山東省近岸海域浮游動物的生態(tài)特征分析

畢曉欣 畢立海 劉沖等

摘要[目的]監(jiān)測山東省近岸海域浮游動物的生物特征。[方法]2015年春季在山東省近岸海域開展了浮游動物多樣性監(jiān)測，探討其群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)理化因子的關(guān)系。[結(jié)果]共鑒定出浮游動物26種，種類組成以近岸低鹽類群和廣溫廣鹽類群為主，兼有少量低溫廣鹽類群，中華哲水蚤、腹針胸刺水蚤、雙毛紡錘水蚤、強壯箭蟲為優(yōu)勢種。[結(jié)論]群落結(jié)構(gòu)各類指數(shù)站位間變幅較大，結(jié)合同步調(diào)查的水質(zhì)理化因子相關(guān)性分析表明，硝酸鹽和亞硝酸鹽是影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)最重要的環(huán)境因子，而葉綠素a含量是影響浮游動物生物量最重要的環(huán)境因子。

關(guān)鍵詞山東省近岸海域；浮游動物；群落結(jié)構(gòu)；環(huán)境因子

中圖分類號S963.21+4；X826文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2016）04-136-06

Ecological Characteristics of Zooplankton of Inshore Areas in Shandong Province

BI Xiaoxin1， BI Lihai1， LIU Chong2 et al（1. Yantai Oceanic Environmental Monitoring Central Station of State Oceanic Administration， Yantai， Shandong 264006； 2. Second Institute of Oceanography of State Oceanic Administration， Hangzhou， Zhejiang 310012）

Abstract[Objective] To monitor the zooplankton species diversity in offshore marine areas of Shandong Province in the spring of 2015， and to discuss the relationship between community structure and physicochemical factors of water quality. [Result] A total of 26 species were collected， including coastal brackish water group， eurythermal euryhaline group and a small number of hypothermal euryhaline group. Calanus sinicus， Centropages mcmurrichi， Acartia bifilosa and Sagitta crassa were the primary dominant species. [Conclusion]The amplitude of the index varied significantly among sites. Analysis showed that nitrate and nitrite were the most important environmental factors affecting the community structure of zooplankton； while chlorophylla a was the most important environmental factor affecting the biomass of zooplankton.

Key wordsInshore areas of Shandong Province； Zooplankton； Community structure； Environmental factor

山東省位于我國東部沿海，黃河下游，地處114°47.5′～122°42.3′E、34°22.9′～38°24.01′N。山東半島突出于渤海與黃海之間，擁有3 024 km海岸線，占全國海岸線的1/6[1]。近海海域中散布著299個島嶼，岸線總長668.6 km，海岸線生態(tài)和景觀資源十分豐富，海洋生物尤其是經(jīng)濟生物資源豐富。

浮游動物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，它們既可以攝食一些藻類、細菌、碎屑，也是許多經(jīng)濟海產(chǎn)動物的餌料，因而在物質(zhì)循環(huán)中起到樞紐作用[2]。此外，一些種類的分布對許多重要海流、水團及氣候變化等具有生物指示作用[3]，通過對其種類、數(shù)量分布及群落結(jié)構(gòu)進行研究，可為海洋生態(tài)環(huán)境各要素提供生物依據(jù)。因此，對山東省近岸浮游動物多樣性進行監(jiān)測，掌握其種類組成、分布、數(shù)量及變化狀況，對保護海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性具有重要意義。

以前對浮游動物群落結(jié)構(gòu)的研究主要集中在東海等較大范圍海域[2-5]，缺乏山東省近岸海域浮游動物的調(diào)查資料。隨著海岸開發(fā)、環(huán)境污染[6]和過度捕撈等問題的出現(xiàn)，浮游動物多樣性也面臨嚴(yán)峻形勢。筆者于2015年春季山東省近岸海域開展浮游動物物種多樣性監(jiān)測，探討其群落與水質(zhì)理化因子的相關(guān)性，以期為今后調(diào)查山東半島近岸海域的生態(tài)環(huán)境以及海岸開發(fā)、環(huán)境污染等對山東近岸海域的環(huán)境影響提供數(shù)據(jù)資料。

1材料與方法

1.1站位布設(shè)及樣品采集2015年春季（5月）在山東省近岸海域（117°56′13″～122°34′22″E、35°14′08″～38°21′00″N）開展浮游動物多樣性監(jiān)測，共設(shè)置18個調(diào)查站位（圖1），其中濱州近岸2個、東營近岸3個、威海近岸6個、煙臺近岸6個、日照近岸1個，包括國控站位4個和監(jiān)督監(jiān)測站位14個（表1）。

