張曉舉，馮春輝，王丕波，溫若冰

（1.國(guó)家海洋局北海海洋工程勘察研究院，山東 青島 266003；2.國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 青島 266033）

遼河水系流域面積21.90萬km2，多年平均徑流量126億m3，是遼東灣流量最大的入海水系。遼河陸源物質(zhì)的持續(xù)輸入對(duì)遼東灣北部海域的富營(yíng)養(yǎng)化程度及海洋生態(tài)系統(tǒng)有著重大的影響（曲麗梅等，2006；雷坤等，2007）。近年來，許多學(xué)者對(duì)遼河口的水質(zhì)環(huán)境展開了一系列理化水平的調(diào)查研究（王繼龍等，2004a；田金等，2007；王毅等，2001；王繼龍等，2004b），然而理化監(jiān)測(cè)只能測(cè)出污染物濃度和瞬時(shí)水質(zhì)情況，污染物的毒性強(qiáng)度和持久性污染效應(yīng)通過水生生物的監(jiān)測(cè)才更為合理。浮游動(dòng)物是初級(jí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的重要組成部分（宋星宇等，2004），是海洋生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，浮游動(dòng)物的研究在河口生態(tài)系統(tǒng)研究中占有十分重要的意義（李開枝等，2007）。浮游動(dòng)物的分布及群落特征能對(duì)棲息環(huán)境的改變做出敏感反應(yīng)（Chang et al，2009；王文杰，2011），可以在一定程度上客觀反映海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。為客觀反映遼河口海域生態(tài)環(huán)境狀況，揭示河口海域浮游動(dòng)物群落的演變規(guī)律，了解浮游動(dòng)物在河口生態(tài)系統(tǒng)中的功能，于2010年秋季對(duì)遼河口海域浮游動(dòng)物的種類組成、空間分布、生物量及多樣性等生態(tài)學(xué)特征進(jìn)行了研究，并結(jié)合有關(guān)理化指標(biāo)分析了其與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系，探討了遼河口海域影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的因素，可為河口水環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)的管理信息，同時(shí)為研究該海域浮游動(dòng)物的長(zhǎng)期演變提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位與樣品采集

于2010年10月進(jìn)行遼河口海上調(diào)查工作，沿遼河徑流方向設(shè)置3條斷面共10個(gè)監(jiān)測(cè)站位（圖1），站位水深在2～11m之間。浮游動(dòng)物取樣采用淺水Ⅰ、Ⅱ型浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)目口徑0.160mm，網(wǎng)長(zhǎng)140mm）于各站自水體底層至表層垂直拖取樣品用5%福爾馬林溶液固定保存。生物量按Ⅰ型網(wǎng)樣品稱重，豐度按Ⅱ型網(wǎng)樣品計(jì)數(shù)，浮游植物取樣用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)，浮游動(dòng)物、浮游植物樣品浮游動(dòng)物的處理按照《海洋調(diào)查規(guī)范第六部分：海洋生物調(diào)查》 （GB 12763.6－2007）要求的方法進(jìn)行。環(huán)境要素的調(diào)查與之同步，調(diào)查方法按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第4部分：海水分析》 （GB 17378.4-2007）的要求進(jìn)行。

1.2 分析方法

采用Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef豐度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)分析浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)。

Shannon－Wiener多樣性指數(shù)：

富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)：

式中：ni為第i種的個(gè)體數(shù)量；Pi=ni/N，N為采集樣品種的所有種類總個(gè)體數(shù)；S為采集樣品的種類總數(shù)。F為該種出現(xiàn)的頻率。COD、CDIN、CDIP分別為化學(xué)需氧量（mg/L）、無機(jī)氮（μg/L）、無機(jī)磷（μg/L）含量，E≥1即為富營(yíng)養(yǎng)化。

根據(jù)同步觀測(cè)到的水溫、鹽度、DO、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等數(shù)據(jù)，采用Primer5.0完成了環(huán)境因子的主成分分析（PCA），并利用BIOEN分析得出各環(huán)境因子與浮游動(dòng)物群落的相關(guān)系數(shù)，再通過BVSTEP分析來選擇能夠解釋群落結(jié)構(gòu)的最佳環(huán)境因子組合。構(gòu)建Bray-Curtis相似性矩陣，據(jù)此對(duì)浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行聚類分析。

