福寧灣底棲生物群落生態(tài)研究

林建杰

(福州市海洋與漁業(yè)技術(shù)中心, 福建 福州 350026)

福寧灣位于福建東北部霞浦縣, 屬亞熱帶氣候區(qū)的近海內(nèi)灣。未圍海造地之前, 福寧灣總面積18933 hm2, 其中 10m等深線淺海面積 13780 hm2,灘涂面積5153 hm2。該灣生境狀況良好, 海產(chǎn)資源豐富, 其中在潮間帶灘涂有連片分布的經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)貝類尖刀蟶。

20世紀(jì)80年代互花米草大肆入侵, 灘涂嚴(yán)重淤積。2008年因福寧灣開發(fā)區(qū)建設(shè)圍海造地, 北至松山南至下岐尖鼻頭攔腰造堤, 全長 5.46km, 形成由南北設(shè)置的兩道閘口控制內(nèi)外水系的有限交換。圍海工程建成后失去天然灘涂面積 2273.33hm2, 約占霞浦縣灘涂面積22703 hm2的10%, 約占福寧灣灘涂面積的44%。堤內(nèi)灘涂大大退縮, 水面縮小減半, 整體生境改變。關(guān)于福寧灣生物資源與生境方面的歷史調(diào)查僅見于當(dāng)?shù)貪O業(yè)等部門的零星資料[1]。為了解圍海造地后福寧灣生態(tài)環(huán)境的變化, 本單位與廈門大學(xué)于2012年3月和5月聯(lián)合開展了兩航次的生物地球化學(xué)及生物生態(tài)調(diào)查。本文研究底棲生物群落生態(tài), 期望為福寧灣環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)及保護(hù)資源與生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)資料。

1 材料與方法

1.1 布站、取樣及樣品處理

根據(jù)GB 17378.7-2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第七部分:近海污染生態(tài)調(diào)查和生物監(jiān)測(cè)》、GB/T 12763.9-2007《海洋調(diào)查規(guī)范 第9部分: 海洋生態(tài)調(diào)查指南》的規(guī)定和技術(shù)要求, 共布設(shè)6個(gè)站位(表1、圖1), 于2012年3月和8月進(jìn)行兩航次外業(yè)調(diào)查取樣和樣品處理。

表1 福寧灣海洋環(huán)境生態(tài)調(diào)查站位經(jīng)緯度一覽表Tab. 1 The latitude and longitude of marine ecological survey station in Funing Bay

圖1 福寧灣海洋環(huán)境生態(tài)調(diào)查站位Fig. 1 Marine environment ecological survey stations in Funing Bay

1.2 數(shù)理方法

1.2.1 Jacard相似性系數(shù)[2]

式中,a與b分別為兩站位樣品的種類數(shù),c為共有種數(shù)。

1.2.2 綜合優(yōu)勢(shì)度[2]

上式DF為相對(duì)密度,MF為相對(duì)生物量,f為站位出現(xiàn)頻率。

1.2.3 多樣性特征指數(shù)[3]

式中,S為樣品中的種類數(shù),N為樣品中的總個(gè)體數(shù),Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品總個(gè)體數(shù)的比值。

1.2.4 聚類方法[4-5]

計(jì)算6個(gè)站位春、夏兩季共12個(gè)樣品的Jacard系數(shù), 建立J系數(shù)矩陣, 采用緊鄰聯(lián)結(jié)法作聚類譜系圖, 進(jìn)而聚類分析。

2 結(jié)果

2.1 種類組成與分布

兩航次外業(yè)調(diào)查共鑒定57種, 隸屬6個(gè)門類。其中軟體動(dòng)物24種, 占總種數(shù)42.1%; 多毛類19種, 占總種數(shù)33.3%; 甲殼動(dòng)物9種, 占總種數(shù)15.8%; 棘皮動(dòng)物3種, 占總種數(shù)5.2%, 其他類2種(見附錄)。

2.1.1 春季(3月)與夏季(8月)

