賈海波，曹柳燕，胡顥琰

浙江省舟山海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 舟山 316004

大型底棲生物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最重要的生物類群之一，是海洋食物鏈的重要組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)的能流和物流中也發(fā)揮著巨大的作用。大型底棲生物作為監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的一類重要指示生物，近年來(lái)在海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究中有很多報(bào)道［1-6］。長(zhǎng)江口地處我國(guó)東南沿海，是我國(guó)最大的河口，長(zhǎng)江徑流入海后與海水不斷混合，環(huán)境因子復(fù)雜多變。長(zhǎng)三角地區(qū)人口密集，工農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)達(dá)，城市生活污水和工業(yè)廢水大量排放，給長(zhǎng)江口區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力。

典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)是一種非線性多元直接梯度分析方法。它把對(duì)應(yīng)分析與多元回歸結(jié)合起來(lái)，每一步計(jì)算結(jié)果都與環(huán)境因子進(jìn)行回歸，詳細(xì)地研究物種與環(huán)境的關(guān)系［7］。不同于以前的直接梯度分析，典范對(duì)應(yīng)分析可以結(jié)合多個(gè)環(huán)境因子一起分析，包含的信息量大，結(jié)果直觀明顯，從而更好地反映群落與環(huán)境的關(guān)系［8-9］。該文應(yīng)用CANOCO4.0軟件對(duì)獲得的大型底棲生物數(shù)據(jù)與環(huán)境因子數(shù)據(jù)進(jìn)行了典范對(duì)應(yīng)分析，并繪制了物種、采樣站位分布與環(huán)境因子關(guān)系的二維排序圖，為評(píng)價(jià)長(zhǎng)江口及其鄰近海域海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)及海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 采樣方法

2009年4月對(duì)長(zhǎng)江口及其鄰近海域進(jìn)行了大型底棲生物調(diào)查，調(diào)查船為“浙海環(huán)監(jiān)”號(hào)。此次調(diào)查共設(shè)23個(gè)站位，調(diào)查區(qū)域及站位設(shè)置見(jiàn)圖1。大型底棲生物定量采樣使用靜力式采泥器QNC4-1，采樣面積為0.1 m2，每個(gè)站位采樣2次。用孔徑0.5 mm的網(wǎng)篩對(duì)樣品進(jìn)行分選。樣品保存、分類、計(jì)數(shù)及稱重均按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378—2007)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行［10］。

圖1 長(zhǎng)江口及其鄰近海域調(diào)查站位

1.2 環(huán)境因子測(cè)定

調(diào)查的環(huán)境指標(biāo)有水深(DEP)，鹽度(SAL)，懸浮物濃度(SS)，底層溶解氧(DO)，化學(xué)需氧量(COD)，磷酸鹽(PO-P)，硝酸鹽氮(NO-N)，亞硝酸鹽氮(NO-N)，氨氮(NH-N)，葉綠素a，表層沉積物中銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、砷(As)、汞(Hg)及石油類的含量。表層沉積物的采樣使用靜力式采泥器QNC4-1，樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨、過(guò)篩處理(0.149 mm)，其中Cu、Zn含量采用火焰原子吸收分析方法測(cè)定，Cd、Pb含量采用無(wú)火焰原子吸收法測(cè)定，As含量采用原子熒光法測(cè)定，Hg含量采用冷原子熒光法測(cè)定。樣品的采集、預(yù)處理、分析均按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378—2007)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行［10］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

典范對(duì)應(yīng)分析要求2個(gè)數(shù)據(jù)矩陣：一個(gè)是物種數(shù)據(jù)矩陣，一個(gè)是環(huán)境數(shù)據(jù)矩陣。該研究選擇出現(xiàn)頻度大于5%(至少有2個(gè)站位出現(xiàn))的物種，物種數(shù)據(jù)矩陣和環(huán)境數(shù)據(jù)矩陣經(jīng)過(guò)lg(x+1)轉(zhuǎn)換后，應(yīng)用Canoco 4.5軟件進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析［11-12］。

2 結(jié)果與討論

2.1 大型底棲生物群落

2．1．1 種類組成

調(diào)查共獲得大型底棲生物56種，其中多毛類36種，軟體動(dòng)物8種，甲殼類4種，棘皮動(dòng)物2種，腔腸動(dòng)物2種，魚(yú)類1種，其他種類3種，多毛類占優(yōu)勢(shì)，占總種類數(shù)的38.7%。常見(jiàn)種為雙鰓內(nèi)卷齒蠶(Aglaophamus dibranchis)、寡節(jié)甘吻沙蠶(Glycinde gurjanovoa)、索沙蠶(Lumbrinerissp．)、小頭蟲(chóng)(Capitellasp．)等。

