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(1.福建海洋研究所,福建 廈門 361013; 2.福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361013)
海洋浮游植物一般個(gè)體較小,繁殖周期快,對(duì)環(huán)境的變化敏感,環(huán)境的改變可以改變植物群落的種類組成、結(jié)構(gòu)和豐度等,反之,浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化也可以反映海洋環(huán)境狀況的變化。海洋浮游植物群落結(jié)構(gòu)和細(xì)胞豐度等是評(píng)價(jià)海水環(huán)境質(zhì)量及其變化的重要指標(biāo),浮游植物可以作為環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估中的指示生物。
王鍵等研究過安海灣營(yíng)養(yǎng)鹽特征及富營(yíng)養(yǎng)化程度和東石排污口入海污染物對(duì)鄰近海域環(huán)境的影響[1-2],陳艷梅等研究過安海灣表層沉積物重金屬含量分布特征[3],林俊輝等研究了安海灣及鄰近海域春季大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的變化[4],結(jié)論為安海灣逐漸富營(yíng)養(yǎng)化,污染較顯著。有關(guān)安海灣浮游植物群落的研究報(bào)道不多,1989年6月曾進(jìn)行過調(diào)查[5]。本文依據(jù)2016年5月、8月、10月和2017年2月安海灣4個(gè)季度月調(diào)查資料,對(duì)浮游植物群落特征進(jìn)行分析與討論,探討浮游植物群落與環(huán)境等因素的關(guān)系,旨在為安海灣環(huán)境污染的治理等提供參考數(shù)據(jù)。
2016年5月(春)、8月(夏)、10月(秋)和2017年2月(冬)對(duì)安海灣進(jìn)行4個(gè)季度月調(diào)查,設(shè)6個(gè)調(diào)查站位,如圖1所示,其中1號(hào)站在晉江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠入海排污口附近。采樣一般在大潮期間進(jìn)行,在一個(gè)潮周期的低潮和高潮時(shí)段分別進(jìn)行采樣。
浮游植物采樣按GB 17378.7—2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[6]進(jìn)行,采表層水1.0 L,水樣用碘液固定,濃縮計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)。溫度、鹽度、pH、化學(xué)需氧量、氨氮、和活性磷酸鹽等的采樣及分析方法參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》。
均勻度(Pielou evenness index,J)指數(shù)采用皮諾(Pielou,1966)的公式:J=H′/ log2S;
物種優(yōu)勢(shì)度(McNaughton index,Y)指數(shù)計(jì)算:Y=(ni/N)fi;
式中,ni為第i種的個(gè)體數(shù);N為樣品的總個(gè)體數(shù);S為樣品中種類總數(shù);fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率。
2.1.1 浮游植物種類組成
安海灣浮游植物四個(gè)季度月共鑒定6門68屬139種,其中藍(lán)藻門5屬5種,裸藻門2屬3種,綠藻門4屬8種,金藻門1屬1種,甲藻門11屬17種,硅藻門45屬105種。藍(lán)藻門的螺旋藻(未定種)(Spirulinasp.)、平裂藻(未定種)(Merismopediasp.)、裸藻門中裸藻(未定種)(Euglenasp.)、綠藻門中的二角盤星藻(Pediastrumduplex)、二形柵藻(Scenedesmusdimorphus)、四尾柵藻(S.quadricauda)等和硅藻門的直鏈藻(未定種)(Melosirasp.)、顆粒直鏈藻(M.granulata)等淡水性種類較多,反映了調(diào)查區(qū)域受到淡水的影響,這些淡水性種類四個(gè)季度月均有出現(xiàn),2月種類最多,其次是10月。