春季共鑒定底棲動(dòng)物45種, 其中軟體動(dòng)物種數(shù)最多, 為 21種, 占總種數(shù) 46.7%; 依次為多毛類 16種, 占 35.6%; 甲殼類 6種, 占 13.3%; 棘皮動(dòng)物 1種和其他類1種。站位平均為12.3種, 變幅6～20種(表 2)。3#站種數(shù)最多, 5 #站種數(shù)最少。根據(jù)生物數(shù)量和出現(xiàn)率, 優(yōu)勢(shì)種有泥蚶Tegillarca granosa(IV=0.537)、光滑狹口螺Stenothyra glabra(IV=0.258)、光滑河籃蛤Potamocorbula laevis(IV=0.215)和模糊新短眼蟹Neoxonophthalmus obscurus(IV=0.176)。常見種還有中華內(nèi)卷齒蠶Aglaophamus sinensis、異足索沙蠶Lumbrineris heteropoda、微黃鐮玉螺Lunatia gilva和解氏囊螺Retusa cecillii等種類。

表2 春季與夏季底棲動(dòng)物種類數(shù)Tab. 2 The benthic animal species in spring and summer

夏季共鑒定底棲動(dòng)物27種, 其中軟體動(dòng)物9種占33.3%, 多毛類8種占29.6%, 甲殼類6種占22.2%,棘皮動(dòng)物2種和其他類2種。站位平均為7.8種, 變幅5～12種(表2)。6#站種數(shù)最多, 2#站種數(shù)最少。根據(jù)生物數(shù)量和出現(xiàn)率, 優(yōu)勢(shì)種有奇異稚齒蟲Paraprionospio pinnata(IV=0.365)、泥蚶(IV=0.296)、光滑河籃蛤(IV=0.243)和模糊新短眼蟹(IV=0.179)。常見種還有不倒翁蟲Sternaspis sculata、小莢蟶Siliqua minuma、上野蜾蠃蜚Corophium uenoi和光亮倍棘蛇尾Amphioplus lucidus等種類。春季種類數(shù)明顯多于夏季。

2.1.2 堤內(nèi)與堤外

兩航次調(diào)查, 堤內(nèi)共獲得 34種, 其中軟體動(dòng)物類17種, 占有總種數(shù)50.0%的優(yōu)勢(shì), 多毛類16種占47.1%。優(yōu)勢(shì)種有泥蚶(IV=0.563)、光滑河籃蛤(IV=0.360)和模糊新短眼蟹(IV=0.174); 常見的種還有光滑狹口螺、解氏囊螺和中華內(nèi)卷齒蠶等。

堤外共獲得29種; 其中軟體動(dòng)物11種, 占總種數(shù)的 37.9%; 多毛類 8種占 27.6%。甲殼類 6種占20.7%。優(yōu)勢(shì)種有奇異稚齒蟲(IV=0.344)、小莢蟶(IV=0.243)和模糊新短眼蟹(IV=0.197)。常見的還有不倒翁蟲、上野蜾蠃蜚等。堤內(nèi)與堤外種類分布的J系數(shù)為0.286, 表明堤內(nèi)外種類差異較大。

2.2 生物數(shù)量組成與分布

兩次調(diào)查總生物棲息密度為 407.5 個(gè)/m2; 其中軟體動(dòng)物267.5 個(gè)/m2, 占有65.5%的顯著優(yōu)勢(shì); 多毛類88.3 個(gè)/m2占21.7%等。總生物量為338.44g/m2, 其中軟體動(dòng)物為331.67 g/m2, 占有98%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

2.2.1 春季(3月)與夏季(8月)

春季總生物棲息密度為 540 個(gè)/m2(站位變幅110～2010 個(gè)/m2); 密度組成以軟體動(dòng)物占有 78.4%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 依次為多毛類占 13.3%, 甲殼類占7.4%等(表3); 2#站密度最大, 5#站密度最小, 4#站也較小?？偵锪繛?552.15g/m2(變幅 2.70～3203.10g/m2); 生物量組成以軟體動(dòng)物占有 99.0%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(表 3), 這與泥蚶的生物量很大有關(guān)。2#站生物量最大, 5#站最小, 4#站也較小(圖2、圖3)。

夏季總生物棲息密度為 275 個(gè)/m2(站位變幅200～360 個(gè)/m2); 密度組成以軟體動(dòng)物占40.6%的優(yōu)勢(shì), 依次為多毛類占37.6%, 甲殼類占17.5%等(表3);各站位密度差異不大, 1#站密度最大, 4#站最小?？偵锪繛?124.73g/m2(變幅 19.50～495.40g/m2); 生物量組成以軟體動(dòng)物占有 93.5%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(表 3), 這與泥蚶生物量大有關(guān); 2#站生物量最大, 5#站生物量最小(圖 2、圖 3)。

