三門灣春季網(wǎng)采浮游植物群落特征

劉晶晶，江志兵，陳 悅，曾江寧*，黃 偉，彭 玲，駱 鑫

(1. 國家海洋局 海洋生態(tài)系統(tǒng)與生物地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012;2. 國家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

三門灣春季網(wǎng)采浮游植物群落特征

劉晶晶1,2，江志兵1,2，陳 悅1,2，曾江寧*1,2，黃 偉1,2，彭 玲1,2，駱 鑫1,2

(1. 國家海洋局 海洋生態(tài)系統(tǒng)與生物地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012;2. 國家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

根據(jù)2013年5月的大面調(diào)查資料，對三門灣海域網(wǎng)采浮游植物的群落特征進(jìn)行了初步研究。調(diào)查海域共檢出浮游植物9門253種，以硅藻為主，占總種數(shù)的71.5%，其次是甲藻，占總種數(shù)的16.6%，其余藻類所占比率較低。浮游植物細(xì)胞豐度平均值為(2 227±3 883)×103個/m3，高值區(qū)分布在灣口東北部。優(yōu)勢種主要有短角彎角藻Eucampiazoodiacus、中華盒形藻Biddulphiasinensis、卡氏角毛藻Chaetoceroscastracanei、整齊圓篩藻Coscinodiscusconcinnus、中肋骨條藻Skeletonemacostatum、瓊氏圓篩藻Coscinodiscusjonesianus和彎菱形藻Nitzschiasigma。受水溫和鹽度等環(huán)境因素的影響，浮游植物優(yōu)勢種在灣口、灣中和灣頂部形成區(qū)域分布差異。對比歷史資料可知，該海域網(wǎng)采浮游植物細(xì)胞豐度增加，而硅藻占總種數(shù)百分比則呈下降趨勢。

三門灣；浮游植物；優(yōu)勢種；長期變化

0 引言

三門灣地處浙東沿海，是浙江省第二大港灣，有石浦水道與東海相通，水產(chǎn)養(yǎng)殖資源豐富。改革開放以來港灣生態(tài)系統(tǒng)正承受著來自人口增長、經(jīng)濟(jì)開發(fā)等多方面的壓力脅迫，引起了海灣生物多樣性降低、赤潮頻發(fā)等在內(nèi)的諸多問題[1-2]。浮游植物是海灣生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)的組成和變化對海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化起著重要作用[3-4]。研究學(xué)者曾對三門灣海域浮游植物開展過調(diào)查研究[5-9]，為該海域浮游植物生態(tài)學(xué)研究積累了重要資料，但調(diào)查區(qū)域基本局限在灣內(nèi)較小范圍，涉及從灣頂至灣口的大面調(diào)查則較少。本文利用2013年5月獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)，從浮游植物種群結(jié)構(gòu)及多樣性特征等方面進(jìn)行分析，通過與歷史資料的比對，及時了解三門灣浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征，為三門灣生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

浮游植物樣品于2013年春季(5月11日—13日)大潮期間采集于三門灣海域(調(diào)查范圍為28.9°N～29.2°N，121.5°E～122.0°E)的25個大面觀測站，站位分布見圖1。利用淺Ⅲ浮游生物網(wǎng)自底至表作垂直拖網(wǎng)采集一次浮游植物樣品，用Hydro-bios流量計(jì)記錄濾水量。樣品用2%中性甲醛固定，經(jīng)濃縮后用Leica DM2500顯微鏡觀察、鑒定和計(jì)數(shù)。水溫、鹽度、浮游植物樣品的采集、處理和分析均參考《海洋監(jiān)測規(guī)范》進(jìn)行[10]。

圖1 調(diào)查站位

1.2 數(shù)據(jù)處理

物種多樣性指數(shù)采用香農(nóng)-威納指數(shù)(H′, Shannon-Winner index)[11]，計(jì)算公式為：

(1)

式中：S為樣品中的種類總數(shù),Pi為第i個種的個體數(shù)(ni)與總個體數(shù)(N)的比值。

均勻度指數(shù)J(Pielou index)[12]計(jì)算公式為：

J=H′/Hmax

(2)

式中：Hmax為log2S，表示多樣性指數(shù)的最大值。

物種優(yōu)勢度(Y)計(jì)算公式為：

Y=ni·fi/N

(3)

