孫延斌，張樹林,2，張達(dá)娟,2，畢相東,2

( 1.天津農(nóng)學(xué)院 水產(chǎn)學(xué)院，天津 300384； 2.天津市水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300384 )

天津港附近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)初探

孫延斌1，張樹林1,2，張達(dá)娟1,2，畢相東1,2

( 1.天津農(nóng)學(xué)院 水產(chǎn)學(xué)院，天津 300384； 2.天津市水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300384 )

2014年4月、6月、8月、9月和11月對天津港附近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步調(diào)查。結(jié)果表明，該調(diào)查共鑒定浮游植物2門17科20屬共40種，浮游植物豐度0.03×104～10.12×104個(gè)/L，生物量0.28～32.50 μg/L，浮游植物種類組成為硅藻門占絕對優(yōu)勢，共10科13屬28種，占總數(shù)的68.3%。5航次調(diào)查浮游植物平均多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)分別為1.2462、0.7539和0.4305，綜合分析天津港附近海域浮游植物多樣性水平較低，群落組成較為單一。

天津港；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)

海洋浮游植物作為初級生產(chǎn)者，通過光合作用固定太陽能，將二氧化碳合成有機(jī)物，進(jìn)入生物循環(huán)的同時(shí)產(chǎn)生氧氣供生物呼吸，并且作為浮游動(dòng)物的基礎(chǔ)餌料，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)過程中起著重要作用[1]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化直接或間接地反映了水環(huán)境的變化，而且不同浮游植物的群落結(jié)構(gòu)對水環(huán)境的敏感性和適應(yīng)性表現(xiàn)各異，所以研究浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化對探究海域的生態(tài)環(huán)境具有重要意義[2-3]。天津港地處渤海灣西端，位于海河下游及其入?？谔帲遍g帶較為寬闊，但港口近岸海域外界交換能力差，污水在近岸海域的停留時(shí)間長。此外，由于港口建設(shè)發(fā)展和過度捕撈，導(dǎo)致該海域生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化。

目前關(guān)于渤海灣天津附近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)已有相關(guān)研究報(bào)道，但關(guān)于天津港附近海域生態(tài)環(huán)境的研究卻鮮見報(bào)道，僅見對天津港南部海域生態(tài)環(huán)境的研究[4]。為了更為詳盡地了解天津港附近海域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本研究以春、夏和秋季5個(gè)航次生態(tài)調(diào)查為基礎(chǔ)，初步調(diào)查了該海域的浮游植物種類組成及群落特征，分析環(huán)境變化對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響，以期為渤海灣天津近岸海域的合理利用與環(huán)境修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間與區(qū)域

本次調(diào)查于2014年4月—11月進(jìn)行，調(diào)查區(qū)域位于天津港附近海域，N 38.903°～38.929°，E 117.813°～117.873°，共設(shè)8個(gè)站位(圖1)。

1.2 樣品采集及處理方法

浮游植物的樣品采集按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[5]進(jìn)行，使用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)口直徑37 cm，網(wǎng)口面積0.1 m2，網(wǎng)長140 cm，網(wǎng)目孔徑76 μm)，自水體底層(離底1 m)至表層垂直拖網(wǎng)采集，樣品加入4%的福爾馬林搖勻固定保存。樣品分析按《海洋調(diào)查規(guī)范》[5]執(zhí)行，樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)濃縮至一定體積后，從中取0.1 mL于浮游植物計(jì)數(shù)框中，在顯微鏡下進(jìn)行浮游植物的種類鑒定和計(jì)數(shù)[6-8]。

利用PHYTO-PAM葉綠素?zé)晒鈨x(德國WALZ)測定浮游植物葉綠素a質(zhì)量濃度。每個(gè)采樣站位取相同量測3次，最后取3次葉綠素a質(zhì)量濃度平均測定值作為浮游植物生物量[9]。

圖1 天津港附近海域浮游植物調(diào)查站位

1.3 評價(jià)方法

用物種優(yōu)勢度Y[10]判斷群落的優(yōu)勢種，用物種多樣性指數(shù)H′[11]、物種豐富度指數(shù)D[12]和均勻度指數(shù)J[13]分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)情況，具體計(jì)算公式如下：

式中,Y為優(yōu)勢度；H′為種類多樣性指數(shù)；D為豐富度；J為均勻度；fi為第i種在各個(gè)采樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率；Pi為第i種的個(gè)體數(shù)(ni)與總個(gè)體數(shù)(N)的比值(或)；S為樣品中的種類總數(shù)；N為樣品中的生物個(gè)體數(shù)。