圖1 遼河口浮游動(dòng)物調(diào)查站位分布

2 結(jié)果

2.1 種類組成

調(diào)查共鑒定浮游動(dòng)物17種（表1），其中橈足類6種，水螅水母5種，被囊類2種，管水母、櫛水母、毛顎類及原生動(dòng)物各1種，另外還有浮游幼體10類。橈足類、被囊類是浮游動(dòng)物的主要類群（表1）。根據(jù)浮游動(dòng)物對(duì)溫鹽適應(yīng)性不同的生態(tài)及地理分布特點(diǎn)，浮游動(dòng)物種類可歸為2種生態(tài)類型（尹健強(qiáng)等，2008；宋倫等，2010；尹健強(qiáng)等，2003）：（1）廣溫廣鹽生態(tài)類型。這一類群廣泛分布于我國(guó)各海域，可以適應(yīng)較大幅度的溫鹽變化，在調(diào)查海域浮游動(dòng)物總量中占很大比例，也是調(diào)查海域的優(yōu)勢(shì)類群。主要代表種有小擬哲水蚤（Paracalanus parvus）、中 華哲水蚤 （Calanus sinicus）、長(zhǎng)尾住囊蟲 （Oikopleura longicauda）等，其中小擬哲水蚤是本次調(diào)查的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。（2）廣溫低鹽生態(tài)類型。該生態(tài)類群主要分布在鹽度較低的沿岸水域及河口附近，是調(diào)查海區(qū)種類最多的生態(tài)類群，部分種類在豐度上也占有一定優(yōu)勢(shì)。代表種包括夜光蟲（Noctiluca scintillans）、真刺唇角水蚤 （Labidocera euchaeta）、強(qiáng)壯箭蟲（Sagittacrassa）、異體住囊蟲（Oikopleuradioica）等。

表1 遼河口及鄰近海域浮游動(dòng)物種類組成

表2 秋季浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種

2.2 數(shù)量分布

調(diào)查海域浮游動(dòng)物豐度在（1.42～4.86）×104ind./m3之間，平均為3.06×104ind./m3，最高值出現(xiàn)在10號(hào)站，該站有發(fā)現(xiàn)大量小擬哲水蚤，豐度高達(dá)3.52×104ind./m3；最低值位于河口處的2號(hào)站，小擬哲水蚤數(shù)量豐度僅0.56×104ind./m3，小擬哲水蚤數(shù)量豐度的減少是該站豐度較低的主要原因。浮游動(dòng)物豐度受控于優(yōu)勢(shì)種小擬哲水蚤的數(shù)量分布，其平面分布呈現(xiàn)自南向北漸低的趨勢(shì)，低值區(qū)位于河口附近。

生物量變化范圍在69.4-228.1mg/m3之間，平均為147.6mg/m3。最高值出現(xiàn)在2號(hào)站，最低值位于9號(hào)站。河口附近是高值區(qū)，低值區(qū)位于調(diào)查區(qū)中部，生物量與豐度的平面分布趨勢(shì)并不一致，豐度最低的2號(hào)站生物量反而最高，該站中小型浮游動(dòng)物較少而體型較大的強(qiáng)壯箭蟲、針刺唇角水蚤等相對(duì)較多是該站高生物量低豐度的主要原因。體型較大的大中型浮游動(dòng)物的分布是影響浮游動(dòng)物群落生物量的決定性因素。

圖2 浮游動(dòng)物豐度及生物量平面分布

2.3 浮游動(dòng)物群落分析

調(diào)查海域浮游動(dòng)物多樣性水平較低，多樣性指數(shù)的范圍在1.39（2號(hào)站）～2.66（4號(hào)站）之間，平均值為1.90，最高值位于2號(hào)站，最低值位于4號(hào)站。多樣性指數(shù)的平面分布趨勢(shì)與生物量的分布趨勢(shì)大致相似，河口附近為多樣性指數(shù)的高值區(qū)。小擬哲水蚤優(yōu)勢(shì)減少，豐度分布相對(duì)均勻是河口多樣性水平較高的直接原因。均勻度的變化范圍在0.38～0.74之間，平均值為0.51。小擬哲水蚤的優(yōu)勢(shì)對(duì)調(diào)查海域多樣性指數(shù)和均勻度的分布產(chǎn)生了明顯的影響。

