海洋圍隔生態(tài)系中浮游動物的研究＊

黃鳳鵬，李瑞香，孫愛榮，王宗靈

（1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061；2.上海海洋大學 水產(chǎn)與生命學院，上海201306）

海洋圍隔生態(tài)系中浮游動物的研究＊

黃鳳鵬1，李瑞香1，孫愛榮2，王宗靈1

（1.國家海洋局 第一海洋研究所，山東 青島266061；2.上海海洋大學 水產(chǎn)與生命學院，上海201306）

2002－05－20－26在東海進行小尺度船基浮游生物生態(tài)系圍隔實驗，研究浮游動物的群落結(jié)構(gòu)、組成與環(huán)境之間的關(guān)系，探討了優(yōu)勢種群的自然繁殖發(fā)育期。結(jié)果表明，浮游動物的種類組成較簡單，優(yōu)勢種明顯。浮游動物生物量、豐度及優(yōu)勢種群豐度三者的變化呈逐漸增加趨勢。在實驗期的1～5d，小擬哲水蚤的無節(jié)幼蟲和早期幼體占絕對優(yōu)勢，該自然種群的豐度不斷增加；隨時間推移，無節(jié)幼蟲逐漸發(fā)育為橈足幼體，而后又逐漸發(fā)育為成體。因此，本次實驗期是實驗海區(qū)優(yōu)勢種小擬哲水蚤種群的自然繁殖發(fā)育盛期。

圍隔生態(tài)系；浮游動物；優(yōu)勢種群；自然繁殖發(fā)育期；東海

海洋圍隔生態(tài)實驗是現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)研究方法之一，其優(yōu)點在于能保持部分海洋生態(tài)系特征，并可在相當長的時間內(nèi)（數(shù)天至數(shù)月）從圍隔實驗裝置內(nèi)反復取樣，這對于浮游生物研究是至關(guān)重要的。因為在自然環(huán)境中浮游生物的不連續(xù)變化而難以進行連續(xù)測定，海洋圍隔生態(tài)研究可以有目的控制生態(tài)系，并以此了解生態(tài)系功能、生物群落等對各種環(huán)境變化和化學污染物的響應、營養(yǎng)鹽等對生態(tài)系的影響及其影響過程和機制等。

關(guān)于長江口附近海域海洋圍隔生態(tài)系中浮游動物的研究還未見報道。為研究長江口自然海洋生態(tài)系中浮游動物的群落結(jié)構(gòu)、種群組成及其與環(huán)境之間的關(guān)系，探討優(yōu)勢種群的自然繁殖發(fā)育期，我們進行了圍隔生態(tài)系實驗。

圖1 長江口花鳥山海域示意圖（·為海洋圍隔區(qū)）Fig.1 The sea area of Hua Niaoshan at Changjiang River estuary（·is experimental area of enclosure ecosystem）

1 材料與方法

2002－05－20－26在東海長江口外花鳥山海域（30°50′30″N，122°36′42″E），進行小尺度船基浮游生物生態(tài)系圍隔實驗（實驗海區(qū)見圖1）。圍隔裝置安裝在后甲板上，圍隔袋材料為聚乙烯塑料袋，直徑1m，水深1m，水體容量約780L，外部鋼架2.2m×3.5m×1.3m，系上帆布袋圍成水池，兩側(cè)有多個出水孔，用水泵將海水泵入帆布袋內(nèi)使海水循環(huán)保持圍隔內(nèi)水溫與海區(qū)相同［1］。取樣時間每天上午7：00，實驗周期7d。在海上實驗調(diào)查期間，用孔徑為100μm尼龍篩絹制成的小網(wǎng)過濾5L已混均的水樣，采獲的樣品用質(zhì)量分數(shù)為5%的福爾馬林海水溶液固定保存，實驗室鏡檢。據(jù)它們的形態(tài)和生態(tài)特征［2－7］，進行分類鑒定、計數(shù)、稱重，并換算為豐度（個／L）和生物量（mg／L）。生物量的測量用感量0.01g電子天平直接稱重（濕重）法進行，生物量和豐度均為5個圍隔實驗裝置內(nèi)生物濕重和豐度的平均值，樣品室內(nèi)分析處理按《海洋調(diào)查規(guī)范》［8］進行。浮游動物豐度的多重比較采用最小顯著差數(shù)法（LSD法），最小顯著差數(shù)法是在F測驗差異顯著的前提下推斷2個平均數(shù)的差數(shù)是否達到顯著水平的最小差數(shù)LSDα的多重比較方法。