2 結(jié) 果

2.1 浮游植物種類組成及優(yōu)勢度

天津港附近海域5航次調(diào)查，共獲得浮游植物2門17科20屬共40種(表1)。其中硅藻門10科13屬28種，甲藻門7科7屬12種。硅藻門種類是本次調(diào)查的重要組成部分，占全部40種的68.3%。時(shí)間分布上看，6月和8月均出現(xiàn)18種浮游植物，高于其他月份，9月和11月出現(xiàn)13種，為浮游植物種類最少的2個(gè)航次。

以優(yōu)勢度指數(shù)>0.02定為優(yōu)勢種[14]，調(diào)查海域浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度見表2。由表2可知，優(yōu)勢種主要為硅藻門和甲藻門的廣布性赤潮種類。4月、 6月和11月浮游植物優(yōu)勢物種均為硅藻門種類；8月和9月浮游植物優(yōu)勢物種為甲藻門的種類。

2.2 浮游植物豐度及其分布

天津港附近海域浮游植物豐度0.03×104～1.92×104個(gè)/L，平均豐度0.42×104個(gè)/L(圖2)，其中4月平均豐度1.30×104個(gè)/L為5個(gè)航次的最高值，最低值出現(xiàn)在11月，僅為0.09×104個(gè)/L；空間分布上5個(gè)航次的平均豐度，1#～4#站位為0.46×104個(gè)/L，大于5#～8#站位的0.38×104個(gè)/L，其中最高值出自2#站位,為0.59×104個(gè)/L，最低值出自8#站位,為0.20×104個(gè)/L。

表1 天津港附近海域浮游植物種類組成

注：“+”代表該物種在該月出現(xiàn).

2.3 浮游植物葉綠素a含量及其分布

天津港附近海域浮游植物葉綠素a質(zhì)量濃度見表3。由表3可知，各站位浮游植物葉綠素a質(zhì)量濃度為0.28～23.58 μg/L，平均為9.93 μg/L。其中9月浮游植物平均葉綠素a質(zhì)量濃度為5個(gè)航次中最高，為13.19 μg/L；6月的平均葉綠素a質(zhì)量濃度最低，為2.25 μg/L?？臻g分布上，1#～4#站位平均葉綠素a質(zhì)量濃度為10.15 μg/L大于5#～8#站位平均葉綠素a重量濃度(9.71 μg/L)，4#站位平均葉綠素a質(zhì)量濃度13.61 μg/L為8個(gè)站點(diǎn)中最大值，6#站位平均葉綠素a質(zhì)量濃度6.85 μg/L為最低值。

表2 天津港附近海域浮游植物優(yōu)勢種及生態(tài)類型

圖2 天津港附近海域浮游植物豐度

站點(diǎn)4月6月8月9月11月平均值1#6.252.316.9413.039.437.592#12.225.786.359.434.317.623#13.263.1612.0012.7117.7011.774#15.810.2828.0510.8813.049.685#8.240.3012.1923.584.789.826#9.812.238.4010.343.4910.787#8.841.3211.8812.6032.5013.438#3.942.6319.3312.984.788.73平均值9.802.2513.1413.1911.259.93

2.4 浮游植物生物多樣性

2.4.1 浮游植物多樣性指數(shù)

天津港附近海域浮游植物多樣性指數(shù)見圖3。由圖3可見，多樣性指數(shù)為0～2.63，多樣性指數(shù)平均值為1.25，其中9月平均多樣性指數(shù)2.42為5航次的最高值， 4月(0.38)為最低值；空間分布上，平均多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在8#站位(1.52)，7#站位的平均多樣性指數(shù)1.05為最小值。

圖3 天津港附近海域浮游植物多樣性指數(shù)

2.4.2 浮游植物豐富度指數(shù)

天津港附近海域浮游植物豐富度為0～1.63，平均為0.75。其中11月平均豐富度1.19為5航次的最高值，最低值為4月的0.38；空間分布上， 8#站位的平均豐富度0.85，為所有采樣站位的最高值，3#站位平均豐富度為0.67，為最低值(圖4)。

圖4 天津港附近海域浮游植物豐富度指數(shù)

2.4.3 浮游植物均勻度指數(shù)

天津港附近海域浮游植物均勻度的監(jiān)測結(jié)果見圖5。由圖5可知，均勻度為0～0.88，平均均勻度為0.43，各航次采樣浮游植物均勻度依次為9月(0.77)>11月(0.58)>8月(0.50)>6月(0.16)>4月(0.13)；空間分布上，8#站位的平均均勻度0.53為采樣站位的最大值，6#站位(0.36)為最小值。

圖5 天津港附近海域浮游植物均勻度指數(shù)