暖水性種類紅海束毛藻(Trichodesmiumerythraeum)、洛氏角毛藻(Chaetoceroslorenzianus)、地中海指管藻(Dactyliosolenmediterraneus)、太陽雙尾藻(Ditylumsol)、鈍棘根管藻半棘變型(Rhizosoleniahebetataf.semispina)、粗根管藻(R.robusta)等多在8月和5月出現(xiàn),但數(shù)量不多;廣布性種類奇異棍形藻(Bacillariaparadoxa)、小環(huán)藻(未定種)(Cyclotellasp.)、新月筒柱藻(Cylindrothecaclosterium)、簇生布紋藻(Gyrosigmafasciola)、北方勞德藻(Lauderiaborealis)、具槽直鏈藻(M.sulcata)、中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、菱形海線藻(Thalassionemanitzschioides)等種類較多,其中小環(huán)藻(未定種)、中肋骨條藻、新月筒柱藻等四個(gè)季度月均有出現(xiàn);暖溫性種類聚生角毛藻(C.socialis)、加拉星桿藻(Asterionellakariana)等多在2月出現(xiàn)。
5月浮游植物主要種類有小環(huán)藻(未定種)、中肋骨條藻、裸藻(未定種)、四尾柵藻、新月筒柱藻、具槽直鏈藻、奇異棍形藻等;低潮時(shí)裸甲藻(未定種)(Gymnodiniumsp.)在1、2號(hào)站有一定的數(shù)量;有暖水性種類如鈍棘根管藻半棘變型和暖溫性種類如聚生角毛藻等,但數(shù)量少。8月主要種類有小環(huán)藻(未定種)、簇生布紋藻、北方勞德藻、奇異棍形藻、新月筒柱藻和中肋骨條藻等;菱形海線藻、柔弱偽菱形藻(Pseudo-nitzschiadelicatissima)、旋鏈角毛藻(C.curvisetus)、裸藻(未定種)等種類常見;地中海指管藻、擬旋鏈角毛藻(C.pseudocurvisetus)等暖水性種類存在。10月主要種類有直鏈藻(未定種)、小環(huán)藻(未定種)、菱形藻(未定種)(Nitzschiasp.)、中肋骨條藻等,具槽直鏈藻、新月筒柱藻、菱形海線藻、顆粒直鏈藻等種類常見;低潮時(shí)1、2、3號(hào)站淡水性種類如四尾柵藻、二形柵藻等數(shù)量增多。2月主要種類有聚生角毛藻、小環(huán)藻(未定種)、加拉星桿藻、中肋骨條藻和裸藻(未定種)等,圓海鏈藻(Thalassiosirarotula)、短角彎角藻(Eucampiazoodiacus)、柔弱角毛藻(C.debilis)、四尾柵藻、柔弱根管藻、新月筒柱藻等種類常見;低潮時(shí)1、2號(hào)站二角盤星藻、平裂藻(未定種)、顫藻(未定種)(Oscillatoriasp. )數(shù)量增多。
2.1.2 種類數(shù)的分布
浮游植物種類5月鑒定6門45屬79種,8月鑒定5門40屬71種,10月鑒定5門37屬61種,2月鑒定5門47屬73種, 5月種類最多。四個(gè)季度月均出現(xiàn)的種類17種,占鑒定種類的12.23%。
表1 浮游植物種類數(shù)的分布
從浮游植物種類數(shù)的分布看,各季度月低潮和高潮種類數(shù)從灣頂?shù)綖晨谟性黾拥内厔?shì),符合浮游植物種類的一般分布規(guī)律(表1)。各季度月均有站位種類數(shù)分布與整體分布趨勢(shì)不一致的現(xiàn)象,如低潮時(shí)5月和2月的3號(hào)站、10月的2號(hào)站,這些站位種類數(shù)相對(duì)增加,增加的種類主要是淡水性種類,高潮時(shí)2月的4號(hào)站則增加幾種甲藻,如海洋原甲藻(Prorocentrummicans)、漸尖鰭藻(Dinophysisacuminata)等。一般高潮時(shí)種類數(shù)多于低潮時(shí),但5月1號(hào)站,10月的2、5號(hào)站和2月的3、5號(hào)站相反。
2.2.1 浮游植物細(xì)胞數(shù)量分布
表2 浮游植物細(xì)胞數(shù)量的分布
浮游植物平均數(shù)量2月最多為54.21×104cells/L,5月次之,8月最少;四個(gè)季度月平均數(shù)量為23.33×104cells/L。5月和2月低潮平均數(shù)量少于高潮平均數(shù)量,8月和10月低潮平均數(shù)量多于高潮數(shù)量(表2)。
