東中國海的浮游植物種群分布特征研究

賴文典 孫德勇 朱澤民

【摘 要】浮游植物群落結構的不同導致其在海洋生態系統和物質循環過程中作用不同，因此對其的分析研究具有重要的意義。本文利用CHEMTAX軟件對2005年6月和2006年6月和2006年9月東中國海表層高效液相色譜數據（HPLC）經行分析，得到兩年浮游植物類群生物量，結果發現兩年里東中國海浮游植物類群構成基本相同，都是以硅藻為主，定鞭金藻和綠藻其次，硅藻占絕對優勢。

【關鍵字】HPLC；CHEMTAX；浮游植物群落結構；東中國海

中圖分類號： Q178.53 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0047-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.022

【Abstract】Different phytoplankton community structure leads to different functions in Marine ecosystem and material circulation， so it is of great significance to its analysis and research. The surface HPLC data of June 2005 and June 2006 and September 2006 in the east China seas were analyzed by CHEMTAX software， we get two years of phytoplankton biomass. The result show： The phytoplankton composition of the east China seas was basically the same in two years， diatoms were the dominant species， followed by prymnesiophytes and chlorella， diatoms have an absolute advantage.

【Key words】HPLC； CHEMTAX； Phytoplankton community structure； The east China seas

0 引言

浮游植物是海洋中最主要的初級生產力，其生物量的多少直接反映了海域的海水肥沃程度和所能養育生物資源的能力。其與周圍環境構成一個統一的整體，相互影響。環境的變化可能引起其群落結構的改變，它能夠改變海洋碳通量[1]、云反照率[2]、海水光通量與熱通量[3]，從而改變全球氣候，影響人類的生存。

浮游植物啟動了海洋中的食物網，它利用光能攝取營養鹽，把無機碳轉化為有機碳，并釋放氧氣，從而直接或間接地為海洋中其他生物提供賴以生存的物質基礎[4]。浮游植物的種類及細胞豐度多少可以用來估計海洋漁業資源的豐富程度[5]。因為浮游植物對海洋環境的適應能力不同，所以可以把它的種類和細胞豐度作為了解海洋環境變化的重要指標之一[6]。浮游植物在海洋生態系統的能量流動、物質循環和信息傳遞中起著至關重要的作用。海洋生態系統中浮游植物物種的多樣性直接和生態系統以上的3個功能相關，其中最為突出的是浮游植物的多樣性與海洋生態系統的穩定性有著密切的關系[7]。浮游植物群落結構的不同導致其在海洋生態系統和物質循環過程中作用不同，因此對其的分析研究具有重要的意義[8]。

本文使用現場獲得的高效液相色譜（HPLC）數據，通過CHEMTAX軟件對獲取的色素數據進行統計分析，獲取浮游植物群落結構信息，分析東中國海浮游植物群落結構并為與其相關方向提供重要的科學參考依據。

1 數據與方法

1.1 研究區域介紹

東中國海，包括渤海，黃海，東海和長江口。渤海為中國唯一內陸海，面積約為7.7萬平方公里，平均深度18米[9]。黃海，西太平洋最大邊緣海，在大陸與朝鮮半島之間，面積38萬平方公里，平均深度90米[10]。東海位于我國東部，面積約為77萬平方公里，平均深度349米[11]。東中國海具有邊緣海的性質，海的東南部受大洋影響較大，西北部及沿岸區域受大陸影響大，故這兩部分海洋狀況有顯著差異。東中國海位于24°N到41°N中緯地段，具有溫帶海洋的性質，季節變化大，尤其是北部及沿岸區域。

本文實時觀測于2015年夏季（6月）和2016年夏季（6月、9月）HPLC數據，隨“東方紅2號”考察船對東中國海進行取樣調查，站點如圖1。

1.2 數據分析方法

根據Aiken[12]使用的公認HPLC浮游植物色素數據質量控制方法。在這種方法中，總葉綠素a（TChla）與診斷色素（AP）之間的關系用于色素數據的質量保證（QA），因為它對數據散布更為敏感，并避免了TChla與TP的固有自相關性。色素數據質量保證數據統計規則為：