表3 春季與夏季底棲動(dòng)物生物量及密度組成Tab. 3 Biomass and density of benthic animals in spring and summer

圖2 福寧灣底棲生物量分布Fig. 2 Benthic biomass distribution in Funing Bay

圖3 福寧灣底棲生物棲息密度分布Fig. 3 Benthic habitat density distribution in Funing Bay

春季的生物總密度和生物量均明顯大于夏季,但類群組成均以軟體動(dòng)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)或顯著優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 堤內(nèi)與堤外

堤內(nèi)總生物密度為 621.7 個(gè)/m2, 其中軟體動(dòng)物466.7 個(gè)/m2, 占有 75.1%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì); 總生物量為661.93 g/m2, 其中軟體動(dòng)物656.22 g/m2, 占有99.1%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這與堤內(nèi)出現(xiàn)大數(shù)量的泥蚶有關(guān)。

堤外總生物密度為 193.3 個(gè)/m2, 其中軟體動(dòng)物占有 58.6%的顯著優(yōu)勢(shì), 其次為多毛類占 46.5%; 總生物量為14.95 g/m2, 其中軟體動(dòng)物7.12 g/ m2, 占47.6%的明顯優(yōu)勢(shì), 其次為甲殼動(dòng)物占 31.6%?？偵锩芏群涂偵锪康虄?nèi)均顯著大于堤外, 表明堤內(nèi)生境比堤外更適合底棲生物的繁殖與生長。

2.3 群落種類組成多樣性特征

群落種類的多樣性特征通常采用以站位為單元測(cè)定H′、J、D和C指數(shù)來綜合分析[3]。H′、J和D越大, 表明多樣性越高,C則反之。從表4可以看出, 春季各站位的H′、J、D和C平均值分別為2.82、0.82、2.24和0.31, 而夏季則為2.27、0.77、1.52和0.33, 表明春季生物群落的多樣性總體上高于夏季。

綜合 4項(xiàng)特征指數(shù)分析表明, 春季 3#站種類組成多樣性明顯較高, 2#站多樣性最低, 5#站也較低。

表4 春季與夏季底棲動(dòng)物的生態(tài)特征指數(shù)Tab.4 Ecological characteristics of index of benthic animals in spring and summer

夏季6#和3#站種類組成多樣性明顯較高, 1#和2#站多樣性明顯較低。

從以站位為組合單元的種類多樣性分布來看, 2次調(diào)查中, 6#站多樣性均為最高, 2#站站均為最低。但夏季 1#站多樣性明顯低于春季, 該站處于灣頂,可能受到擾動(dòng)。

2.4 聚類分析

根據(jù) Jacard共有系數(shù)矩陣, 采用緊鄰法作聚類譜系圖(圖4)。

圖4 福寧灣底棲生物群落等級(jí)聚類譜系Fig. 4 Dendrogram for hierarchical clustering of the 12 samples in Funing Bay

從聚類譜系圖 4可以看出, 12個(gè)樣品之間的Jacard系數(shù)均較低, 為 0.1053～0.3571, 表明各時(shí)空單元的生物群落種類組成有較大差異, 但夏5與夏6群落明顯較相似; 聚類總體分為春、夏兩大組群, 各樣品以春、夏季節(jié)組合, 表明季節(jié)是影響群落種類組成的主要因子。

3 討論

3.1 生物群落的季節(jié)變化

溫度屬性是生物種類重要的生物學(xué)屬性, 它決定生物物種的地理學(xué)分布, 主導(dǎo)生物的繁殖周期, 繁殖季節(jié)即是生物種類內(nèi)在溫度屬性的反映[6]。亞熱帶近岸內(nèi)彎海區(qū)多數(shù)底棲生物具有春秋兩個(gè)周年繁殖期, 這一規(guī)律在已有的生態(tài)調(diào)查或個(gè)體生物學(xué)等有關(guān)研究文獻(xiàn)中常有報(bào)道[6-7]。福寧灣底棲生物春季種數(shù)、生物棲息密度和生物量3項(xiàng)指標(biāo)均顯著大于夏季(表2、表3),體現(xiàn)了亞熱帶近海內(nèi)灣多數(shù)底棲生物第一波春季繁殖期或繁殖盛期的普遍規(guī)律。聚類分析亦表明, 季節(jié)因子是影響福寧灣底棲生物群落時(shí)空分布的主要因子。