聚類分析和MDS標(biāo)序的結(jié)果表明，調(diào)查海域浮游動(dòng)物的群落相似性較高（圖3），調(diào)查時(shí)段遼河對(duì)浮游動(dòng)物群落的影響體現(xiàn)在河口區(qū)域。浮游動(dòng)物群落可在80%相似度上可分為兩個(gè)類群：類群Ⅰ位于河口處，包括1、2號(hào)站，該類群受遼河徑流影響較為明顯，以廣溫低鹽性種如真刺唇角水蚤為主要組成部分，這些種類個(gè)體較大，數(shù)量較高，而調(diào)查海域優(yōu)勢(shì)種小擬哲水蚤在該類群中數(shù)量相對(duì)較低，導(dǎo)致該類群豐度低而生物量較高。多樣性指數(shù)平均2.43，是調(diào)查海域多樣性指數(shù)的高值區(qū)。類群Ⅱ?yàn)?～10號(hào)站，該類群以小擬哲水蚤、中華哲水蚤、長(zhǎng)尾住囊蟲等廣溫廣鹽性種類為主要組成種類。中小型浮游動(dòng)物小擬哲水蚤的大量分布導(dǎo)致了該類群浮游動(dòng)物的豐度較高而生物量相對(duì)較低。該類群豐度平均值為3.35×104ind./m3，多樣性指數(shù)平均1.77，與同季節(jié)遼東灣北部的總體水平十分接近（宋倫等，2010），說明該群落與遼東灣北部海域的浮游動(dòng)物群落相似，遼河徑流對(duì)該類群的影響有限。從多樣性水平的高低判斷遼河徑流對(duì)群落Ⅰ的影響表現(xiàn)為正邊緣效應(yīng)（Lian etal，2000）。河口區(qū)復(fù)雜的環(huán)境條件及高度空間異質(zhì)性為浮游動(dòng)物提供了更廣闊的生存空間可能是群落Ⅰ浮游生物種類多樣性較高的原因之一。

2.4 浮游動(dòng)物數(shù)量與環(huán)境因素的關(guān)系

圖3 浮游動(dòng)物系統(tǒng)聚類分析（左）及非參數(shù)多變量標(biāo)序分析（右）結(jié)果

調(diào)查海域富營(yíng)養(yǎng)化水平（E）在1.8～11.7之間（表2、表3），平均值為6.9，與該海域歷史資料比較（王繼龍等，2004）基本處于同一水平，富營(yíng)養(yǎng)化程度較高。主成分分析的結(jié)果表明，調(diào)查海域環(huán)境差異較明顯，在2個(gè)主成分上得到較好的分化，第一主成分負(fù)載值較高的分別是鹽度、磷酸鹽和總氮（表3、表4），PC1軸自左向右反映了水體營(yíng)養(yǎng)鹽的逐漸增加和鹽度的逐漸減少。第二主成分負(fù)載較高的是葉綠素a的含量和懸浮物含量，PC2軸自下而上反映了葉綠素a和懸浮物含量的逐漸增加（圖4）。第一和第二主成分分別解釋了總環(huán)境變量變異的48.5%、16.8%，總解釋率達(dá)65.3%。無機(jī)氮與磷酸鹽分布呈南低北高的趨勢(shì)，均與鹽度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.768（P<0.01）和-0.721（P<0.05），說明遼河徑流是無機(jī)氮和磷酸鹽的主要來源，是導(dǎo)致調(diào)查海域環(huán)境差異的主要原因。

表3 調(diào)查海域水質(zhì)參數(shù)

表4 調(diào)查海區(qū)主要環(huán)境因子主成分分析

浮游動(dòng)物生物量與鹽度、無機(jī)氮之間呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.712和0.697；豐度與理化因子間沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，而與浮游植物數(shù)量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)-0.921。BIOENV分析得出鹽度、無機(jī)氮是影響浮游動(dòng)物生物量分布的主要環(huán)境因子。豐度與浮游植物的極顯著相關(guān)說明生物因素也是影響浮游動(dòng)物數(shù)量分布的因素之一。

