青島近海滸苔暴發期大型底棲動物群落的生態研究

王洪法, 李新正, 王金寶, 李寶泉

(中國科學院 海洋研究所, 山東 青島 266071)

青島近海滸苔暴發期大型底棲動物群落的生態研究

王洪法, 李新正, 王金寶, 李寶泉

(中國科學院 海洋研究所, 山東 青島 266071)

利用2008年7月3日至25日在青島附近海域滸苔[Enteromorpha prolifera(Muell.) J. Ag]暴發期間進行的大型底棲動物定量分析資料, 研究了該海域大型底棲動物群落在物種組成、生物量和豐度以及物種多樣性方面的動態變化, 以了解滸苔暴發對大型底棲動物的生態學影響。結果表明, 本項目調查共采集到大型底棲動物152種, 其中優勢類群是環節動物多毛類78種, 占51.32%。在調查期間, 底棲動物的物種數量、平均棲息密度和生物量及物種多樣性指數均發生較大的變化, 其中環節動物多毛類的變化尤其明顯。ABC曲線分析也表明, 膠州灣口附近取樣站的底棲動物群落在當時已受到中等程度干擾, 其他某些站位在某次調查中也顯示出一種大型底棲動物群落傾向于受到中等程度干擾的狀況。

青島近海; 滸苔[Enteromorpha prolifera(Muell.) J. Ag]暴發; 大型底棲動物

2008年 6月中下旬, 青島近海海域發生了滸苔[Enteromorpha prolifera(Muell.) J. Ag]災害, 對青島近海海洋環境造成了很大影響。為了消除和降低這一災害對環境和海洋生態造成的影響, 同時保障青島奧帆賽的順利舉行, 國家相關部門和青島市投入大批人力和物力進行滸苔清理和研究工作。作者根據2008年7月滸苔暴發期間在青島膠州灣口附近海域設定的調查觀測站所獲得的大型底棲動物定量樣品, 對大型底棲動物的種類組成、數量分布和物種多樣性的動態變化特征進行了研究, 以進一步明確和掌握滸苔暴發對該海域底棲生物及其環境的影響, 為該海域消除和降低生態環境影響研究提供基礎數據。

1 材料和方法

1.1 采樣站位分布

調查時間分別為2008年7月12日(I航次)、14日(II航次)、17日(III航次)、22日(IV航次)、25日(V航次)共5個航次; 每航次設5個調查站, 分別是HT1(E120o17.552′, N36o03.062′)、HT2(E120o19.865′,N36o02.677′) 、 HT5(E120o22.807′, N36o00.500′) 、HT6(E120o26.316′, N36o00.371′)、HT7(E120o25.500′,N36o59.000′)。詳見圖 1。

圖1 滸苔調查站位示意圖Fig. 1 The sampling stations around Qingdao

1.2 樣品采集、處理

每站用取樣面積為 0.1 m2的抓斗式采泥器重復成功取樣2次, 所采泥樣用底層篩為0.5 mm網目套篩沖洗, 所獲標本用 75%酒精固定保存帶回實驗室進行種類鑒定、個體計數、稱質量(1/1000g的電子稱)、計算。

1.3 數據分析處理

1.3.1 生物多樣性指數

物種多樣性指數采用 Shannon-Wiener(1949)指數(H’), 計算公式為：

物種豐富度指數(D)采用 Margalef(1968)的計算公式：D=(s－1)/log2N

物種均勻度指數(J') 采用Pielou(1975)的計算公式：J'= H’/log2s

式中N為采泥樣品中所有種類的總個體數目,s為采泥樣品中的種類總數,Pi為第i種的個體數與樣品中總個數的比值(Ni/N)。

1.3.2 豐度/生物量比較曲線, 即 ABC 曲線(Abundance /Biomass Curves)

ABC曲線能夠對任何物理性、生物性以及污染擾動引起的大型底棲動物群落變化做出靈敏的反應[1]。根據ABC曲線中生物量和豐度的 K-優勢度曲線的波動, 可以分析檢測某一水域大型底棲動物群落受到污染和擾動情況。作者選取 3個有代表性的站點 HT1、HT2、HT6分析該海域的大型底棲動物是否受到環境污染和人為擾動。HT1位于膠州灣灣口內; HT2站位于青島棧橋第六海水浴場前側, 此處灘涂較短, 滸苔受水流的作用, 有明顯的沉底現象;HT6位于青島奧帆基地西側。