3 討 論

通過對調(diào)查海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)探究，表明此次調(diào)查獲得浮游植物硅藻、甲藻門共17科20屬40種，硅藻門(28種)無論在種類組成還是豐度上均占絕對優(yōu)勢。據(jù)李雪清等[16-17]對天津港近岸海域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，天津港近岸海域浮游植物種類組成上以硅藻門和甲藻門為主，同時(shí)發(fā)現(xiàn)金藻門、裸藻門、黃藻門和綠藻門各一種，而本次調(diào)查僅發(fā)現(xiàn)硅藻門和甲藻門浮游植物，可能是由于調(diào)查站位平面分布較少或環(huán)境條件變化引起的。調(diào)查海域1#～4#站位平均豐度和平均葉綠素a含量均要高于5#～8#站位平均豐度，并且在伴有中肋骨條藻等廣溫廣鹽性藻類的出現(xiàn)，表明近岸營養(yǎng)鹽等環(huán)境條件更適宜于浮游植物的生長繁殖。同時(shí)，通過本次調(diào)查海域優(yōu)勢度分析可知，優(yōu)勢物種均為赤潮種類，表明調(diào)查海域水質(zhì)綜合表現(xiàn)比較差[18]，并伴有赤潮爆發(fā)的可能性。

生物多樣性是指生物群落在組成、結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)方面所表現(xiàn)出的豐富多彩的差異。生物多樣性的研究在于認(rèn)識(shí)生物群落的結(jié)構(gòu)與功能，多樣性指數(shù)和物種度分布格局的研究對于水域環(huán)境監(jiān)測與評價(jià)生態(tài)環(huán)境狀況方面都具有較大的價(jià)值[19]。根據(jù)《近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[12]，浮游生物多樣性指數(shù)≥3為優(yōu)良，2≤多樣性指數(shù)<3為一般，1≤多樣性指數(shù)<2為差，多樣性指數(shù)<1為極差。本次調(diào)查海域多樣性指數(shù)平均值為1.2462，屬于水質(zhì)較差類型，與歷史同期數(shù)據(jù)[20-22]相比均略有降低。劉憲斌等[4,16]對天津港海域生態(tài)環(huán)境調(diào)查表明，天津港附近海域浮游植物多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)及均勻度指數(shù)逐年遞減，與本調(diào)查調(diào)查海域結(jié)果基本吻合。本次調(diào)查海域4、6月多樣性指數(shù)較低，主要是由于4、6月浮游植物均以中肋骨條藻為優(yōu)勢種，種類組成比較單一，造成這種現(xiàn)象的原因，可能是由于大量陸源及航道內(nèi)污染物直接排放致使調(diào)查海域內(nèi)污染嚴(yán)重，更適合耐污種類生存，導(dǎo)致多樣性水平較低。

由于近年來天津港附近海域圍海工程建設(shè)及過度捕撈，使其與外界水體交換能力差、受到海水不能及時(shí)進(jìn)行交替以及不科學(xué)排污的干擾，致使天津港附近海域浮游植物細(xì)胞數(shù)量及種類組成上均出現(xiàn)不同程度的銳減情況。同時(shí)在8月4#調(diào)查采樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)水色輕微變紅現(xiàn)象，經(jīng)采樣分析紅色水體內(nèi)夜光藻含量達(dá)到《近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[12]中的赤潮發(fā)展階段。綜合本文浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，表明由于調(diào)查海域水質(zhì)條件差，導(dǎo)致浮游植物多樣性水平較低，群落結(jié)構(gòu)比較單一。這也提醒我們在對海洋資源開發(fā)利用的同時(shí)，注意對海洋環(huán)境的保護(hù)。

[1] 王俊.渤海近岸浮游植物種類組成及其數(shù)量變動(dòng)的研究[J].海洋水產(chǎn)研究,2003,24(4):44-50.

[2] 孫軍,劉東艷,白潔,等.2001年冬季渤海的浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2004,34(3):413-422.

[3] 江源,王博,楊浩春,等.東江干流浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及與水質(zhì)的關(guān)系[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2011,20(11):1700-1705.

[4] 劉憲斌,張文亮,葉承,等.天津港南部海域浮游植物群落組成及其生態(tài)學(xué)特征[J].鹽業(yè)與化工,2008,37(4):38-41.

[5] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB 12763.6—1991，海洋調(diào)查規(guī)范 第6部分:海洋生物調(diào)查[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992.

[6] 孫軍,劉冬艷.中國海區(qū)常見浮游植物種名更改初步意見[J].海洋與湖沼,2002,33(3):271-286.