2．1．2 生物量和豐度

長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物平均生物量為11.26 g/m2，以魚(yú)類居首(4.62 g/m2)，多毛類次之(4.11 g/m2)。生物量高值區(qū)主要出現(xiàn)在嵊泗列島附近海域及長(zhǎng)江口外側(cè)海域，其中以11站位為核心，該站位的生物量高達(dá)83.5 g/m2。長(zhǎng)江口及其鄰近海域平均豐度為237.4個(gè)/m2，以多毛類居首(216個(gè)/m2)，軟體動(dòng)物次之(9.6個(gè)/m2)。豐度高值區(qū)主要出現(xiàn)在外側(cè)海域，其中13站位的豐度值高達(dá)1 060個(gè)/m2。多毛類是調(diào)查海域的主要優(yōu)勢(shì)類群。長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物生物量和豐度均呈現(xiàn)由近岸向外海遞增的趨勢(shì)，底棲生物生物量和豐度平面分布詳見(jiàn)圖2。

圖2 長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物豐度和生物量平面分布

2.2 采樣站位與環(huán)境因子的關(guān)系

長(zhǎng)江口大型底棲生物采樣站位與環(huán)境因子的二維排序圖見(jiàn)圖3。排序圖中，前2個(gè)排序軸的特征值分別為0.578和0.483，環(huán)境因子軸與物種排序軸之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.949和0.983。2個(gè)物種排序軸近似垂直，相關(guān)系數(shù)為0.014 6。2個(gè)環(huán)境排序軸的相關(guān)系數(shù)為0。說(shuō)明排序軸與環(huán)境因子間線性結(jié)合的程度較好地反映了物種與環(huán)境之間的關(guān)系，排序的結(jié)果是可靠的。

圖3 長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物站位與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析二維排序圖

各環(huán)境因子中，在第一排序軸方向上，COD與第一排序軸呈最大正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.685 5，其次為SS(0.628 1);水深與第一排序軸呈最大負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 －0.391 2，其次為SAL(－0.293 5)。在第二排序軸方向上，水深與第二排序軸呈最大正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.643 2，其次為SAL(0.618 2);Cd與第二排序軸呈最大負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 －0.673 6，其次為 DIN(－0.659 8)。用于排序的站位主要可分為4組。

第 1 組位于 3、4、5、6、7、9、11、14、16 站位，該組站位主要位于上海沿岸海域及杭州灣。該組站位受到了重金屬和有機(jī)污染的顯著影響。第2組位于 1、2、8、13、19、20、21 站位，該組站位主要位于長(zhǎng)江口外側(cè)海域，與水深、鹽度、葉綠素a存在較大的正相關(guān)，未受到重金屬污染和有機(jī)污染的顯著影響。第3組位于12、15、17站位，12站位位于洋山港港池區(qū)，17站位位于舟山本島附近的航道區(qū)，15站位也位于航道附近。從圖3圖中數(shù)可以看出，該組站位受到各環(huán)境因子的影響均較小，僅略為傾向于受有機(jī)污染的影響，對(duì)該組站位的影響主要來(lái)自于船舶航行、港區(qū)等人為擾動(dòng)。第4組位于10、18站位，10站位位于嵊泗島附近，18站位位于普陀山島附近，該組站位受到各環(huán)境因子的影響均較小，在圖3中位于原點(diǎn)附近，未受到重金屬和有機(jī)污染的顯著影響。

2.3 大型底棲生物種類與環(huán)境因子的關(guān)系

用于典范對(duì)應(yīng)分析排序的大型底棲生物種名錄見(jiàn)表1。長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物種類與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析二維排序見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，用于排序的大型底棲生物種類主要可分為4組。

表1 長(zhǎng)江口及其鄰近海域主要大型底棲生物名錄

圖4 長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物種類與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析二維排序圖

第1組，包括1星蟲(chóng)(Sipunculasp．)、2索沙蠶(Lumbrinerissp．)、3 不倒翁蟲(chóng)(Sternaspis scutata)、5歐文蟲(chóng)(Owenia fusiformis)、7掌鰓索沙蠶(Ninoe palmata)、8 擬節(jié)蟲(chóng)(Praxillellasp．)、9 獨(dú) 指 蟲(chóng)(Aricidea fragilis)、10 稚齒蟲(chóng)(Prionospiosp．)、13雙形擬單指蟲(chóng)(Cossurella dimorpha)、15雙櫛蟲(chóng)(Ampharetesp．)、17 角海蛹(Ophelina acuminata)、18彩虹明櫻蛤(Moerella iridescens)、21鉤蝦(Gammarussp．)、22 孔 鰕 虎 魚(yú) (Trypauchen vagina)、23 倍棘蛇尾(Amphioplussp．)、24 海仙人掌(Carernulariasp．)。該組底棲生物與水深、鹽度、葉綠素存在較為顯著的正相關(guān)，而與懸浮物濃度、COD、總氮、磷酸鹽、溶解氧及沉積物中重金屬存在顯著的負(fù)相關(guān)，說(shuō)明有機(jī)污染與重金屬污染已顯著影響到該組生物的生長(zhǎng)。