2 結果

2.1 生物群落物種組成及數量變化

2.1.1 物種組成及變化

本項目調查共采集到大型底棲動物152種(表1),其中優勢類群是環節動物多毛類, 78種, 占51.32%;其次為甲殼動物45種, 占29.61%; 軟體動物17種,占11.18%; 棘皮動物4種, 占2.63%; 其他類群9種,占5.92%。

2.1.2 物種數量變化

在滸苔暴發期間進行的 5個航次調查中發現,膠州灣及附近海域底棲動物的物種數量發生一定的變化, 從暴發初期的12日至末期的25日, 有數量的波動情況, 但整體呈下降趨勢(圖 2)。不同類群物種數量的變化不同, 其中環節動物多毛類物種數量在22日之前上升, 之后則明顯下降; 甲殼動物則相反,但波動幅度小于多毛類; 軟體動物、棘皮動物和其他小類群動物物種數量基本保持平穩。

2.2 棲息密度及其變化

圖3為滸苔暴發期間5個航次底棲動物棲息密度的變化情況。可以看出, 棲息密度變化的整體趨勢為17日之前呈穩步上升, 之后則下降。各主要類群動物仍以環節動物多毛類波動最明顯, 17日之前上升明顯, 17日至22日上升緩慢, 之后急劇下降。其他類群中僅軟體動物有較為明顯的密度變化, 與所有底棲動物的整體變化趨勢基本一致。

2.3 生物量及其變化

底棲動物平均生物量的變化與物種數量和平均棲息密度有較大差異(圖4), 整體趨勢為7月14日之前生物量明顯上升, 之后則一直呈下降狀態, 14日至17日期間下降尤其明顯。各不同類群動物的平均生物量均波動明顯, 沒有明顯的一致規律性, 其中7月12日至7月14日甲殼動物生物量急劇下降, 之后保持輕微波動。

2.4 物種多樣性指數

利用PRIMER中的DIVERSE功能對各站位不同航次大型底棲動物群落進行物種多樣性分析, 結果見表 2。可以看出, 相同調查站位在不同調查航次,底棲動物的物種多樣性指數有較大的差異。Shannon-Wiener指數H'變化最大的為 HT5站, 從1.585至4.173。豐富度指數D在第一航次的HT6站出現最大值4.138, 最低值為第五航次的HT5站, 僅為 0.74。均勻度指數J'變化相對較小, 僅 HT1站出現較大的數量波動。

2.5 豐度/生物量比較曲線分析(ABC曲線)

根據選定的3個代表性站5個航次所獲得的底棲動物豐度和生物量資料作豐度/生物量曲線(ABC曲線) , 見圖5。

從曲線情況看, HT1站在第二航次(14日)和第四航次(22日)均出現生物量曲線與豐度曲線交叉, 表明該站的底棲動物群落在當時已受到中等程度干擾。HT2站在所有五個航次中, 生物量曲線始終位于豐度曲線之上, 表明大型底棲動物群落尚未受到干擾, 但第一 (12日)、第四(22日)和第五航次(25日)生物量曲線起點不高(即優勢不是很明顯), 且與豐度曲線相距較近, 顯示出一種大型底棲動物受到中等程度干擾的狀況。

HT6站與HT2站的底棲動物群落 ABC曲線相似, 表明大型底棲動物群落尚未受到干擾, 但在最后一個航次(25日)也呈現出一種大型底棲動物受到中等程度干擾的狀況。

表1 底棲動物種類組成Tab. 1 Composition of macrobenthic species at the sampling stations

續表

續表

圖2 不同調查航次各類群動物物種數量的動態變化Fig. 2 The macrobenthic species numbers of different animal groups by different cruises

圖3 不同調查航次各類群動物平均棲息密度的動態變化Fig. 3 The mean abundances of different macrobenthic groups by different cruises

圖4 不同調查航次各類群動物平均生物量的動態變化Fig. 4 The mean biomasses of different macrobenthic groups by different cruises

表2 不同站位各航次大型底棲動物群落物種多樣性Tab. 2 Shannon-Wiener indexes (H'), species richness indexes (D) and Pielou’s evenness indexes (J') of macrobenthos at different stations and by different cruises

3 討論

3.1 群落結構和數量特征的變化

膠州灣大型底棲動物群落的生態學研究始于 20世紀50年代, 其后進行過多次系統的連續觀測和生態綜合調查工作, 有豐富的研究資料積累[2-8]。由于本次滸苔暴發為突發事件, 從7月12日至25日進行五次連續綜合生態觀測, 這種高密度的底棲動物調查頻次是首次進行。研究資料表明, 膠州灣底棲動物群落結構均有明顯季節變化, 但在半個月內底棲動物群落在物種組成數量、生物量和棲息密度和多樣性指數方面均發生明顯的變化, 說明群落受到較大的擾動。