[7] 金德祥,陳金環(huán),黃凱歌,等.中國海洋浮游硅藻類[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1965.

[8] 郭玉潔,錢樹本.中國海藻志(第五卷):硅藻門中心綱[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[9] 陳元,趙洋甬,潘雙葉,等.PHYTO-PAM對浮游植物中葉綠素的分類測定[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器,2009(4):100-103.

[10] 孫軍,劉東艷,徐俊,等.1999年春季渤海中部及其鄰近海域的網(wǎng)采浮游植物群落[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2004,24(9):2003-2016.

[11] Mcnaughton S J.Relationships among functional prosperities of Californian Grassland[J]. Nature,1967(216):168-169.

[12] 環(huán)境保護(hù)部.HJ 442—2008，近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范[S].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2008:23-32.

[13] Pielou E C.Species-diversity and pattern-diversity in the study of ecological succession[J].Journal of Theoretical Biology,1966,10(2):370-383.

[14] 徐兆禮,王榮,陳亞瞿.黃海南部及東海中小型浮游橈足類生態(tài)學(xué)研究Ⅰ.數(shù)量分布[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2003,27(增刊):1-8.

[15] 鄭重,李少菁,許振祖.海洋浮游生物學(xué)[M].北京:海洋出版社,1984:19-97.

[16] 李清雪,陶建華.天津近岸海域浮游植物生態(tài)特征的研究[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào),2000,33(4):464-469.

[17] 劉素娟.渤海灣浮游植物的生態(tài)研究[D].天津:天津大學(xué),2007.

[18] 鄒景忠,董麗萍,秦保平.渤海灣富營養(yǎng)化和赤潮問題的初步探討[J].海洋環(huán)境科學(xué)，1983,2(2):41-54.

[19] 孫軍,劉東艷.多樣性指數(shù)在海洋浮游植物研究中的應(yīng)用[J].海洋學(xué)報(bào):中文版,2004,26(1):62-75.

[20] 徐玉山,劉憲斌,張秋豐.渤海灣近岸海域浮游植物多樣性研究[J].鹽業(yè)與化工,2009,38(6):11-14.

[21] Sun J,Liu D Y,Qian S B. Preliminary study on the seasonal succession and development pathway of phytoplankton community in the Bohai Sea[J].Acta Oceanologica Sinica,2001,20(2):251-260.

[22] 楊世民,董樹剛,李鋒,等.渤海灣海域生態(tài)環(huán)境的研究Ⅰ.浮游植物種類組成和數(shù)量變化[J].海洋環(huán)境科學(xué),2007,26(5):442-445.

PhytoplanktonCommunityStructureinWatersnearTianjinPort

SUN Yanbin1, ZHANG Shulin1,2, ZHANG Dajuan1,2,BI Xiangdong1,2

( 1. College of Aquaculture, Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384, China;2. Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture, Tianjin 300384, China )

Features of the phytoplankton community structure were studied in waters near the Tianjin Port in April, June, August, September and November in 2014. The results showed that a total of 40 species from 20 genera belonging to 17 families in 2 phyla were identified in the surveyed area. The cell abundance of phytoplankton in survey area was from 0.03×104cells/L to 10.12×104cells/L, density from 0.28 μg/L to 32.50 μg/L, the absolute dominat bacillariophya in phytoplankton species, including 28 species from 13 genera belonging to 28 families, accounting for 68.3% of the total species.The average of Shannon-Wiener index, Margalef and Pielou index of phytoplankton in the 5 cruises was 1.2462,0.7539 and 0.4305, respectively. The comprehensive analysis revealed that the phytoplankton biodersity in the Tianjin Port near waters of Bohai Bay was low level and simple in community composition.

Tianjin Port; phytoplankton; community structure

10.16378/j.cnki.1003-1111.2016.06.017

S932.2

A

1003-1111(2016)06-0702-06

2015-10-19；

2016-03-02.

農(nóng)業(yè)部水生生物資源養(yǎng)護(hù)專題項(xiàng)目(201405305)；天津市高等學(xué)校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(TD12-5018)；天津市科委技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)專項(xiàng)優(yōu)秀科技特派員項(xiàng)目 (15JCTPJC64500)；天津市科技計(jì)劃農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(14ZXNZNC00049)；天津農(nóng)學(xué)院科技發(fā)展基金資助項(xiàng)目(2014N12).

孫延斌(1990-)，男，碩士研究生；研究方向：水產(chǎn)動(dòng)物增養(yǎng)殖. E-mail：sun_90528@163.com.通訊作者：張樹林(1963-)，男，教授；研究方向：水生生物學(xué). E-mail：shulin63@163.com.