5月低潮時(shí)浮游植物數(shù)量由灣頂向?yàn)晨谥饾u減少,高潮時(shí)1號(hào)站數(shù)量為166.59×104cells/L,遠(yuǎn)多于其他站位,該站裸藻(未定種)和小環(huán)藻(未定種)數(shù)量分別為68.04×104cells/L和97.74×104cells/L,兩種合計(jì)為165.78×104cells/L,占該站數(shù)量的99.51%。8月低潮時(shí),除灣口6號(hào)站數(shù)量略多外,其余站位數(shù)量相差不大,灣頂向?yàn)晨谟兄饾u增加的趨勢(shì);高潮時(shí)灣頂向?yàn)晨跀?shù)量也有逐漸增加的趨勢(shì)。10月低潮時(shí)2號(hào)站數(shù)量明顯增大,優(yōu)勢(shì)種為直鏈藻(未定種)、菱形藻(未定種),兩種的數(shù)量分別為25.30×104和7.18×104cells/L,相應(yīng)占該站數(shù)量的60.79%和17.25%,3號(hào)站與2號(hào)站類似;高潮時(shí)1號(hào)站數(shù)量為17.14×104cells/L,明顯多于其他站位,該站小環(huán)藻(未定種)數(shù)量占88.91%。2月低潮時(shí)浮游植物數(shù)量由灣頂向?yàn)晨谟兄饾u增加的趨勢(shì);高潮時(shí)1號(hào)站至4號(hào)站數(shù)量逐漸增多。
5月的1號(hào)站在高潮時(shí)的數(shù)量為低潮的11.3倍;10月的3號(hào)站在低潮時(shí)的數(shù)量為高潮的13.4倍,2號(hào)站為8.3倍;在一個(gè)潮周期的數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)低潮時(shí)段和高潮時(shí)段數(shù)量變化大。
1號(hào)站5月和2月的低潮和高潮各大門類數(shù)量比例有很大的變化。5月低潮時(shí)甲藻數(shù)量占4.21%,高潮時(shí)裸藻數(shù)量占33.54%;2月低潮時(shí)裸藻和綠藻分別占33.41%和10.43%,其中綠藻大部分為柵藻屬種類,高潮時(shí)幾乎都是硅藻(圖2)。
2.2.2 優(yōu)勢(shì)種數(shù)量分布
以Y值大于0.02確定優(yōu)勢(shì)種,安海灣浮游植物優(yōu)勢(shì)種5月為小環(huán)藻(未定種)、中肋骨條藻和裸藻(未定種),8月為小環(huán)藻(未定種)、簇生布紋藻、北方勞德藻、奇異棍形藻、新月筒柱藻和中肋骨條藻,10月為直鏈藻(未定種)、小環(huán)藻(未定種)、菱形藻(未定種)和中肋骨條藻,2月為聚生角毛藻、小環(huán)藻(未定種)、加拉星桿藻、中肋骨條藻和裸藻(未定種)。小環(huán)藻(未定種)和中肋骨條藻各季度月都是優(yōu)勢(shì)種類。裸藻(未定種)在各季度月均存在,其中在5月和2月成為優(yōu)勢(shì)種類,5月主要分布在1號(hào)站。8月簇生布紋藻和奇異棍形藻等底棲性種類,由風(fēng)浪潮流等攪動(dòng)進(jìn)入浮游植物群落;北方勞德藻是高潮時(shí)隨灣外水進(jìn)來的種類,所以在高潮時(shí)成為優(yōu)勢(shì)種,越到灣頂數(shù)量越少。10月直鏈藻(未定種)與安平橋新水閘內(nèi)的種類相同,主要分布在2、3號(hào)站,來自灣頂?shù)?月聚生角毛藻和加拉星桿藻來自沿岸流,主要由潮汐攜帶進(jìn)入。
浮游植物各季度月主要優(yōu)勢(shì)種類有變化,低潮和高潮主要優(yōu)勢(shì)種也有變化(表3)。小環(huán)藻(未定種)在2月低潮和10月高潮時(shí)占浮游植物平均數(shù)量的60%以上;聚生角毛藻在2月高潮時(shí)占浮游植物平均數(shù)量的65%,低潮時(shí)也占48%左右。優(yōu)勢(shì)種的變化表明安海灣浮游植物變化大,浮游植物群落不穩(wěn)定。
表3 浮游植物主要優(yōu)勢(shì)種數(shù)量
小環(huán)藻(未定種)在各季度月均有分布,在低潮時(shí)是主要優(yōu)勢(shì)種,5月低潮時(shí)占64.44%。5月、8月和10月灣頂?shù)綖晨诘母∮沃参飻?shù)量有減少的趨勢(shì)。5月和10月高潮時(shí),1號(hào)站數(shù)量遠(yuǎn)比其余站位多,導(dǎo)致當(dāng)月此種平均數(shù)量占比很大。2月低潮時(shí),除1號(hào)站外,2號(hào)站至灣口數(shù)量有減少的趨勢(shì);高潮時(shí)數(shù)量分布狀況相反(表4)。