浮游動物樣品的采集和室內(nèi)處理均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB/T17378.7-2007）進行，采用淺水Ⅰ型浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)口內(nèi)徑50 cm，網(wǎng)長145 cm，篩絹孔徑505 μm，網(wǎng)口面積0.2 m2）自底層至表層垂直拖網(wǎng)采集。國控站位的浮游動物樣品由國家海洋局煙臺海洋環(huán)境監(jiān)測中心站采集，監(jiān)督監(jiān)測站位的樣品由所屬各地市海洋環(huán)境監(jiān)測中心采集，樣品經(jīng)5% 福爾馬林溶液固定后送往國家海洋局煙臺海洋環(huán)境監(jiān)測中心站進行室內(nèi)分析。

1.2水質(zhì)理化因子的測定在采集浮游動物樣品的同時，在各站位采集水樣，按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB/T17378.4-2007）[7]測定溶解氧、油類、化學(xué)需氧量、活性磷酸鹽、硅酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、懸浮物、葉綠素a、鹽度和pH等參數(shù)，并對水溫進行同步觀測。

1.3分析及評價方法挑除樣品中的雜質(zhì)后，采用濕重法稱量浮游動物生物量，在體視顯微鏡下對樣品進行分類鑒定和計數(shù)。對所獲得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，采用多樣性指數(shù)、豐富度、均勻度和優(yōu)勢度評價生物群落結(jié)構(gòu)。

多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener指數(shù)，按照以下公式計算：

H′=-si=1Pilog2Pi（1）

式中，H′為多樣性指數(shù)，S為樣品中的種類數(shù)量，Pi為第i種的個體數(shù)與總個體數(shù)的比值。

豐富度采用Margalef指數(shù)，按照以下公式計算：

d=S-1log2N（2）

式中，d 為豐富度，S 為樣品中的種類數(shù)量，N 為樣品中的生物個體總數(shù)。

均勻度采用Pielou指數(shù)，按照以下公式計算：

J=H′log2S（3）

式中，J 為均勻度，H′ 為多樣性指數(shù)，log2S為多樣性指數(shù)的最大值，S為樣品中的種類數(shù)量。

優(yōu)勢種優(yōu)勢度的計算公式為：

Y=（ni/N）×fi（4）

式中，Y為優(yōu)勢度，ni為第i 種類的個體， fi為第i 種類的出現(xiàn)頻率，N為樣品中的生物個體總數(shù)。當(dāng)優(yōu)勢度Y≥0.02時，確定該種為優(yōu)勢種。

優(yōu)勢度指數(shù)的計算公式：

D=N1+N2NT（5）

式中，D為優(yōu)勢度，N1為樣品中第1優(yōu)勢種的個體數(shù)，N2為樣品中第2優(yōu)勢種的個體數(shù)，NT為樣品的總個體數(shù)。

2.2浮游動物密度及生物量各站位浮游動物密度的變化范圍為9.33～928.12個/m3，最高值出現(xiàn)在H37ZQ029站位，最低值出現(xiàn)在B37ZQ057站位（圖2）。濱州站位個體數(shù)量最多，平均值為453.51個/m3，東營站位個體數(shù)量最少，平均值為111.46個/m3。

從圖3可以看出，各站位濕重生物量的變化范圍為1.7～233.1 mg/m3，最高值出現(xiàn)在H37PQX16站位，最低值出現(xiàn)在B37ZQ057站位。日照站位生物量最高，為163.4 mg/m3；威海站位生物量最低，平均值為33.2 mg/m3。

2.3群落結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢種由表3可知，調(diào)查海域浮游動物樣品多樣性指數(shù)介于0.96～2.94，最高值出現(xiàn)在H37PQX16站，最低值出現(xiàn)在H37ZQ029站，平均值為1.85；豐富度指數(shù)值介于1.75～0.17，最高值出現(xiàn)在H37PQX16站，最低值出現(xiàn)在H37ZQ029站，平均值為1.07；均勻度指數(shù)值介于0.84～0.32，最高值出現(xiàn)在B37YQX04站，最低值出現(xiàn)在H37WQX03站，平均值為0.60；優(yōu)勢度指數(shù)值介于0.47～1.00，最高值出現(xiàn)在H37ZQ029站，最低值出現(xiàn)在B37ZQ050站，平均值為0.75。圖2山東省近岸海域浮游動物的密度分布此次調(diào)查海域共出現(xiàn)浮游動物優(yōu)勢種4種，其中橈足類3種，毛顎類1種，分別為中華哲水蚤、腹針胸刺水蚤、雙毛紡錘水蚤、強壯箭蟲，優(yōu)勢度分別為0.48、0.18、0.03和0.09。