另一方面, 由于本地春季多雨, 圍堤之后的福寧灣因陸源水的匯入使鹽度明顯下降(堤內(nèi)站位水質(zhì)鹽度: 19.4～22.3), 春季出現(xiàn)了許多典型的河口內(nèi)灣半咸水或低鹽性的種類, 如光滑狹口螺、緋擬沼螺Assiminea latericera、耳口露齒螺Ringicula doliaris、解氏囊螺、縊蟶Sinonovacula constricta和寧波泥蟹Ilyoplax ningpoensis等, 其中光滑狹口螺成為春季堤內(nèi)個(gè)體數(shù)量優(yōu)勢(shì)種。堤內(nèi)春季底棲生物群落呈現(xiàn)河內(nèi)灣類型的群落組成特征。

3.2 堤內(nèi)外底棲生物群落差異與生境的關(guān)系

軟相底棲生物群落與底質(zhì)理化生境因子密切相關(guān)。舉凡底棲生物的棲息、攝食、繁殖等方式和習(xí)性與沉積物粒度組成、化學(xué)因子、水動(dòng)力條件等的生態(tài)適性以及群落生態(tài)成因的研究, 為自然生態(tài)學(xué)者等所關(guān)注[7-9]。Sanders[10]曾提出, 軟相沉積物環(huán)境中, 底棲動(dòng)物群落分布與沉積物粒度組成最為相關(guān), 沉積物類型是底棲動(dòng)物群落組成的主導(dǎo)因素。經(jīng)造堤圍海的福寧灣, 已形成堤內(nèi)外生境顯著差異的港灣。堤內(nèi)水動(dòng)力大大削弱, 形成細(xì)砂軟泥沉積物形態(tài), 有機(jī)質(zhì)含量較大(堤內(nèi)站位沉積物有機(jī)碳含量: 0.53%～0.62%);堤外水動(dòng)力強(qiáng), 主要是潮汐流及波浪, 大多為浮泥細(xì)砂底質(zhì), 穩(wěn)定性較差, 有機(jī)質(zhì)含量較低(堤外站位沉積物有機(jī)碳含量: 0.38%～0.52%)。福寧灣堤內(nèi)底棲生物種類數(shù)、生物密度和生物量3項(xiàng)指標(biāo)均比堤外顯著較高, 沉積物類型不同是堤內(nèi)外生物群落基本特征差異的成因。Pearson 等[11]指出, 多毛類機(jī)會(huì)種在沉積物環(huán)境有機(jī)質(zhì)含量增加時(shí), 迅速繁殖。福寧灣堤內(nèi)多毛類17種, 遠(yuǎn)多于堤外9種, 這與沉積物不同有關(guān)。

3.3 泥蚶野生資源

調(diào)查發(fā)現(xiàn)福寧灣有泥蚶、褐蚶Didimacar tenebrica、縊蟶、小莢蟶、光滑河籃蛤、截形白櫻蛤Macoma praerupta等多種經(jīng)濟(jì)貝類。其中我國四大傳統(tǒng)貝類養(yǎng)殖之一的泥蚶數(shù)量大, 是福寧灣底棲生物的優(yōu)勢(shì)種, 其綜合顯著度IV達(dá)0.417。泥蚶主要出現(xiàn)于2＃站位, 春季個(gè)體豐度高達(dá)1520 個(gè)/m2, 生物量 3182.10 g/m2, 平均個(gè)體質(zhì)量 2.09g; 夏季豐度達(dá)100 個(gè)/m2, 生物量 494.20 g/m2, 平均個(gè)體質(zhì)量4.94g。據(jù)查證至少近6年來調(diào)查海區(qū)無泥蚶人工養(yǎng)殖, 可見目前福寧灣棲息著寶貴的泥蚶自然種群。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)普遍面臨種質(zhì)資源退化的現(xiàn)象, 為此, 今后進(jìn)一步開展福寧灣泥蚶野生種群的生物生態(tài)調(diào)查, 建立泥蚶自然原種保護(hù)區(qū),科學(xué)利用和保護(hù)泥蚶野生資源值得重視。

附錄 福寧灣底棲生物種類名錄

續(xù)表

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