廣西欽州灣外灣表層沉積硅藻分布特征

黃 玥

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廣西欽州灣外灣表層沉積硅藻分布特征

黃 玥1, 2

(1. 云南大學資源環境與地球科學學院, 云南昆明650504; 2. 云南大學喀斯特國際研究中心, 云南昆明650504)

本文對欽州灣外灣54個表層沉積物中硅藻進行分析, 鑒定出硅藻153種, 分屬50屬。其中是本區域內最為豐富的硅藻種類。對應分析結果表明, 欽州灣表層沉積硅藻分布主要受到海水鹽度的影響, 其中淡水硅藻、、和可以作為低鹽度海水環境的指示種, 半咸水種/、與海洋中硅藻、則可以很好的指示高鹽度環境。欽州灣外灣54個表層沉積站位可劃分為3個硅藻分布區, 分別對應高低不同的海水鹽度, 與實際站位地理分布基本一致。

欽州灣; 外灣; 表層沉積; 硅藻

欽州灣位于北部灣西北部海域, 北與欽州市接壤, 南臨北部灣, 為典型的溺谷型半封閉式海灣, 呈現葫蘆狀[1]。欽州灣位于廣西海岸帶中段, 是其中規模最大的港灣, 由內灣、灣頸和外灣組成。內灣有茅嶺江、欽江等中小河流匯入; 外灣呈喇叭狀, 灣口向北部灣開敞, 欖埠江自西面流入[2]。

硅藻是海洋環境變化常用的有效指示生物之一, 在國內外被廣泛運用于海洋環境變化研究[3-5]。我國海區表層沉積硅藻已進行了相對系統的研究[6]。但是對于欽州灣, 僅是在探討所有中國沿海表層硅藻分布狀況時, 略有涉及本研究區域[7]。

本文通過研究廣西欽州灣外灣表層沉積物硅藻, 對某些有典型環境意義的硅藻種屬進行討論, 并運用多元分析方法對硅藻鑒定結果進行分析, 以期揭示該區域表層沉積硅藻的群落組成、分布規律及環境影響, 為恢復該海域的古海洋環境提供科學依據。

1 材料與方法

本文分析樣品由國家海洋局第一海洋研究所于2008年12月獲取, 利用箱式采樣器采集表層0~10 cm樣品作為表層樣, 采樣站位具體位置見圖1。

硅藻樣品的處理根據如下方法進行: 所有樣品先用10%HCl去除鈣質, 蒸餾水洗凈后加入30%H2O2, 在恒溫60℃下煮1~2 h以去除沉積物中的有機質, 蒸餾水洗凈后用Naphrax膠制片[8], 在1 000X徠卡油鏡下進行屬種鑒定, 每個樣品統計硅藻殼面數300粒以上。

對硅藻鑒定結果進行多元分析, 以確定表層沉積硅藻在欽州灣外灣的分布特征及引起其變化的主要環境因子。

2 結果與討論

2.1 硅藻鑒定結果

本文共分析樣品54個, 鑒定出硅藻153種, 分屬50屬。鑒定工作依據相關參考資料進行[9-17]。主要硅藻種類為:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,。其中為數量最豐富的硅藻屬種(圖2)。

2.2 主要硅藻生態

、和均是典型的淡水硅藻[18], 是良好的淡水指示種。多發現于鹽度較低的沿岸海域, 陸上淡水種也時有出現[19], 在大洋洲和歐洲均有報道[20-22]。在欽州灣外灣, 該種多分布于欖埠江入灣處, 含量可達5%~ 10%, 受外洋影響海域幾乎不出現(圖3A)。同樣常出現于河口、沿岸海域, 陸上湖泊也有發現[19], 在歐洲、美洲和大洋洲淡水、半咸水水域均大量分布[20-24]。在欖埠江口該種含量最高至8%, 靠近外海站位幾乎沒有(圖3B)。僅在歐洲出現報道, 發現于沿岸淡水和半咸水海域[22]。在本文研究區域, 該種集中分布于欖埠江口鹽度較低海域, 最高含量至5%, 遠離河口位置幾乎不出現(圖4A)。故在此區域它們可作為典型的沿岸低鹽代表種屬。