2.4生態(tài)類群劃分根據(jù)浮游動物群落中不同種類對溫度、鹽度的適應(yīng)能力不同，大致分為3個主要生態(tài)類群：①近岸低鹽類群分布在渤海、黃海沿岸水域，包括部分低鹽河口種，種類和數(shù)量很豐富，包括真刺唇角水蚤（Labidocera euchaeta）、腹針胸刺水蚤、太平洋真寬水蚤（Eurytemora pacifica）、瘦尾胸刺水蚤（Centropages tenuiremis）、刺尾歪水蚤（Tortanus spinicaudatus）、挪威小毛猛水蚤（Microsetella norvegica）、近緣大眼劍水蚤（Corycaeus affinis）、強壯箭蟲、中國毛蝦（Acetes chinensis）、長額刺糠蝦（Acanthomysis longirostris）。②低溫廣鹽類群，種類數(shù)量都較少，包括雙毛紡錘水蚤等。③廣溫廣鹽類群，廣泛分布于渤海、黃海近海，種類較多，數(shù)量豐富，包括中華哲水蚤、小擬哲水蚤（Paracalanus parvus）、鳥喙尖頭溞（Penilia avirostris）。

2.5群落多樣性與水質(zhì)理化因子的相關(guān)性各站位水質(zhì)理化指標(biāo)的測定結(jié)果見表4。以各站位水質(zhì)理化指標(biāo)為自變量，以浮游動物各群落結(jié)構(gòu)指數(shù)為應(yīng)變量，進行相關(guān)性分析。由表5可知，多樣性指數(shù)與硝酸鹽和亞硝酸鹽含量呈顯著負相關(guān)，豐富度指數(shù)與硝酸鹽含量呈顯著負相關(guān)，均勻度指數(shù)與亞硝酸鹽含量呈顯著負相關(guān)，優(yōu)勢度指數(shù)與硝酸鹽和亞硝酸鹽含量呈顯著正相關(guān)，生物量與葉綠素a含量、鹽度呈顯著正相關(guān)。

浮游動物群落結(jié)構(gòu)與水文、化學(xué)等環(huán)境因子密切相關(guān)，二者相關(guān)分析表明硝酸鹽和亞硝酸鹽是影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)最重要的環(huán)境因子，而葉綠素a含量是影響浮游動物生物量最重要的環(huán)境因子。

3結(jié)論與討論

該試驗結(jié)果表明2015年春季山東省近岸海域浮游動物調(diào)查共獲得浮游動物26種，種類組成以近岸低鹽類群和廣溫廣鹽類群為主，中華哲水蚤、腹針胸刺水蚤、雙毛紡錘水蚤、強壯箭蟲為優(yōu)勢種。各站位在種類組成、生物密度、生物量以及種群結(jié)構(gòu)等方面差異較大。筆者通過測定各站位水質(zhì)理化指標(biāo)并進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)硝酸鹽和亞硝酸鹽是影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)最重要的環(huán)境因子，而葉綠素a含量是影響浮游動物生物量最重要的環(huán)境因子。

3.1物理海洋因子對浮游動物群落結(jié)構(gòu)的影響我國渤海、黃海的海流，總體上是由北上的暖流流系和南下的沿岸流系所組成，在態(tài)勢上形成氣旋式結(jié)構(gòu)的環(huán)流系統(tǒng)。山東近海的海流受外海的黃海暖流以及當(dāng)?shù)氐牟澈－h(huán)流和西黃海沿岸流影響較大。渤海、黃海的水團主要是由魯北沿岸水、渤黃海混合水團、黃海水團組成，季節(jié)變化顯著。冬季水團從表至底形成均一水層，夏季黃海水團鉛直向分層明顯，表層形成強烈躍層，躍層以下仍保持冬季水體特征，為黃海冷水團[8]。

浮游動物游動能力很弱，常漂浮在水流中隨水流移動，其數(shù)量、組成、分布、群落結(jié)構(gòu)等受環(huán)境因素影響較大，其空間分布與水系、海流關(guān)系很密切，可作為水系的良好指示生物。研究表明，海樽類可以作為海流和水團的指示種[9]，尤其作為暖流的指示種，其數(shù)量隨水溫上升而增加；水母類數(shù)量和多樣性的變化與全球氣候變暖密切相關(guān)[10]。在眾多流系和水團的影響下，山東省近岸海域形成了較為復(fù)雜的浮游動物群落結(jié)構(gòu)。