式中：N為樣品中的總個體數(shù)，ni為樣品中第i種的個體數(shù)，fi為該種浮游植物在樣品中的出現(xiàn)概率；以Y≥0.02作為優(yōu)勢種。

優(yōu)勢度D2可反映個體數(shù)在種類中的集中性，數(shù)值越高，其個體數(shù)分布越集中在少數(shù)種類上[13]，計(jì)算公式為：

D2=(N1+N2)/N

(4)

式中：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)，N為樣品中的總個體數(shù)。

利用PRIMER 5.0版軟件計(jì)算浮游植物群落的Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)和Pielou均勻度指數(shù)(J)，利用Excel、Statistica 6.0等軟件計(jì)算優(yōu)勢度D2及進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 浮游植物種類組成

春季三門灣海域共采集到浮游植物9門253種，其中硅藻181種，甲藻42種，隱藻4種、裸藻6種、綠藻6種、藍(lán)藻7種、定鞭藻3、金藻3種、黃藻門1種。從圖2可見，硅藻類在種類數(shù)上占據(jù)絕對優(yōu)勢，占總種數(shù)的71.5%，其次是甲藻，占總種數(shù)的16.6%，其余藻類所占比率較低。

圖2 浮游植物各類群比率

2.2 浮游植物豐度和多樣性

春季，三門灣海域浮游植物細(xì)胞豐度為563×103～20 287×103個/m3，平均值為(2 227±3 883)×103個/m3，高值區(qū)出現(xiàn)在灣口東北部的南田島南端海域(圖3a)。

春季，三門灣海域浮游植物多樣性指數(shù)H′為0.99～3.23；群落均勻度指數(shù)J為0.24～0.81；站位優(yōu)勢度指數(shù)D2為0.22～0.89。多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)高值均出現(xiàn)在灣口西南部，低值區(qū)出現(xiàn)在灣口東北部；D2指數(shù)分布則呈相反趨勢(圖3b～3d)。

2.3 浮游植物優(yōu)勢種

調(diào)查海域浮游植物優(yōu)勢種有7種，包括短角彎角藻Eucampiazoodiacus、中華盒形藻Biddulphiasinensis、卡氏角毛藻Chaetoceroscastracanei、整齊圓篩藻Coscinodiscusconcinnus、中肋骨條藻Skeletonemacostatum、瓊氏圓篩藻Coscinodiscusjonesianus和彎菱形藻Nitzschiasigma，其中短角彎角藻優(yōu)勢度和細(xì)胞豐度比例均最高。各優(yōu)勢種細(xì)胞豐度比例、優(yōu)勢度及出現(xiàn)頻度見表1。

圖3 浮游植物豐度(a)、多樣性指數(shù)H′(b)、均勻度指數(shù)J(c)和優(yōu)勢度D2(d)分布圖

表1 浮游植物優(yōu)勢種

為便于描述，將調(diào)查海域分為灣頂、灣中和灣口三個區(qū)域。浮游植物優(yōu)勢種呈現(xiàn)區(qū)域分布差異。如短角彎角藻和整齊圓篩藻豐度呈現(xiàn)灣口>灣中>灣頂?shù)姆植继卣?，其中短角彎角藻豐度在灣口的23號站位達(dá)到1.64×107個/m3；彎菱形藻和卡氏角毛藻豐度在灣頂最高，灣口次之，灣中最低；而中肋骨條藻、中華盒形藻和瓊氏圓篩藻豐度則呈現(xiàn)灣口<灣中<灣頂?shù)姆植继卣?圖4)。

2.4 水溫和鹽度分布

2013年春季，三門灣海域水溫分布范圍為18.0～21.0 ℃，平均值為19.5±0.8 ℃，呈灣頂>灣中>灣口的分布特征。鹽度分布范圍為23.2～27.6，平均值為26.0±1.0，呈灣頂<灣中<灣口的分布趨勢(圖5)。