多被認為生活于淡水之中[19-21], 也曾發現于半咸水環境之下[18], 我國南海深海海域無該種記錄[25]。在欽州灣為典型的淡水種, 大量分布于欖埠江口處, 最靠近河口幾個站位其含量均在15%以上, 最高可達24%, 隨著與欖埠江口距離的增大, 該種含量逐漸減小, 至遠離河口, 靠近外洋的站位, 幾乎不再出現(圖4B)。故該種是此區域良好的淡水環境指示種。

/是兩種關系緊密的硅藻, 它們作為海洋種浮游生活于河口地區, 是典型的半咸水硅藻屬種[10]。在我國, 它們廣泛分布于近海地區, 是沿岸最為常見的屬種之一[6-7], 在河口處, 尤其是南海海域, 相對于更加頻繁出現的淡水硅藻種屬, 它們又可作為鹽度較高的指示屬種[25]。在欽州灣外灣,/含量多為10%~30%, 僅在靠近欖埠江口處含量降至10%以下, 最靠近河口站位甚至不再出現(圖5A), 故該種是研究區域內典型的海水種。

常出現于沿岸, 對溫、鹽等環境條件適應范圍較廣[26], 北起北極海、鄂霍茨克海, 南至印度尼西亞的爪哇都有分布[11], 為沿岸廣布種[16], 是我國表層沉積物中分布最為廣泛的種類之一[7], 且在深度約50~100 m的淺海數量最多[6]。該種在欽州灣外灣含量為10%~20%, 欖埠江口幾乎不出現, 從欖埠江口到外灣地區數量逐漸增多(圖5B), 在本文研究區域, 可以作為遠離河口影響的代表種屬。

是典型外洋種, 分布較廣, 在暖水海區和溫帶水體中均有分布[16]。該種主要出現于暖水海區, 但在沿岸浮游硅藻群中也較為常見, 甚至在中高緯度部分海區也零星檢出[9]。在我國, 南海、東海、黃海和渤海均有該種記錄[7]。該種在欽州灣西部靠近欖埠江注入區域以及靠近灣頸區域含量極低, 而在外灣東側靠近外洋海域, 其百分比含量均大于5%(圖6A)。故可以作為良好的海水環境指示種。

為世界性種, 除兩極地區以外, 自赤道至高緯地區海洋均有分布[16], 且數量較大, 是常見的廣布性淺海種類[27]。該種在我國主要分布在南海、東海陸坡及海槽等溫度、鹽度相對較高的海域[28], 在黃海青島等地也有少量分布[29]。該種也是南海表層沉積硅藻中含量最為豐富的硅藻種類, 且在各站表層沉積硅藻中的百分含量相近, 約30%左右[7]。同樣的, 該種在欽州灣外灣也最為豐富, 在部分表層站位中含量超過30%, 集中出現于欽州灣外灣東北部連接外洋區域; 而靠近灣頸處, 含量有所降低, 不足20%; 外灣西部靠近欖埠江入海區域含量最少, 不足10%, 甚至在欖埠江河口位置消失不見(圖6B)。故是該區域最為典型的海水種。

2.3 對應分析結果

運用C2軟件[30]對欽州灣外灣54個表層硅藻樣品鑒定結果進行對應分析(Correspondence analysis, CA), 結果顯示, 軸Ⅰ特征值達0.54, 貢獻率達到51.7%, 可以反映大部分硅藻組合特征變化信息。軸Ⅱ特征值僅0.07, 對其代表的意義在此不做討論。

欽州灣表層沉積主要硅藻種屬分布圖中(圖7),、、、等指示較低海水鹽度的硅藻種屬, 基本分布在軸Ⅰ的正方向上; 與之相對,/,、、等生活于鹽度較高的海水環境中的硅藻種屬, 則分布于軸Ⅰ的負方向上。這可說明, 軸Ⅰ所反映的是該區域海水鹽度的高低。這里, 可以把軸Ⅰ看做鹽度指示軸, 其正方向代表鹽度較低的淡水環境, 負方向則是鹽度較高的海洋環境。