（1）TChla與AP的差值應小于30%TPig濃度。

（2）葉綠素a（Chla）和AP之間的回歸斜率范圍應該在0.7-1.4之間，總方差必須大于0.9。

（3）只有通過合格標準的樣本數量超過特定巡航總觀測值的85%，才能接受巡航數據。

進而使用CHEMTAX軟件對數據進行分析得到浮游藻類種群組成和豐度。CHEMTAX分析通過構建矩陣來分析數據。根據東中國海主導藻類，確定使用的初始矩陣[13]。包括8類浮游植物藻類（甲藻（Dinoflagellates）、硅藻（Diatoms）、金藻（Chrysophytes）、定鞭金藻（Prymnesiophytes）、綠藻（Chlorophytes）、隱藻（Cryptophytes）、原綠藻（Prochlorophytes）和藍藻（Cyanobacteria））和12種浮游植物色素類型（Per（Peridinin，多甲藻素）、But-fuco（butanoyloxyfucoxanthin，But-墨角藻黃素）、Fuco（Fucoxanthin，墨角藻黃素）、Hex-fuco（hexanoyloxyfucoxanthin，Hex-墨角藻黃素）、Neo（neoxanthin，新葉黃素）、Pras、Viol（violaxanthin，黃質）、Allo（Alloxanthin，黃素）、Lut（Lutein，葉黃素）、Zea（Zeaxanthin，玉米黃素）、TChlb（總葉綠素b）、TChla（總葉綠素a））。

使用初始比率矩陣，通過初步分析和綜合分析計算得到最終色素比率矩陣。進而得到浮游植物類群的生物量[14]。

2 結果

基于實測HPLC數據，通過CHEMTAX軟件，得到了2015年各藻種所占生物量百分比堆積條形圖（圖2）。由圖中可知，各藻種占總生物量百分比分別為7.29%、59.49%、5.91%、15.63%、11.18%、0.23%、0.25%、0.02%。它們在各個監測點的群落結構較為一致。以硅藻、定鞭金藻和綠藻為主，其中硅藻的生物量最高，占絕對優勢，在各站點占0%—98.40%，定鞭金藻和綠藻次之，分別占0%—61.05%和0%—50.99%。甲藻和金藻部分站點所占比例高達40.79%和38.21%，但多數站點低于15%。隱藻、原綠藻、藍藻所占的份額最低，91.27%的站點隱藻所占比例低于1%，96.03%的站點原綠藻所占比例低于1%，極少部分站點分別為0%—7.36%、0%—5.15%；藍藻所有站點都低于1%，所占比例為0%—0.44%。

同時得到了2016年各藻種所占生物量百分比堆積條形圖（圖3）。各藻種生物量占總生物量百分比分別為11.46%、24.05%、2.76%、22.12%、21.51%、11.44%、5.62%、1.04%。它們在各個監測點的群落結構略有差別。

相較之下，2016年東中國海浮游植物優勢種仍然為硅藻、定鞭金藻和綠藻，其中硅藻的生物量最高，占絕對優勢，在各站點占0%—52.96%。定鞭金藻和綠藻次之，分別占0%—64.85%和0%—60.84%。甲藻占0%—53.54%，但96.82%的站點都低于20%。隱藻占0%—53.54%，但85.35%的站點所占比例低于20%。原綠藻金藻、藍藻所占的份額較低，原綠藻占0%—45.86%，但84.71%的站點所占比例低于20%。金藻占0%—39.39%，但95.54%的站點所占比例低于20%。藍藻占0%—80.48%，但96.18%的站點所占比例低于20%。

3 結論

本文基于2015年和2016年夏季HPLC數據通過CHEMTAX軟件對東中國海群落結構進行研究分析。發現兩年里東中國海浮游植物類群構成基本相同，都是以硅藻為主，定鞭金藻和綠藻其次，硅藻占絕對優勢。

前人對相關海域研究發現浮游植物種群分布特征隨時間和區域的變化[15]，本文數據研究不夠全面，沒有其余季節與海表面以下數據資料。而浮游植物受到諸如營養鹽，鹽度，溫度，上升流，水團等各種因素影響[16]，水平分布則地理位置有關。因此進一步深入探測東中國海浮游植物群落結構的變動機制是當今海洋生態學的難點和今后的努力方向。

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