2 研究結(jié)果

2.1 種類組成及生態(tài)特點

本次實驗采集到浮游動物9種和幼體、幼蟲3種，其中橈足類6種、毛顎類1種、被囊類1種、原生動物1種和多毛類浮游幼體1種，橈足類無節(jié)幼蟲2種。

浮游動物種類名錄：

浮游動物種類組成的生態(tài)類型是以近岸沿海暖水種為主，優(yōu)勢種為小擬哲水蚤（占浮游動物豐度的81.1%）。

2.2 浮游動物生物量的分布

2.2.1 生物量的分布

5個圍隔水體中浮游動物生物量的分布見表1。

表1 浮游動物生物量的分布（mg·L－1）Table 1The distribution of zooplanktonic biomasses（mg·L－1）

由表1可知，5個圍隔水體中浮游動物生物量的分布，第1天和第2天圍隔1號和圍隔5號、第2天的圍隔1號有差異外，其它同時間圍隔間均沒差異，由此得出：5個圍隔水體中浮游動物生物量的分布規(guī)律差別基本不明顯。

2.2.2 總生物量的變化

浮游動物總生物量的變化是隨取樣時間的推移，呈逐漸增加的趨勢（圖2）。總生物量的最低值出現(xiàn)在實驗的第1天，為0.72mg／L，第4天與第5天的生物量相同，最高總生物量出現(xiàn)在第7天，為6.5mg／L，平均值為3.56mg／L。5個圍隔中浮游動物總生物量的變化規(guī)律差別不明顯。

圖2 浮游動物生物量的變化Fig.2 The variation of zooplanktonic biomasses

2.3 浮游動物豐度的分布

2.3.1 浮游動物豐度的分布

5個圍隔水體中浮游動物豐度的分布見表2。

表2 浮游動物豐度的分布（個·L－1）Table 2 The distribution of zooplanktonic abundances（ind.·L－1）

由表2可知5個圍隔水體中浮游動物豐度的分布規(guī)律差異不明顯（見表4多重比較結(jié)果）。

2.3.2 浮游動物豐度的變化

浮游動物豐度的變化與總生物量的變化趨勢基本相同見圖3，其豐度隨取樣時間的推移而變化。第1天至第4天呈逐漸增加趨勢，由31.72個／L增加到116.56個／L，第5天和第6天略有下降，第7天下降為93.45個／L，平均值為82.63個／L。5個圍隔水體中同期浮游動物豐度的變化規(guī)律差異不明顯。

圖3 浮游動物豐度的變化Fig.3 The variation of zooplanktonic abundances

2.4 優(yōu)勢種群豐度的分布

2.4.1 小擬哲水蚤豐度的分布

小擬哲水蚤是近岸沿海暖水種［2］，在實驗區(qū)圍隔水體中的分布見表3，該種群豐度的變化與浮游動物總生物量和總豐度的變化趨勢一致。小擬哲水蚤的平均豐度為71.3個／L，占浮游動物豐度的81.20%。由此看來，小擬哲水蚤是實驗區(qū)圍隔水體中的主要優(yōu)勢種群。

表3 浮游動物各類群豐度的分布（個·L－1）Table 3 The distribution of zooplanktonic abundances（ind.·L－1）

2.4.2 小擬哲水蚤豐度的變化

實驗期間小擬哲水蚤種群豐度的變化開始時為14.72個／L，實驗后期為86.75個／L，隨取樣時間的推移，其豐度變化基本呈逐漸增加的趨勢（圖4）。

小擬哲水蚤的無節(jié)幼蟲，本次實驗開始時為15.24個／L，實驗后期為0個／L，隨取樣時間的推移，幼蟲豐度變化基本呈逐漸減少趨勢（圖5）。

2.5 顯著性測驗

判斷5個圍隔水體中浮游動物豐度的差異顯著或不顯著，必須在所有平均數(shù)中一對一地比較才能確定，也就是判斷5個圍隔水體中浮游動物豐度中兩兩間差異顯著的假設(shè)測驗。統(tǒng)計學將差異顯著性水平α一般取0.05或0.01。

利用SPSS17.0的LSD法［9］進行多重比較，結(jié)果表明，圍隔1與圍隔2間差異顯著，其余差異均不顯著。由此得出：各圍隔間豐度的差異基本不顯著。

3 討 論

3.1 優(yōu)勢種群豐度變化與膠洲灣海域的比較

將本次實驗期間小擬哲水蚤種群豐度的變化與膠洲灣海域的資料［5］進行比較。2003年全年膠洲灣小擬哲水蚤均有分布，豐度的分布有波動，最低豐度在2003－01，平均為0.28個／m3，最高豐度在2003－07，平均為14.71個／m3，全年平均為4.41個／m3（圖6），膠洲灣小擬哲水蚤全年自然繁殖發(fā)育豐度的高峰在2003－07［5］。本次實驗第1天到第6天，小擬哲水蚤種群豐度呈逐漸增加。第7天隨小擬哲水蚤個體發(fā)育接近成熟，種群豐度略有下降，由本次實驗期間小擬哲水蚤種群豐度的變化趨勢可以看出（圖4～5），2002－05下旬是實驗海域小擬哲水蚤種群的自然繁殖發(fā)育盛期。