值得注意的是,/和作為典型的半咸水種, 在欽州灣外灣更多的分布在遠離陸地的海域, 在對應分析分布圖(圖7)上, 更靠近和等生活于外洋的典型海洋硅藻, 這是由于本研究區域過于靠近陸地, 相較于大量淡水硅藻種屬而言,/和外洋海水種對鹽度的要求更高, 與淡水中的差異更大, 而缺乏遠離岸線的外洋站位, 故它們和外洋海水種的差異反而不明顯。在此, 將/和作為較高海水鹽度的指示種。

2.4 表層站位劃分

對應分析所得的欽州灣外灣表層站位分布圖(圖8)顯示, 54個表層站位大致可劃分為3個區域: 區域Ⅰ位于軸Ⅰ正方向, 這些站位有著相對較低的海水鹽度;相對應的, 位于軸Ⅰ負方向區域Ⅲ內的站位, 則處于鹽度相對較高的海域; 而介于二者之間, 既靠近原點附近的區域Ⅱ, 則代表著海陸交匯過渡區域內相對適中的海水鹽度條件。

將劃分的結果對應到欽州灣外灣各個表層站位實際位置之中(圖9), 可以看出, 對應分析結果很好的顯示了表層沉積硅藻與相應海洋環境的相互關系, 分帶結果與河口環境由內向外的地理分布規律比較吻合。

區域Ⅰ, 包括欽州灣外灣西部的8個站位。代表的是受河流淡水影響最大的海域環境, 該區域靠近欖埠江口, 受陸上淡水注入和人類活動影響最大[31], 形成以為最優勢種,、、等多種淡水硅藻共存的硅藻組合面貌, 為欽州灣受陸上淡水注入影響最大的區域。

區域Ⅱ, 包括靠近欽州灣灣頸處以及介于河口與外洋之間的6個站位。屬潮間帶, 海水鹽度適中, 淡水種和咸水種混雜出現, 且優勢種不明顯, 是介于區域Ⅰ與區域Ⅲ之間的過渡區域。

區域Ⅲ, 位于欽州灣外灣接近外洋處, 包括剩余的40個站位。該區域遠離河口, 處于較深的海水環境中, 為外洋影響區域, 海水鹽度較高。/、、、等生活在較高鹽度的硅藻種類在該區域占主要地位。

3 結論

(1) 欽州灣外灣54個表層沉積樣品, 共鑒定出硅藻153種, 分屬50屬。其中含量最為豐富。

(2) 依照主要硅藻生態并結合對應分析結果, 淡水種屬、、和可以作為低鹽度海水環境的指示種, 半咸水種/、和海洋種、則可以很好的指示高鹽度環境。

(3) 對應分析結果中軸Ⅰ所代表的潛在環境變量是海水鹽度, 正方向指示鹽度較低的海洋環境。說明欽州灣外灣主要影響表層沉積硅藻分布的是海水鹽度這一環境因子。

(4) 依照對應分析結果, 欽州灣外灣54個表層沉積站位可劃分為3個硅藻分布區, 分別對應高低不同的海水鹽度, 與實際站位地理分布基本一致。

致謝: 本文由國家自然科學青年基金“北部灣北部中全新世硅藻及氣候變化研究”(項目號: 41306067)提供資助, 樣品由國家海洋局第一海洋研究所采集并提供, 在此一并致謝。

[1] 何本茂, 韋蔓新. 欽州灣的生態環境特征及其與水體自凈條件的關系分析[J]. 海洋通報, 2004, 4(23): 51-54. He Benmao, Wei Manxin.The relationship between ecological environment and its characteristics in Qinzhou Bay and water purification conditions of [J]. Marine Science Bulletin, 2004, 4 (23): 51-54.