第2組，包括4小頭蟲(chóng)(Capitellasp．)、6寡節(jié)甘吻沙蠶(Glycinde gurjanovoae)、11長(zhǎng)手沙蠶(Magelonasp．)、16 絲鰓蟲(chóng)(Cirratulidaesp．)，長(zhǎng)手沙蠶對(duì)重金屬污染表現(xiàn)出明顯的耐受性，小頭蟲(chóng)和絲鰓蟲(chóng)是有機(jī)污染環(huán)境的指標(biāo)生物，從圖4可以看出，小頭蟲(chóng)、絲鰓蟲(chóng)和寡節(jié)甘吻沙蠶對(duì)有機(jī)污染顯示出明顯地耐受性。

第3組，包括12雙鰓內(nèi)卷齒蠶(Aglaophamus dibranchis)、14 沙蠶(Nereissp．)，該組底棲生物位于原點(diǎn)附近，與各種環(huán)境因子均未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。

第4組，包括19豆形胡桃蛤(Nucula faba)、20圓筒原盒螺(Eocylichna cylindrella)，該組底棲生物位于圖4右側(cè)，僅與有機(jī)污染略微存在一定的相關(guān)性，而與葉綠素、水深、重金屬污染等其它環(huán)境因子沒(méi)有明顯的相關(guān)。由于該組底棲生物主要分布于12、17站位，分析認(rèn)為該組底棲生物主要受到了船舶航行、港區(qū)活動(dòng)等擾動(dòng)的影響。

在長(zhǎng)江口及其鄰近海域復(fù)雜環(huán)境因子的綜合影響下，大型底棲生物的分布呈現(xiàn)出對(duì)機(jī)污染與重金屬污染顯著的躲避趨勢(shì)，說(shuō)明長(zhǎng)江口及其鄰近海域的有機(jī)污染與重金屬污染已顯著影響到該海域大型底棲生物的生長(zhǎng)。

3 討論

彭松耀等［5］認(rèn)為，為懸浮物對(duì)光的吸收和散射導(dǎo)致透明度的下降，這些因素可能限制浮游植物的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響到以浮游植物為食的底棲動(dòng)物。這一觀點(diǎn)解釋了初級(jí)生產(chǎn)力和懸浮物濃度對(duì)長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物群落的影響。在河口海域鹽度往往是決定底棲生物群落分布的重要因子［2-4］。長(zhǎng)江口為感潮河口，鹽淡水混合時(shí)空變化明顯。長(zhǎng)江和錢(qián)塘江的大量沖淡水對(duì)長(zhǎng)江口及其鄰近海域底棲生物的影響十分顯著。水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)影響底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)及分布［13-15］，相關(guān)研究［16-18］表明，中等程度的有機(jī)質(zhì)污染會(huì)導(dǎo)致底棲生物在物種豐富度、豐度和生物量方面都高于受高度污染或低水平有機(jī)質(zhì)污染的區(qū)域。隨著近岸海域重金屬污染的日益加重，表層沉積物中重金屬的含量已成為影響大型底棲生物生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子［3，19］。通過(guò)攝食和組織吸收，環(huán)境中的重金屬元素進(jìn)入大型底棲生物體內(nèi)，并通過(guò)食物鏈逐級(jí)傳遞、富集，對(duì)海域生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定乃至人類健康構(gòu)成較大威脅。

影響底棲生物的環(huán)境因子除該文所研究的之外，還有很多，如溫度、底質(zhì)環(huán)境、人為捕撈和養(yǎng)殖、海流、沉積速率、pH等，這些因素之間往往相互作用，共同作用于底棲生物［1］。而且，由于現(xiàn)實(shí)中環(huán)境因子的復(fù)雜性及其與生物之間的協(xié)同、拮抗等作用，很難對(duì)污染物與生物之間的作用方式進(jìn)行“量-效”關(guān)系分析［6］。因此，作為一次調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，僅能做出初步推測(cè)，為更深入的研究打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

1)此次調(diào)查共鑒定大型底棲生物56種，多毛類為主要類群，其次為軟體動(dòng)物。平均生物量為11.26 g/m2，以魚(yú)類居首，多毛類次之。平均豐度為237.4個(gè)/m2，以多毛類居首，軟體動(dòng)物次之。生物量、豐度均呈現(xiàn)由近岸向外海遞增的趨勢(shì)。

