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        大連旅順口典型養(yǎng)殖海區(qū)中浮游動物群落結構及其與環(huán)境因子的關系

        2022-03-03 02:06:56陳穎王璐尚宏鑫馬琳許巖
        水產(chǎn)養(yǎng)殖 2022年1期
        關鍵詞:物種環(huán)境

        陳穎,王璐,尚宏鑫,馬琳,許巖

        (大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務中心大連市水產(chǎn)技術推廣總站,遼寧 大連 116023)

        大連市旅順口區(qū)(以下簡稱大連旅順),位于遼東半島最南端,東臨黃海、西瀕渤海,南與山東半島隔海相望,海岸線長169.7 km,擁有眾多的沿海灣口和島礁。海洋漁業(yè)是大連旅順的支柱產(chǎn)業(yè),其中海水養(yǎng)殖更是旅順發(fā)展的主要經(jīng)濟增長點。大連旅順擁有以仿刺參()、裙帶菜()、蝦夷扇貝()、赤貝()、光棘球海膽()和紅鰭東方鲀()等為主要種類的增養(yǎng)殖基地。近年來,由于過度捕撈、陸源污染物、海洋運輸、溢油和海水養(yǎng)殖規(guī)模過度擴大帶來的海洋環(huán)境污染,海洋生態(tài)環(huán)境改變,大連旅順當?shù)胤麓虆?、光棘球海膽和皺紋盤鮑()等海珍品的質(zhì)量和產(chǎn)量格外受影響,影響漁業(yè)發(fā)展和漁戶收入。

        浮游動物作為海洋中的次級生產(chǎn)者,對海洋生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞起著重要的調(diào)控作用。它是大多數(shù)漁業(yè)生物的餌料基礎,在海洋食物網(wǎng)結構中占有重要一環(huán),其生物量和生產(chǎn)力通常影響著漁業(yè)資源的波動。陸源污染物、溢油和環(huán)境因子等會直接影響浮游動物群落特征;反之,浮游動物也會對環(huán)境產(chǎn)生反饋,成為水域生態(tài)環(huán)境變化的指示生物。關于浮游動物與環(huán)境因子關系的研究多集中于淡水湖泊、水庫、河流、海灣、自然保護區(qū)和淡水養(yǎng)殖場等水域,少有對水產(chǎn)養(yǎng)殖海域中浮游動物及其與環(huán)境因子關系的相關報道。2019年1—10月,調(diào)查了大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物的群落結構,監(jiān)測了海水養(yǎng)殖區(qū)的水質(zhì),運用Pearson相關分析和典范對應分析探討了浮游動物群落結構與環(huán)境因子的關系,為大連旅順水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的管理、開發(fā)以及水體富營養(yǎng)化防治等提供科學依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 調(diào)查時間和采樣點

        大連旅順水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)位于黃渤海交界帶,西邊是渤海海峽,東邊為黃海北部。在以裙帶菜、刺參和對蝦為主要養(yǎng)殖對象的3個典型海區(qū)設置采樣點,具體分布見圖1。分別于2019年1月(冬),4月(春),7月(夏)和10月(秋)的月初和月末對浮游動物和海水理化因子進行綜合調(diào)查。

        圖1 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)采樣點

        1.2 樣品的采集和處理

        1.2.1 浮游動物采集與鑒定計數(shù)

        浮游動物的調(diào)查方法參照《海洋監(jiān)測規(guī)范 第7部分:近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測》(GB 17378.7—2007)。使用潛水Ⅱ型浮游生物網(wǎng)自水下10 m處至水面拖網(wǎng)采集浮游動物。采集到的浮游動物樣品用5%的甲醛溶液固定保存。樣品經(jīng)靜置、沉淀、濃縮后裝入貯存瓶并編號,在光學顯微鏡和解剖顯微鏡下,采用個體計數(shù)法進行種類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計。

        1.2.2 理化指標的測定

        每個調(diào)查點同步進行水樣采集。水溫、溶解氧(DO)、pH值和鹽度均用YSI便攜式水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定,化學需氧量(COD)、氨氮(NH-N)、硝酸鹽氮(NO-N)和亞硝酸鹽氮(NO-N)參照《海洋監(jiān)測規(guī)范第4部分:海水分析》(GB 17378.4—2007)進行測定。

        1.3 數(shù)據(jù)分析和處理

        1.3.1 生物指數(shù)

        (1)優(yōu)勢度指數(shù)(Dominance index,Y)。計算公式為:

