], 年高峰出現(xiàn)在秋末冬初(11～12和 1月)、次高峰出現(xiàn)在夏季(7月), 一年內(nèi)雖出現(xiàn)兩次高峰, 但秋、冬季高峰要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于夏季次峰, 其變動(dòng)規(guī)律較為獨(dú)特, 也不同于以春季為年高峰、秋季為次高峰的典型溫帶雙周期型的變動(dòng)形式。因此表2中幾個(gè)不同時(shí)期的浮游植物種類數(shù)變化特征, 這或許是不同年份的正常波動(dòng)或處于生物周期的低谷[6],也或許是調(diào)查月份之間的差異所致, 還有待進(jìn)一步探討。

表2 象山港西部海域夏季浮游植物種類不同時(shí)期的比較情況Tab. 2 Species number of phytoplankton in western Xiangshan Bay at several time points in summer

3 結(jié)論

(1)根據(jù)2006年～2008年夏季象山港西部海域的海洋調(diào)查資料, 共獲得浮游植物 54種, 其中硅藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 為 47種, 約占總種數(shù)的 87%; 其他為甲藻3種、藍(lán)藻1種和淡水藻2種。根據(jù)種類的生態(tài)習(xí)性區(qū)分, 大致可分為河溪淡水性、外洋性廣布種和沿岸內(nèi)灣性三大生態(tài)類群, 優(yōu)勢(shì)種主要有丹麥細(xì)柱藻、緊密角管藻、中肋骨條藻、瓊氏圓篩藻等。

(2)從環(huán)境因子與種類數(shù)的相關(guān)性分析表明, 對(duì)浮游植物種類數(shù)量影響最大的為透明度和化學(xué)需氧量, 其次為活性磷酸鹽, 無(wú)機(jī)氮、鹽度、水溫相對(duì)最小。浮游植物種類數(shù)與水溫、鹽度的相關(guān)性不顯著,但存在正相關(guān)的趨勢(shì), 與透明度存在顯著的正相關(guān),與化學(xué)需氧量和活性磷酸鹽呈顯著的負(fù)相關(guān), 與無(wú)機(jī)氮相關(guān)性不顯著, 但存在負(fù)相關(guān)的趨勢(shì)。

(3)與歷史資料的對(duì)比, 調(diào)查海域浮游植物種類數(shù)存在明顯年際差異。20世紀(jì)80年代末調(diào)查海域夏季浮游植物種類數(shù)相對(duì)較少, 10年之后呈明顯的增加趨勢(shì), 2006年達(dá)到最高峰。隨后兩年, 尤其是象山港兩電廠運(yùn)營(yíng)初期, 調(diào)查海域浮游植物種類數(shù)呈逐年下降趨勢(shì), 且下降幅度較大, 與 2006年相比下降幅度達(dá)30%～40%, 而后(2009年、2010年)又呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì), 表明調(diào)查海域夏季浮游植物種類數(shù)仍處于波動(dòng)狀態(tài)。

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