遼河口徑流的輸入不但對(duì)浮游動(dòng)物的數(shù)量分布產(chǎn)生了影響，也體現(xiàn)在群落特征上。由于半咸水種隨著沖淡水向外海推移并在外海短暫性出現(xiàn)，河口下游多樣性指數(shù)通常較高（Kibirige et al，2003；Taylor etal，2003；劉守海等，2013；吳玲玲等，2012）。而本次調(diào)查河口下游反而是多樣性的低值區(qū)。這種現(xiàn)象的成因主要有：

（1）調(diào)查時(shí)段遼河徑流量較小，低鹽水對(duì)浮游動(dòng)物的影響局限于河口處，河口的正邊緣效應(yīng)僅在河口附近有所體現(xiàn)。低鹽水與海水混合提高了混合區(qū)域的空間異質(zhì)性，為提高該區(qū)域生物多樣性提供了基礎(chǔ) （Alan etal，1994）。

（2）河口處復(fù)雜的水文條件和惡劣的光照條件降低了小擬哲水蚤的優(yōu)勢(shì)（韓希福等，2001），使浮游動(dòng)物的數(shù)量分布更加均勻，提高了浮游動(dòng)物群落的多樣性水平。結(jié)合聚類分析和BIOENV分析的結(jié)果，說明遼河沖淡水通過鹽度對(duì)浮游動(dòng)物群落構(gòu)成和分布產(chǎn)生的影響十分顯著，但這種影響局限在河口區(qū)域。

圖4 調(diào)查海區(qū)環(huán)境因子主成分分析排序圖

3 結(jié)論

（1）遼河口海域共發(fā)現(xiàn)17種浮游動(dòng)物及10種幼體，群落組成以橈撓足類和被囊類浮游動(dòng)物為主，浮游動(dòng)物群落可劃分為廣溫廣鹽群落和分布于河口處的廣溫低鹽群落，其中廣溫廣鹽性種類是浮游動(dòng)物群落的主要組成部分，近岸河口處則以廣溫低鹽性種類為主要組成類群。強(qiáng)壯箭蟲、夜光蟲等渤海常見種類在調(diào)查海域也有廣泛分布。

（2）浮游動(dòng)物豐度平均值為3.06×104ind./m3，小擬哲水蚤的數(shù)量對(duì)浮游動(dòng)物豐度的分布起到關(guān)鍵作用，豐度呈自河口向外逐漸降低的趨勢(shì)；生物量平均為147.6mg/m3，生物量受控于中華哲水蚤、強(qiáng)壯箭蟲等大中型浮游動(dòng)物種類的分布，其分布趨勢(shì)不明顯。浮游動(dòng)物的多樣性水平一般，河口區(qū)是多樣性指數(shù)分布的高值區(qū)。河口復(fù)雜多變的環(huán)境導(dǎo)致小擬哲水蚤優(yōu)勢(shì)減少，豐度的均勻分布是生物多樣性相對(duì)較高的原因。河口邊緣效應(yīng)表現(xiàn)為正效應(yīng)，浮游動(dòng)物數(shù)量受控于無機(jī)氮的分布，鹽度則是影響浮游動(dòng)物群落特征的主要因素。遼河徑流是影響浮游動(dòng)物分布的重要因素，其影響局限于河口附近。

（3）遼河口海域長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，沖淡水和營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入對(duì)遼河口海域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了持續(xù)的影響。本次研究表明，遼河攜帶的營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游動(dòng)物的數(shù)量分布有明顯的影響，浮游動(dòng)物群落的特征與無機(jī)氮、沖淡水有直接的關(guān)聯(lián)，浮游動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能夠敏感的反映出遼河沖淡水的影響范圍。已有的文獻(xiàn)還不能清楚闡明河口水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制。如能對(duì)浮游動(dòng)物群落及遼河口理化環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于揭示河口富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)浮游動(dòng)物群落的影響機(jī)制，評(píng)估河口生態(tài)系統(tǒng)的演化方向都具有十分積極的意義。

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