        式中:——第i種個體總數(shù);——物種的總個體數(shù);——該物種在所有調(diào)查站中的出現(xiàn)頻率。當Y≥0.02時,即認為該物種為調(diào)查海區(qū)的優(yōu)勢種。

        (2)豐富度指數(shù)(Margalef’s index,D)。計算公式為:

        式中:——樣品中物種種類總數(shù)。

        (3)香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener index,H′)(以下簡稱多樣性指數(shù))。計算公式為:

        式中:——第i個物種個體數(shù)與樣品中總個體數(shù)的比值。

        (4)均勻度指數(shù)(Pielou,J′)。計算公式:

        式中:——多樣性指數(shù);——物種數(shù)。

        1.3.2 典范對應分析

        采用SPSS 22.0軟件對水環(huán)境因子數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析后,加入浮游動物群落數(shù)據(jù)進行Pearson相關性分析。浮游動物群落數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)經(jīng)過lg(X+1)轉化后,采用Canoco 5.0軟件對浮游動物與環(huán)境因子進行典范對應分析。

        2 結果與分析

        2.1 浮游動物種類組成與優(yōu)勢種

        調(diào)查期間,大連旅順水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的浮游動物種類較為單一,共鑒定出浮游動物24種,其中橈足類12種,枝角類3種,原生動物2種,被囊動物2種,毛顎動物1種,浮游幼蟲4種,橈足類為主要種類。浮游動物各季節(jié)物種組成和密度見表1。浮游動物種類總數(shù)由小到大依次為冬、秋、春、夏,物種總密度按由小到大依次為春、秋、冬、夏,夏季的物種總數(shù)和總密度均為最大值。各個季節(jié)中橈足類的物種數(shù)和密度均占絕對優(yōu)勢。

        表1 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物物種數(shù)和密度

        本次調(diào)查表明,浮游動物生態(tài)類型以廣溫廣鹽的近岸類型和廣溫高鹽類型為主,以橈足類為主要優(yōu)勢種(表2)。海區(qū)優(yōu)勢種季節(jié)性變化較大。本次調(diào)查中,中華哲水蚤是冬、春兩季的第一優(yōu)勢種,克氏紡錘水蚤是夏季的第一優(yōu)勢種,擬長腹劍水蚤是秋季的第一優(yōu)勢種。

        表2 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物優(yōu)勢種

        2.2 浮游動物豐富度指數(shù)和群落多樣性

        此次調(diào)查期間,大連旅順水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)各季節(jié)浮游動物細胞豐富度指數(shù)為0.473~0.929,平均值為0.722,春季>夏季>秋季>冬季。各季節(jié)橈足類、枝角類、原生動物、被囊動物、毛顎動物和浮游幼蟲的細胞豐富度指數(shù)組成變化如表3所示。表3表明,橈足類是大連旅順水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)浮游動物細胞總豐富度指數(shù)的主體,浮游幼蟲在冬、春、夏季對浮游動物細胞總豐富度指數(shù)也有一定貢獻,毛顎動物對總豐富度指數(shù)幾乎無貢獻。

        表3 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)各季節(jié)浮游動物細胞豐富度指數(shù)分布

        浮游動物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)變化見表4。由表4可知,浮游動物多樣性指數(shù)為2.33~2.47,平均值為2.40;均勻度指數(shù)為0.666~0.905,平均值為0.766。夏季浮游動物多樣性指數(shù)最大,均勻度指數(shù)最小。

        表4 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)

        2.3 浮游動物與水環(huán)境因子的相互關系

        2.3.1 水環(huán)境因子特征

        2019年,大連旅順典型水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的理化因子調(diào)查結果如表5所示。調(diào)查期間鹽度變化不明顯。冬季的pH值、DO和NH-N平均值最大。

        表5 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)的水環(huán)境因子①

        2.3.2 不同種群與水環(huán)境因子的相關分析

        將海域各季節(jié)浮游動物的細胞豐富度指數(shù)與水環(huán)境因子進行Pearson相關分析,結果見表6。表6表明,被囊動物豐富度指數(shù)與pH值呈極顯著負相關(<0.01),與鹽度呈極顯著正相關(<0.01);浮游幼蟲豐富度指數(shù)與pH值呈顯著正相關(<0.05),與鹽度呈顯著負相關(<0.05)。

        表6 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物細胞豐富度指數(shù)與水環(huán)境因子的Pearson相關分析①