圖4 優(yōu)勢種空間分布圖

圖5 2013年春季調(diào)查海域水溫(a)和鹽度(b)分布圖

3 分析與討論

3.1 浮游植物多樣性

三門灣內(nèi)港汊深嵌內(nèi)陸，灣口地形開闊,與東海相通,主要受到入海徑流、江浙沿岸流等多股水系的影響，豐富了該海域浮游植物群落的種類組成。調(diào)查海域內(nèi)除23號站多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J偏低外，大部分站位多樣性指數(shù)較高、均勻度指數(shù)分布均勻。由于H′、J或其它包含信息組分的多樣性指數(shù)的綜合分析可較為合理地評判海域浮游生物多樣性[14]，該結(jié)果反映了調(diào)查海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)處于較完整、穩(wěn)定的狀態(tài)。

浮游植物細(xì)胞豐度與H′、J和D2之間的相關(guān)系數(shù)分別為-0.72、-0.84和0.74(p<0.01)，這可能意味著短時間內(nèi)浮游植物細(xì)胞豐度的大量增加，浮游植物繁殖過程生物組成結(jié)構(gòu)的變化[13]。在本次調(diào)查站位中，位于灣口東北部的23號站位優(yōu)勢種短角彎角藻在數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，浮游植物細(xì)胞豐度和優(yōu)勢度D2(0.89)遠(yuǎn)高于其它站位，而多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J則最低(分別為0.99和0.24)，造成該站位浮游植物群落結(jié)構(gòu)的簡單化。由于短角彎角藻屬于赤潮種，許多海域都有由其引發(fā)赤潮的報(bào)道[15-16]，該種在春季灣口站位的大量出現(xiàn)需引起重視。

3.2 浮游植物的空間分布

浮游植物的分布取決于其自身的生態(tài)性質(zhì)和所處環(huán)境條件的影響。以優(yōu)勢種為例，調(diào)查海域春季主要優(yōu)勢種呈明顯區(qū)域分布差異(圖4)，與水溫和鹽度的變化密切相關(guān)。如暖水性種類中華盒形藻[17]，最適溫度范圍為25～28 ℃[18]，調(diào)查期間豐度高值出現(xiàn)在水溫相對較高的灣頂(平均水溫20.1±0.5 ℃)和灣中部(平均水溫19.3±0.6 ℃)，灣口最低(平均水溫18.7±0.4 ℃)，相關(guān)性分析結(jié)果也顯示水溫對其分布的重要作用(r=0.423,p<0.05)。低鹽性的沿岸種如中肋骨條藻被認(rèn)為在近岸低鹽水域尤為繁茂[17]，在調(diào)查海域的分布由灣頂向?yàn)晨谶f減，與鹽度分布趨勢相反(r=-0.546,p<0.01)。而占據(jù)細(xì)胞豐度比例最高的優(yōu)勢種短角彎角藻以及出現(xiàn)頻率較高的瓊氏圓篩藻在調(diào)查海域春季受水溫和鹽度的影響較小，這與其本身的適溫、鹽范圍較廣有關(guān)[17,19]。

3.3 浮游植物的長期變化

根據(jù)海域的水文特征以及浮游植物自身的生態(tài)性質(zhì)[19-20]，可將調(diào)查海域浮游植物生態(tài)類群分為：(1)淡水種(如黃絲藻Triboneemasp.、顫藻Oscillatoriaspp.、單角盤星藻具孔變種Pediastrumsimplexvar.duodenarium、顆粒直鏈藻Melosiragranulata等)；(2)近海、沿岸種(如 瓊氏圓篩藻、中肋骨條藻、卡氏角毛藻、布氏雙尾藻Ditylumbrightwelli、柱狀小環(huán)藻Cyclotellastylorum、微小原甲藻Prorocentrumminimum等)，是本次調(diào)查的優(yōu)勢類群，出現(xiàn)的種數(shù)、頻率和豐度均較高；(3)外海高鹽種(如鈍棘根管藻半刺變型Rhizosoleniahebetataf.semispina、三角角藻大西洋變種Ceratiumtriposvar.atlanticum和夜光梨甲藻Pyrocystispseudonoctiluca等)。浮游植物生態(tài)類群與以往研究結(jié)果類似，但種類數(shù)明顯高于文獻(xiàn)報(bào)道[5,8-9]，這可能與本次調(diào)查范圍擴(kuò)大以及調(diào)查站位增加有關(guān)，另外由于調(diào)查期正值雨期過后，由陸源徑流帶來的淡水種類豐富了該區(qū)域的浮游植物種類數(shù)。