表4 優(yōu)勢(shì)種小環(huán)藻一種的數(shù)量分布
浮游植物多樣性指數(shù)平均值8月(3.23)>10月(2.87)>5月(2.23)>2月(2.22),四個(gè)季度月平均值為2.64;低潮時(shí)10月(3.04)>8月(2.91)>2月(2.59)>5月(1.94),高潮時(shí)8月(3.56)>10月(2.70)月>5月(2.52)>2月(1.85)。5月和8月各站多樣性指數(shù)一般是低潮小于高潮,10月1號(hào)站多樣性指數(shù)低潮明顯大于高潮; 2月1、2、3和4號(hào)站多樣性指數(shù)低潮大于高潮。5月和2月大多數(shù)站位多樣性指數(shù)<3.0, 8月多數(shù)站位多樣性指數(shù)>3.0;10月各站變化較大,1、5、6號(hào)的低潮和3、4、6號(hào)站的高潮>3.0(圖3)。1號(hào)站多樣性指數(shù)在低潮和高潮時(shí)變化較大,顯示浮游植物群落的不穩(wěn)定。
浮游植物均勻度指數(shù)平均值8月(0.75)>10月(0.67)>5月(0.52)>2月(0.51),與浮游植物多樣性指數(shù)趨勢(shì)相同,各月變化趨勢(shì)與浮游植物多樣性指數(shù)接近。1號(hào)站由于優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量變化大導(dǎo)致均勻度指數(shù)變化也大。
陳寶紅等研究20世紀(jì)50年代以來廈門海域水采浮游植物群落種類鑒定實(shí)驗(yàn)記錄,發(fā)現(xiàn)該海域水采浮游植物群落整體呈現(xiàn)出明顯的小型化趨勢(shì),新增的優(yōu)勢(shì)種則為小環(huán)藻屬(Cyclotellasp.)、海鏈藻屬(Thalassiosirasp.)和菱形藻屬(Nitzschiasp.)等個(gè)體較小的種類[7]。在生境不穩(wěn)定的條件下,浮游植物種群以r-對(duì)策者適應(yīng)環(huán)境,個(gè)體小型化[8-9]。安海灣臨近廈門海域,污染較嚴(yán)重,氮、磷含量嚴(yán)重超標(biāo),灣頂受淡水的影響,溫鹽、pH等變化大,主要優(yōu)勢(shì)種小環(huán)藻(未定種)、菱形藻(未定種)、中肋骨條藻等均是小型種類。比較陳寶紅等研究的結(jié)果,可以推測(cè)安海灣水采浮游植物群落也有小型化的趨勢(shì)。
1號(hào)站位于晉江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠排污口,受排污水的嚴(yán)重影響,浮游植物的生長(zhǎng)和繁殖也受到影響,在低潮時(shí)這種影響尤其明顯。這是因?yàn)榕盼鬯}度低、溶解氧含量低、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度高。此外因受到潮汐等的影響,導(dǎo)致高低潮時(shí)溫度、鹽度、溶解氧和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等變化大,使得排污口環(huán)境發(fā)生劇烈變化,從而影響浮游植物的生長(zhǎng),引起部分種類的不適或者引起一些種類的大量繁殖,從而引起浮游植物群落的變化。裸藻和柵藻的耐污指數(shù)高,尤其是裸藻幾乎達(dá)到最高值5[10];1號(hào)站裸藻(未定種)和柵藻等耐污性種類數(shù)量較多且高低潮變化較大。浮游植物變化導(dǎo)致浮游植物多樣性指數(shù)等的變化,因此1號(hào)站浮游植物多樣性指數(shù)等指標(biāo)在高低潮時(shí)比其他站位變化大。
10月低潮時(shí)2號(hào)站主要優(yōu)勢(shì)種直鏈藻(未定種)、菱形藻(未定種)與安平橋新水閘內(nèi)的浮游植物相似,該站鹽度2.26,新水閘內(nèi)鹽度1.0,表明該站浮游植物數(shù)量增大主要原因是由灣頂?shù)ㄟ^安平橋新水閘等方式攜帶沖入;攜帶的一些淡水種類如扁裸藻(未定種)(Phacussp.)、盤星藻(未定種)(Pediastrumsp.)等增多了該站浮游植物的種類;同時(shí)在該站也觀察到海水種類叉角藻(Ceratiumfurca)嚴(yán)重變形。3號(hào)站鹽度9.22,浮游植物狀況與2號(hào)站類似;此外其他站位都沒有數(shù)量異常增多的狀況。高潮時(shí)2、3號(hào)站和整個(gè)安海灣直鏈藻(未定種)數(shù)量都很少。由此可以推測(cè)10月淡水?dāng)y帶的藻類可能不適應(yīng)海水的環(huán)境,在低潮時(shí)淡水影響的范圍主要在2、3號(hào)站。