        2.3.3 浮游動物群落和環(huán)境因子的典范對應分析

        根據(jù)浮游動物的密度,選取表2中的10個優(yōu)勢種,將其豐富度指數(shù)與pH值、鹽度、水溫、DO、NH-N、NO-N、NO-N和COD這8個水環(huán)境因子進行典范對應分析(CCA),結果見圖2,圖2中數(shù)字對應表1中的物種。CCA圖中箭頭表征環(huán)境因子在平面上的相對位置,向量長短反映其在主軸中的作用,箭頭所在象限表示環(huán)境因子與排序軸之間相關性的正負。前兩個排序軸的特征值分別為0.427和0.409,共解釋物種分布總變化的91.7%,軸1和軸2的物種相關性為1.000,表明此排序軸和環(huán)境因子的組合提供了良好的物種和環(huán)境因子的關系,排序結果可信。

        由圖2可知,DO、NO-N、COD和水溫對大連近海養(yǎng)殖區(qū)各季節(jié)浮游動物群落結構影響較大??耸霞忓N水蚤和鳥喙尖頭溞與水溫呈正相關,與ρ(DO)和ρ(NO-N)呈負相關;無節(jié)幼體和強壯箭蟲與鹽度和ρ(NH-N)呈正相關,與ρ(COD)呈負相關;尖額諧猛水蚤和鐘狀網(wǎng)紋蟲與ρ(COD)和ρ(NO-N)均呈正相關。

        圖2 調(diào)查海域浮游動物優(yōu)勢種與環(huán)境因子的CCA雙序圖

        3 討論

        3.1 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物群落特征

        大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)調(diào)查顯示,浮游動物的種類數(shù)、總密度和多樣性指數(shù)在夏季出現(xiàn)峰值,應該與夏季海區(qū)的高水溫有密切關系。從浮游動物種類數(shù)和海水溫度的周年變化趨勢可以看出,浮游動物種類數(shù)的變化受海區(qū)水溫影響較大。橈足類是大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物的主要組成部分,且中華哲水蚤、小擬哲水蚤、擬長腹劍水蚤等橈足類作為優(yōu)勢種,與早年在渤海及其他大連近岸海域的調(diào)查結果類似,但優(yōu)勢度指數(shù)和細胞豐富度指數(shù)偏低。大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)具有特殊性,海域范圍較小,因此所獲得的海區(qū)浮游動物生態(tài)分布和群落結構特征結果具有一定的局限性。浮游動物在高密度養(yǎng)殖區(qū)的生存條件受限,只有適應能力強、生存能力高的浮游動物才能在該海區(qū)形成優(yōu)勢種,這也是本次調(diào)查海區(qū)浮游動物優(yōu)勢度指數(shù)和細胞豐富度指數(shù)普遍偏低的主要原因。

        3.2 大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物與海洋環(huán)境因子關系

        CCA分析結果顯示,浮游動物群落結構與ρ(DO)、ρ(NO-N)、ρ(COD)和水溫等有較強的相關性,但因物種而異。首先,大連旅順養(yǎng)殖海區(qū)與普通沿海地區(qū)相比,夏季水溫高,且大量養(yǎng)殖扇貝,水流循環(huán)慢、ρ(DO)較低;冬季水溫過低,達不到硝化作用的適宜溫度,硝化作用基本停止,故ρ(NH-N)比其他季節(jié)高,海區(qū)在冬季多以裙帶菜、海帶等養(yǎng)殖為主,減緩了魚蝦貝類養(yǎng)殖帶來的排泄物增多而導致的水體過酸,因此pH值和ρ(DO)升高。其次,浮游植物的新陳代謝和生長繁殖受水環(huán)境因子的影響較大,這也會間接影響以浮游植物為食的浮游動物。最后,近岸養(yǎng)殖海區(qū)受餌料、排泄物和生活污水等污染,有機物含量增高,富營養(yǎng)化程度加劇,生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化,也會限制浮游動物的種類和數(shù)量,從而改變該海區(qū)的浮游動物群落結構。

        3.3 未來研究方向

        為了更好地研究大連旅順典型養(yǎng)殖海區(qū)浮游動物與水環(huán)境因子之間的定量關系、各環(huán)境因子的貢獻程度、氮磷比、水文和氣象等對浮游動物群落結構的影響以及浮游動物的變動規(guī)律,在長期調(diào)查的基礎上還應增加采樣頻次,從而為養(yǎng)殖海區(qū)的生態(tài)管理、海水養(yǎng)殖模式的可持續(xù)發(fā)展以及水體富營養(yǎng)化防治等提供科學依據(jù)。

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