該海域長時間尺度的監(jiān)測資料較少，但通過對比已有資料[5,7-9,21]可知，自20世紀(jì)80年代以來，該海域網(wǎng)采浮游植物細(xì)胞豐度總體呈上升趨勢(圖6)，細(xì)胞豐度、種類數(shù)量和主要優(yōu)勢種仍以硅藻占主導(dǎo)，其次是甲藻，但硅藻占總種類數(shù)的百分比有下降趨勢(圖7)。江志兵 等[22-23]在對東海長江口浮游植物長期變化研究中也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果，富營養(yǎng)化加劇以及氣候變暖可能是導(dǎo)致浮游植物種群結(jié)構(gòu)和生物量改變的主要驅(qū)動因子。

圖6 三門灣網(wǎng)采浮游植物豐度長期變化圖

圖7 三門灣網(wǎng)采浮游植物硅藻和甲藻種數(shù)占總種數(shù)百分比

4 小結(jié)

2013年5月調(diào)查海域共檢出浮游植物9門253種，以硅藻為主，其次是甲藻。浮游植物細(xì)胞豐度平均值為(2 227±3 883)×103個/m3，高值區(qū)分布在灣口東北部。優(yōu)勢種主要有短角彎角藻、中華盒形藻、卡氏角毛藻、整齊圓篩藻、中肋骨條藻、瓊氏圓篩藻和彎菱形藻。主要優(yōu)勢種分布與水溫、鹽度變化密切相關(guān)，在灣頂、灣中和灣口呈現(xiàn)區(qū)域分布差異。與歷史資料相比，調(diào)查海域網(wǎng)采浮游植物細(xì)胞豐度總體呈上升趨勢，硅藻類仍在浮游植物種類數(shù)上占絕對優(yōu)勢，但比例有所下降。

致謝 感謝國家海洋局第二海洋研究所海洋生態(tài)與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室化學(xué)組成員提供水溫、鹽度等數(shù)據(jù)資料，同時感謝胡錫鋼、劉小涯、高愛根、壽鹿、廖一波、湯雁濱等課題組成員在出海調(diào)查期間的大力幫助。

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Community characteristics of net-phytoplankton in spring in Sanmen Bay, China

LIU Jing-jing1，2, JIANG Zhi-bing1，2, CHEN Yue1，2, ZENG Jiang-ning*1，2, HUANG Wei1，2, PENG Ling1，2, LUO Xin1，2

(1.LaboratoryofMarineEcosystemandBiogeochemistry,SOA,Hangzhou310012,China; 2.TheSecondInstituteofOceanography,SOA,Hangzhou310012,China)

Based on the survey in Sanmen Bay in May 2013, a preliminary research on the net-phytoplankton community characteristics was carried out. The results show that a total of 9 phyla’ 253 species are found in the survey area, and the community is mainly composed of Bacillariophyta (71.5%), followed by Dinophyta (16.6%), and other phyla occupy low ratio. The average value of cell abundance is (2 227±3 883)×103個/m3, and the highest value appears in the northeastern area near the mouth of the bay. The dominant species areEucampiazoodiacus,Biddulphiasinensis,Chaetoceroscastracanei,Coscinodiscusconcinnus,Skeletonemacostatum,CoscinodiscusjonesianusandNitzschiasigma. Because the effect of water temperature, salinity or other environmental factors, the dominant species distribution demonstrates spatial difference among the mouth, the middle and the top of the bay. Besides, comparing with the historical data, it is find that the phytoplankton cell abundance increases and the diatom species declines in percentage of the total species.

Sanmen Bay; phytoplankton; dominant species; long-term changes

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.011.

2014-08-22

2014-12-05

國家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目資助 (201405007，201305043-3)；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助(2012BAC01B01)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(41206103，41306112)；浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(Y14D060031)；國家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)項(xiàng)目資助(JG1412)

劉晶晶(1982-)，女，浙江衢州市人，助理研究員，主要從事海洋生物生態(tài)方面的研究。E-mail: xinghai_503@126.com

*通訊作者：曾江寧(1975-)，男，研究員，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)方面的研究。E-mail:jiangnz@126.com

Q178.53

A

1001-909X(2015)01-0074-07

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.011

劉晶晶，江志兵，陳悅，等.三門灣春季網(wǎng)采浮游植物群落特征[J].海洋學(xué)研究,2015,33(1):74-80,

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