2)CCA分析顯示，大型底棲生物的分布呈現(xiàn)出對(duì)有機(jī)污染與重金屬污染顯著的躲避趨勢(shì)，表明有機(jī)污染與重金屬污染已顯著影響該海域大型底棲生物的生長(zhǎng)。而小頭蟲(chóng)、寡節(jié)甘吻沙蠶、長(zhǎng)手沙蠶和絲鰓蟲(chóng)對(duì)有機(jī)污染和重金屬污染展現(xiàn)出較強(qiáng)的的耐受性。

3)水深、鹽度、初級(jí)生產(chǎn)力和有機(jī)質(zhì)、重金屬污染是影響長(zhǎng)江口及其鄰近海域大型底棲生物群落的主要環(huán)境因子。今后需要積累更多資料，進(jìn)一步研究該海域大型底棲生物與環(huán)境因子間的響應(yīng)規(guī)律。

［1］李寶泉，李新正，于海燕，等．膠州灣底棲軟體動(dòng)物與環(huán)境因子的關(guān)系［J］．海洋與湖沼，2005，36(3)：193-198．

［2］羅民波．長(zhǎng)江河口底棲動(dòng)物群落對(duì)大型工程的響應(yīng)與生態(tài)修復(fù)研究［D］．上海：華東師范大學(xué)，2008．

［3］厲紅梅，李適宇，蔡立哲．深圳灣潮間帶底棲動(dòng)物群落與環(huán)境因子的關(guān)系［J］．中山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，42(5)：93-96．

［4］Ysebaert T，Peter M J．Spatial and temporal variation in benthic macrofauna and relationships with environmental variables in an estuarine，intertidal softsediment environment［J］．Marine Ecology Progress Series，2002，244：105-124．

［5］彭松耀，賴子尼，蔣萬(wàn)祥，等．珠江口大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)及影響因子研究［J］．水生生物學(xué)報(bào)，2010，34(6)：1 179-1 189．

［6］王瑜，劉錄三，劉存歧，等．渤海灣近岸海域春季大型底棲動(dòng)物群落特征［J］．環(huán)境科學(xué)研究，2010，23(4)，430-436．

［7］Ter B C．Canonical correspondence analysis：a new eigenvector method formultivariate directanalysis［J］．Ecology，1986，67(5)：1 167-1 179．

［8］張金屯．植被與環(huán)境關(guān)系的分析II：CCA和DCCA限定排序［J］．山西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1992，15(3)：292-298．

［9］欒青衫，孫軍，宋書(shū)群等．長(zhǎng)江口夏季浮游植物群落與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2007 ，31(3)：445-450．

［10］GB 17378—2007 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第7部分［S］．

［11］Ter B C，Smilauer P．CANOCO reference manual and user’s guide to Canoco for Windows：software for Canonical community ordinatio．Microcomputer Power［M］，Ithaca，New York，1998．

［12］Ng S L．Sin F S．A diatom model for inferring sea level change in the coastal waters of Hong Kong［J］．Journal of Paleoliminology，2003，30，427-440．

［13］劉錄三，鄭丙輝，李寶泉等．長(zhǎng)江口大型底棲動(dòng)物群落的演變過(guò)程及原因探討［J］．海洋學(xué)報(bào)，2012，34(3)：134-145．

［14］賈海波，胡顥琰，唐靜亮，等．陸源有機(jī)污染對(duì)舟山海域大型底棲生物分布的影響［J］．中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，27(5)：65-69．

［15］Beukema J J．Changes in composition of bottom fauna of a tidal-flat area during a period of eutrophication［J］．Marine Biology，1991，111(2)：293-301．

［16］Pearson T H，Rosenberg R．Macrobenthic succession in relation to organic enrichment and pollution of the marine environment［J］．Oceanography and Marine Biology，An Annual Review，1978，16：229-311．

［17］Dauer D M，Conner W G．Effects of moderate sewage input on benthic polychaete populations［J］．Estuary，Coastaland Marine Sciences，1980，10：335-346．

［18］Ferraro S P，Swartz R C，Cole F A，et al．Temporal changes in the benthos along a pollution gradient：discriminating the effects of natural phenomena from sewage industrial wastewater effects［J］．Estuary，Coastal and Shelf Sciences，1991，33：383-407．

［19］賈海波，胡顥琰，唐靜亮，等．長(zhǎng)江口及其鄰近海域表層沉積物中重金屬含量對(duì)大型底棲生物的影響［J］．海洋環(huán)境科學(xué)，2011，30(6)：809-813．