小環(huán)藻可以成為生長(zhǎng)在蝦池、某些排污污水的種類[11],也可以是紅樹林區(qū)的優(yōu)勢(shì)種類[12]。污水處理廠的污水除包含有營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬等污染物外,還會(huì)影響海域pH、溫鹽等。小環(huán)藻(未定種)是安海灣優(yōu)勢(shì)種類,四個(gè)季度月均穩(wěn)定分布于安海灣,其在安海灣的分布狀況表明晉江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠排出的污水在合適的條件下可以引起小環(huán)藻(未定種)大量增加。比較5月和10月高潮時(shí)污水處理廠排水口小環(huán)藻(未定種)異常增加時(shí)的環(huán)境參數(shù),可以推測(cè)小環(huán)藻(未定種)生長(zhǎng)的適宜條件為溫度在24~27℃、鹽度20左右、pH 7.71~7.75、 較大的化學(xué)耗氧量、較高的氨氮(表5);從2月低潮和高潮也有較多數(shù)量分析,小環(huán)藻(未定種)在16℃、鹽度16~29左右也可以較好地生長(zhǎng)。因此,小環(huán)藻(未定種)可能適應(yīng)溫鹽等的范圍較大,能夠在氮、磷較高的水域生長(zhǎng)。而長(zhǎng)江破碎帶的浮游植物每個(gè)月都以小環(huán)藻屬為優(yōu)勢(shì)種[13],表明小環(huán)藻培養(yǎng)適宜的范圍確實(shí)較大[14-15]。但是,1號(hào)站一個(gè)潮周期的數(shù)小時(shí)內(nèi)數(shù)量可以增加10倍以上,可能還與其他因素有關(guān),有待進(jìn)一步分析。
表5 小環(huán)藻(未定種)環(huán)境參數(shù)
浮游植物高、低潮數(shù)量和種類變化規(guī)律較復(fù)雜,潮汐、晝夜、光照、營(yíng)養(yǎng)輸入、風(fēng)浪、地形和天氣等因素都能引起浮游植物群落變化[16-17]。安海灣各季度月浮游植物平均種類數(shù)變化較大主要與潮汐有關(guān)。5月、8月潮汐攜帶灣外種類較多,暖水種類增多,高潮時(shí)的種類明顯多于低潮;10月,季節(jié)開始轉(zhuǎn)換,安海灣外開始受沿岸流影響,灣外浮游植物種類減少,因此潮汐攜帶增加的種類不多,加上低潮時(shí)灣頂?shù)斎雽?dǎo)致淡水種類的增加,造成高潮時(shí)平均種類數(shù)反而較低潮時(shí)少;2月,灣外由沿岸流控制,灣內(nèi)、灣外趨于一致,暖溫性種如聚生角毛藻、加拉星桿藻等占優(yōu)勢(shì),由灣外海水?dāng)y帶增加的種類不多。1號(hào)站各季度月種類均較少,可能與排污口污水有關(guān),通常只有部分種類能適應(yīng)污水處理廠的污水環(huán)境。
由于潮汐、淡水和排污水等水源的共同作用,使安海灣海域的浮游植物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)雜的變化。在一個(gè)潮周期的低潮和高潮,由于一些種類在環(huán)境條件適宜時(shí)大量增長(zhǎng)或者外部攜帶進(jìn)入導(dǎo)致數(shù)量變化較大,從而引起浮游植物群落數(shù)量和多樣性指數(shù)的變化。這些變化有的可能不是穩(wěn)定持續(xù)的,原因可能是水閘不定時(shí)排水引起的等。從本調(diào)查看,8月和10月不少站位浮游植物多樣性指數(shù)>3.0,大多數(shù)站位的低潮或者高潮時(shí)多樣性指數(shù)>2.0,由此判斷安海灣污染較輕與實(shí)際情況不相符。由于不同時(shí)間調(diào)查得到的結(jié)果可能不同,由此得到的結(jié)論可能有差異,因此利用浮游植物群落多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)海域環(huán)境尤其是近岸內(nèi)灣需要綜合其他多方面的因素[18]。
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