3.2 滸苔暴發對底棲動物群落的生態影響

蔡立哲等[9]根據底棲動物的物種多樣性指數評價污染程度, 建議將多樣性指數污染評價范圍分為5級, 即無底棲動物為嚴重污染;H′值小于 1, 重度污染;H′值在1～2之間, 中度污染;H′值在2～3之間,輕度污染;H′值大于3, 清潔。

本次調查結果表明, 相同調查站在不同調查航次,底棲動物的物種多樣性指數有較大的變化。除HT6站外, 其余4站均有H′值發生波動, 降低至小于3的情況發生。同時說明豐度/生物量曲線(ABC曲線)分析也表明特定調查站的底棲動物群落在一定時間范圍內已受到中等程度干擾或傾向于受到中等程度干擾的狀況。這些表明滸苔的暴發對青島近海的底棲動物在特定時間和地點造成一定程度的干擾, 對底棲動物群落的穩定性、生物量、棲息密度產生負面影響。

圖5 3個取樣站(HT1、HT2、HT6號站)不同航次大型底棲動物ABC曲線Fig. 5 ABC plots of macrobenthos at Stations HT1, HT2, HT6 by different cruises

[1]田勝艷, 于子山, 劉曉收, 等. 豐度/生物量比較曲線法監測大型底棲動物群落受污染擾動的研究[J]. 海洋通報, 2006, 25(1)： 92-96.

[2]畢洪生, 馮衛. 膠州灣底棲生物多樣性初探[J]. 海洋科學, 1996,6： 58-62.

[3]畢洪生, 孫松、孫道元. 膠州灣大型底棲生物群落的變化[J]. 海洋與湖沼, 2001,32(2)： 132-138.

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

[5]李新正, 于海燕, 王永強等. 膠州灣大型底棲動物的物種多樣性現狀[J]. 生物多樣性, 2001, 9 (1)： 80-84.

[6]李新正, 于海燕, 王永強, 等. 膠州灣大型底棲動物數量動態的研究[C]. 海洋科學集刊, 2002, 44： 66-73.

[7]劉瑞玉, 徐鳳山, 崔玉珩.膠州灣生態學和生物資源[M]. 北京： 科學出版社, 1992： 220-229.

[8]孫濱, 劉瑞玉, 崔玉珩. 軟體動物數量的季節變化.見： 膠州灣生態學和生物資源[J]. 科學出版社, 1992,238-256.

[9]蔡立哲, 馬麗, 高陽, 等. 海洋底棲動物多樣性指數污染程度評價標準的分析[J]. 廈門大學學報(自然科學版), 2002, 41(5)： 641-646.

The ecological research of the macrobenthic community from sea areas around Qingdao during the upsurge of green seaweedEnteromorpha proliferain summer of 2008

WANG Hong-fa, LI Xin-zheng, WANG Jin-bao, LI Bao-quan
(Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China)

Dec., 28, 2010

Qingdao; algae mass;Enteromorpha prolifera; benthos; community

Based on the material collected by five cruises from five sampling stations in the sea areas around Qingdao in July, 2008, we studied the ecological characteristics of the macrobenthic community during the upsurge of green seaweedEnteromorpha prolifera. The results showed that 152 macrobenthic species in total were found during the research, in which Polychaeta was the most abundant group with 78 species, amounting to 51.32% of all the species. The ABC analysis showed that the macrobenthic community at the inner side of the mouth of Jiaozhou Bay had been affected by the upsurge, and the macrobenthic communities out of the bay were also disturbed by the upsurge.

Q94; S932

A

1000-3096(2011)05-0010-09

2010-12-28;

2011-01-15

王洪法(1955-), 男, 山東費縣人, 高級工程師, 主要研究方向為底棲生態, E-mail： hfwang@qdio.ac.cn, 電話： 0532-82898775;李新正, 通信作者, 研究員, E-mail： lixzh@qdio.ac.cn

致謝:本研究受到孫松研究員的大力支持, 本課題組張寶琳、韓慶喜、董超、馬林、董棟、蔡文倩、王曉晨等參加了海上調查和樣品處理工作, 中國科學院膠州灣生態站和其他參加滸苔調查的課題組對海上調查給予了協助, 中國科學院海洋生物標本館對實驗室樣品處理給予大力幫助, 在此一并表示衷心感謝。

梁德海)