3.2 優(yōu)勢種群與海水溫度的關(guān)系

浮游橈足類是浮游動物中的優(yōu)勢種群，且終年占優(yōu)勢［10］。膠州灣2003年浮游動物的種類多樣度與海水平均溫度線性回歸得出，它們之間相關(guān)性非常顯著［11］。海水溫度是浮游動物繁殖發(fā)育的重要條件之一。

小擬哲水蚤的繁殖發(fā)育有一個適溫范圍，在適溫范圍內(nèi)，種群豐度高峰出現(xiàn)時間的水溫應為該種群自然繁殖發(fā)育的最佳水溫。種群自然繁殖發(fā)育最佳水溫的時間，為該種個體發(fā)育近成體豐度的高峰時及無節(jié)幼蟲和早期橈足幼體的多少。由圖3初步判定，實驗海域2002－05應為其最佳水溫時間。

本次實驗海域2002－05的平均水溫達19.3℃，膠洲灣2003－05的平均水溫是14.9℃，2003－06的平均水溫是18.8℃，2003－07的平均水溫是23.0℃。實驗海域2002－05的水溫對應的該種個體發(fā)育近成體豐度的高峰期、無節(jié)幼蟲和早期橈足幼體期。這種繁殖發(fā)育水平，在膠洲灣2003－07才能達到。這主要因為膠洲灣的緯度高于實驗海域。

2003－07膠州灣的海水溫度是小擬哲水蚤自然繁殖發(fā)育最佳水溫，而實驗海域2002－05的海水溫度可能是該種群自然繁殖發(fā)育最佳水溫。

可以確定的是，實驗區(qū)圍隔水體中小擬哲水蚤是浮游橈足類的主要優(yōu)勢種群，該種群與海水溫度的關(guān)系密切。

4 結(jié) 語

本次實驗共采集到浮游動物10種，橈足類無節(jié)幼蟲2種。種類組成較簡單，優(yōu)勢種明顯突出，生態(tài)類型的特點是以近岸沿海、暖水種為主，優(yōu)勢種是小擬哲水蚤。浮游動物的總生物量、豐度及優(yōu)勢種群豐度三者的分布變化趨勢基本一致，即：隨取樣時間的推移，基本呈逐漸增加的趨勢，浮游動物的同期平面分布變化規(guī)律不明顯。

小擬哲水蚤的無節(jié)幼蟲，隨取樣時間的推移，豐度變化基本呈逐漸減少趨勢至零。實驗期間采集的小擬哲水蚤多為擬成體，僅在實驗后的第6天、第7天間采集到為數(shù)不多的成體。實驗期1～5d，小擬哲水蚤的無節(jié)幼蟲和早期橈足幼體（第Ⅰ～Ⅲ期）占絕對優(yōu)勢，此時該自然種群的豐度不斷增加，隨時間推移，無節(jié)幼蟲逐漸發(fā)育為橈足幼體，而后又逐漸發(fā)育為成體。因此，認為本次實驗期（2002－05下旬）是實驗海區(qū)優(yōu)勢種小擬哲水蚤種群的自然繁殖發(fā)育盛期。因本次實驗條件所限，實驗期較短（1～7d），故盡管資料和成果是客觀的，仍待今后加長實驗期做進一步深入研究。

（References）：

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Study on Zooplankton in a Marine Enclosure Ecosystem

HUANG Feng－peng1，LI Rui－xiang1，SUN Ai－rong2，WANG Zong－ling1
（1.First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao 266061，China；2.College of Fisheries and Life Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

An experiment on zooplankton in a small scale marine enclosure ecosystem was carried out on board in the East China Sea from 20th to 26th，May 2002to study the community structure and composition，their relationship to the environment and to discuss natural reproduction and growth period of the dominant species.Results showed that the zooplanktonic community composition was of simplicity with its obviously dominant species.The variational tendencies of the temporal and spatial distributions of the zooplanktonic biomass，abundance and dominant population abundance were tend to be gradually increased.The nauplii and nonage larvae ofParacalanus parvusbecame dominant 1～5days after experiment started，and the abundance of this natural population was increasing.Then the nauplii developed into copepodite larvae，and finally became the adults along with the time passed.Therefore，the experimental period was right the time of bloom for natural reproduction and growth ofParacalanus parvusin the experimental sea area.

microcosm ecosystem；zooplankton；dominant population；natural reproduction and growth period；the East China Sea

Decemberm 29，2010

Q958.885

A

1671－6647（2012）01－0087－07

2010－12－29

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃——我國近海藻華災害演變機制與生態(tài)安全（2010CB428701）；我國近海有害赤潮發(fā)生的生態(tài)學、海洋學機制及預測防治（2001CB409702）

黃鳳鵬（1952－），男，山東金鄉(xiāng)縣人，副研究員，主要從事海洋浮游動物形態(tài)分類和海洋生態(tài)學方面研究.

（高 峻 編輯）

致謝：國家海洋局第一海洋研究所蒲書箴研究員對本文寫作給予幫助。