[2] 張伯虎, 陳沈良, 劉焱雄, 等. 廣西欽州灣海域表層沉積物分異特征與規律[J]. 熱帶海洋學報, 2011, 4(30): 66-70. Zhang Bohu, Chen Shenliang, et al. Characteristics and regularity of surface sediments in Qinzhou Bay of Guangxi [J]. Journal of Tropical Oceanography, 2011, 4 (30): 66-70.

[3] Stoermer E F, Smol J P. The diatom: applications for the environmental and earth science [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1999: 3-8.

[4] Jiang H, Zheng Y, Ran L, et al. Diatoms from the surface sediments of the South China Sea and their relationships to modern hydrography [J]. Marine Micropaleontology, 2004, 53: 279-292.

[5] Jiang H, Bj?rck S, Ran L, et al. Impact of the Kuroshio Current on the South China Sea based on a 115 000 year diatom record [J]. Journal of Quaternary Science, 2006, 21(4): 377-385.

[6] 蔣輝. 我國某些常見化石硅藻的環境分析[J]. 植物學報, 1987, 29(4): 440-448. Jiang Hui. Environmental analysis of some common Fossil Diatoms in China [J].ActaSinicaSinica, 1987, 29 (4): 440-448.

[7] Huang Y, Jiang H, Bj?rck S, et al. Surface sediment diatoms from the western Pacific marginal seas and their correlation to environmental variables [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2009, 27(3): 674-682.

[8] H?kansson H. The recent diatom succession of Lake Havg?rdssj?n, south Sweden [C]// Proceeding of the Seventh International Diatom Symposium. Philadelphia: Otto Koeltz, 1984: 411-429.

[9] Hustedt F. Die KieselalgenDeutschlands, ?sterreichs und der SchweizunterBerücksichtigung der übrigen L?nder Europassowieangrenzender Meeresgebiete. 2 [M]. Koenigstein: Otto Koeltz Science Publishers, 1959: 1-845.

[10] Hendey N I. An introductory account of the smaller algae of British coastal waters: Part V. Bacillariophyceae (Diatoms), Fishery Investigations Series IV [M]. London: Otto Koeltz, 1964: 1-317.

[11] 金德祥, 陳金環, 黃凱歌. 中國海洋浮游硅藻類[M]. 上海: 上海科學技術出版社, 1965: 1-230. JinDexiang, Chen Jinhuan, Huang Kaige. Marine planktonic diatom of China [M]. Shanghai: Shanghai science and Technology Press, 1965: 1-230.

[12] 金德祥, 程兆第, 林均民, 等. 中國海洋底棲硅藻類(上卷)[M]. 北京: 海洋出版社, 1982: 1-323. JinDexiang, Cheng Zhaodi, Lin Junmin, et al. Chinese marine benthic diatoms (volume) [M]. Beijing: Ocean Press, 1982: 1-323.

[13] Round F E, Crawford R M, Mann D G. Diatoms: Biology and Morphology of the Genera [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1990: 1-758.

[14] Krammer K, Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. 3 [M]. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag, 1991: 1-493.

[15] 藍東兆, 程兆第, 劉師成. 南海晚第四紀沉積硅藻[M].北京: 海洋出版社, 1995: 1-138. LanDongzhao, Cheng Zhaodi, Liu Shicheng. The South China Sea during the late Quaternary sedimentary diatom [M]. Beijing: Ocean Press, 1995: 1-138.

[16] Hasle G R, Syvertsen E E. Marine diatoms [C]. In: TomasR (Ed.), Identifying Marine Phytoplankton.1997, California: Academic Press pp. 5-85.

[17] 郭玉潔, 錢樹本. 中國海藻志第五卷硅藻門第一冊中心綱[M]. 北京: 科學出版社, 2003: 1-493. GuoYujie, Qian Shuben. Chinese marine algae flora fifth volume first book CENTRICAE diatoms [M]. Beijing: Science Press, 2003: 1-493.

[18] Hartley B. An Atlas of British Diatoms [M]. Bristol: Biopress, 1996: 1-601.

[19] Hustedt F. The Pennate Diatoms [M].JENSEN N G translator and editor.Koenigstein: Koeltz Scientific Books. 1985: 1-918.