3.2群落多樣性與水質(zhì)理化因子的相關(guān)性分析海域的營養(yǎng)鹽條件是影響初級生產(chǎn)力的重要因素，并通過食物鏈傳遞影響浮游動物的種群動態(tài)[11]。若水體中營養(yǎng)鹽含量過高，通常不利于浮游植物生長，從而抑制了浮游動物的群落結(jié)構(gòu)多樣性[12]。吳建新等[13]對田灣核電站海域浮游動物生態(tài)特征的研究表明，浮游動物豐度與亞硝酸鹽含量之間具有顯著的負相關(guān)性。劉一等[14]對上海市中心城區(qū)街道浮游動物群落結(jié)構(gòu)的研究表明，水體中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮對浮游動物的群落結(jié)構(gòu)有一定影響。以上研究結(jié)果與此次調(diào)查結(jié)果相一致。

葉綠素a含量反映浮游植物光合作用速率，其數(shù)值越高，則光合作用越強，初級生產(chǎn)力越高。同時，它間接反映浮游植物數(shù)量，尤其是硅藻數(shù)量的多少。浮游動物攝食浮游植物，其生物量與葉綠素a含量變化趨勢一致。李共國等[15]對引水疏浚后杭州西湖浮游動物群落結(jié)構(gòu)的研究表明，浮游動物生物量與水體葉綠素a含量之間的正相關(guān)性程度較高。孫曉雪[16]對沙湖浮游動物群落結(jié)構(gòu)及其與水質(zhì)因子關(guān)系的研究表明，影響浮游動物生物量的主要水質(zhì)因子為葉綠素a含量。以上研究結(jié)果與此次調(diào)查研究結(jié)果相同。

參考文獻

[1] 李善為， 夏東興. 山東海岸地貌發(fā)育特征[J]. 海洋湖沼通報， 1981（3）： 39-44.

[2] 徐曉群， 曾江寧， 壽鹿， 等. 興化灣浮游動物群落季節(jié)變化和水平分布[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2010， 30（3）： 734-744.

[3] 黃備， 王婕妤， 沈明富， 等. 浙江北部海域春季浮游動物的群落結(jié)構(gòu)研究[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測， 2012， 28（4）： 64-68.

[4] 郭沛涌， 沈煥庭， 劉阿成， 等. 長江河口浮游動物的種類組成、群落結(jié)構(gòu)及多樣性[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2003， 23（5）： 892-900.

[5] 左濤， 王榮， 陳亞瞿， 等. 春季和秋季東、黃海陸架區(qū)大型網(wǎng)采浮游動物群落劃分[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2005， 25（7）： 1531-1540.

[6] 傅悅，伊劍鋒，謝凡，等.恩施市龍洞河浮游動物調(diào)查與水環(huán)境評價[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2013（3）：297-299.

[7] 國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心.海洋監(jiān)測規(guī)范：GB/T17378.4-2007[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[8] 馮士筰， 李鳳岐， 李少菁. 海洋科學(xué)導(dǎo)論[M]. 北京： 高等教育出版社， 1999.

[9] 楊青， 王真良， 樊景鳳， 等. 北黃海秋、冬季浮游動物多樣性及年間變化[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2012， 32（21）： 6747-6754.

[10] 杜明敏， 劉鎮(zhèn)盛， 王春生， 等. 中國近海浮游動物群落結(jié)構(gòu)及季節(jié)變化[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2013， 33（17）： 5407-5418.

[11] DOU Y， WANG Y， TANG X X.Research advances in influence of UV-B enhancement and environment factor change on marine zooplankton[J]. Marine sciences， 2011， 35（8）： 89-94.

[12] 彭鵬飛，李緒錄，蔡鈺燦.珠江口萬山群島海域秋春季浮游動物的分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（18）：170-174.

[13] 吳建新， 閻斌倫， 馮志華， 等. 田灣核電站海域浮游動物生態(tài)特征[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2011， 31（22）： 6902-6911.

[14] 劉一， 禹娜， 馮德祥， 等. 上海市中心城區(qū)河道浮游動物群落結(jié)構(gòu)的周年變化[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2010（2）： 370-376.

[15] 李共國， 吳芝瑛， 虞左明. 引水和疏浚工程支配下杭州西湖浮游動物的群落變化[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2006， 26（10）： 3508-3515.

[16] 孫曉雪. 沙湖浮游動物群落結(jié)構(gòu)及其與水質(zhì)因子關(guān)系的研究[D]. 銀川： 寧夏大學(xué)， 2011.