[20] Niels F. Diatoms in eastern Australia [M]. Vaduz: Cramer, 1978: 1-243.

[21] Niels F. Diatoms in New Zealand, the North Island [M]. Vaduz: Cramer, 1979: 1-225.

[22] Niels F. Freshwater diatoms in Iceland [M]. Vaduz: Cramer, 1974: 1-189.

[23] Niels F. Diatoms in Alaska [M]. Vaduz: Cramer, 1981: 1-317.

[24] Niels F. Diatoms in Bornholm, Denmark [M]. Vaduz: Cramer, 1982: 1-175.

[25] Huang Y, Jiang H, Sarnthein M, et al. Diatom response to changes in palaeoenvironments of the northern South China Sea during the last 15000 years [J].Marine Micropaleontology, 2009, 72: 99-109.

[26] Zong Y. Implications ofabundance in Scottish isolation basins [J]. Diatom Research, 1997, 12(1): 125-150.

[27] Hasle G R. Phytoplankton and ciliate species from the tropical Pacific [C]. SkrifterutgittavDet Norske Videnskaps-Akademii Oslo. I, Matematisk - Naturvideskabeligklasse, 2, 1960: 1-50.

[28] 冉莉華, 蔣輝. 南海某些表層沉積硅藻的分布及其古環境意義[J]. 微體古生物學報, 2005, 22(1): 97-106. Ran Lihua, Jiang Hui.The South China Sea, the distribution of some diatom in surface sediments andPaleoenvironmental Significance of [J]. Journal of micropalaeontologica, 2005, 22 (1): 97-106.

[29] 李冬玲, 范昌福, 黃玥, 等. 渤海灣西北岸中全新世埋藏牡蠣礁的硅藻記錄及古環境意義[J]. 海洋通報, 2009, 28(3): 22-28. Li Dongling, Fan Changfu, Huang yue, et al. The northwest coast of Bohai Bay in the Holocene buried oyster reef diatom records and Paleoenvironmental Significance [J]. Marine Science Bulletin, 2009, 28 (3): 22-28.

[30] Juggins S. C2 User Guide, Software for Ecological and Palaeoecological Data Analysis andVisualisation [M]. Newcastle upon Tyne: University of Newcastle , 2003: 1-69.

[31] 楊斌, 鐘秋平, 魯棟梁, 等. 欽州灣海域COD時空分布及對富營養化貢獻分析[J]. 海洋科學, 2014, 38(3): 20-25. Yang Bin, ZhongQiuping, Lu dongliang. The waters of the Gulf of Qinzhou COD distribution and eutrophication contribution analysis [J]. Marine Sciences, 2014, 38 (3): 20-25.

Distribution of the surface sediment diatoms in the outer bay of Qinzhou bay of Guangxi

HUANG Yue1, 2

(1. School of Resource Environment and Earth Science of Yunnan University, Kunming 650504, China; 2. Karst international research center of Yunnan University, Kunming 650504, China)

Fifty-four surface diatom sediments obtained from the outer bay of Qinzhou bay were examined. A total of 153 species that belonged to 50 genera were identified.was the most abundant species. A unimodal method of correspondence analysis was conducted. The results revealed that the diatom assemblage was mainly affected by the seasurface salinity. Fresh water diatoms such as,,, andcould be used asindices for low seasurface salinity. In contrast, brackish water species such as/andcombined with some marine diatoms such asandwere good indicators of high seasurface salinity. Three diatom zones, whichrepresented different seasurface salinity, were divided by correspondence analysis and closely mapped to the actual regional distribution of 54 surface diatom sediments studied.

Qinzhou bay; the outer bay; surface sediments; diatom

Q948.8

A

1000-3096(2017)01-0096-08

10.11759/hykx20150927001

2016-02-18;

2016-06-09

國家自然科學青年基金資助項目(41306067)

黃玥(1980-), 男, 講師, 博士, 主要從事海洋地質與第四紀地質研究, E-mail: yuehuang@ynu.edu.cn

Feb. 18, 2016

[Supported by the National Natural Science Foundation of China, No.41306067]

(本文編輯: 梁德海)