渤海灣西部區(qū)域近50年沉積物柱中有孔蟲化石群特征

么旭 張彥 康磊

摘要：近百年時間尺度里人類活動對近岸海域的環(huán)境影響十分劇烈，而這種劇烈的影響作用被記錄在近岸海域沉積環(huán)境中。其中海洋沉積物中的有孔蟲化石是指示近岸海域生態(tài)環(huán)境變化最敏感的生物指標(biāo)之一。通過對渤海灣西部區(qū)域近岸海域沉積物柱中有孔蟲化石的分析鑒定發(fā)現(xiàn)，共鑒定出底棲有孔蟲14屬共22種，其中占全群2%以上的優(yōu)勢種共8個，有孔蟲化石主要還是以瓷質(zhì)殼種類為主，占到了整個種群數(shù)的80%左右，其次為玻璃殼，種數(shù)約占到總數(shù)的15%左右，膠質(zhì)殼種類數(shù)最少，約占到5%左右。種群組成特征表明1980年前渤海灣受到徑流影響下的沿岸低鹽水團的強烈影響，1980-2000年水深減小和陸源碎屑沉積速率的增大可能是引起底棲有孔蟲群落組成的主要原因。2000年后，沉積環(huán)境受陸源淡水強烈影響，沉積速率較高，陸源碎屑堆積速率的降低是底棲有孔蟲群落變化的主要影響因素。

關(guān)鍵詞：有孔蟲;渤海灣;沉積物;種群特征

Abstract：In the past century， human activities have had a severe impact on the environment of coastal waters，and this dramatic effect has been recorded in the sediment of coastal environment.Among them，foraminifer fossils in marine sediments are one of the most sensitive biological indicators to indicate changes in the ecological environment of coastal environment.Through the analysis and identification of foraminifer fossils，22 species of 14 genera of benthic foraminifera were identified in the sediment in the coastal environment of the western Bohai Bay，including 8 dominant species that accounted for more than 2% of the total population.Foraminifera fossils were mainly dominated by porcelain shells，which accounted for about 80% of the total population， followed by glass shells， which accounted for about 15% of the total， and the smallest number of colloidal shells，which accounted About 5%.The characteristics of the population composition indicated that the Bohai Bay was strongly affected by the coastal low-salt water mass under the influence of runoff before 1980.The decrease of water depth and the increase of the terrestrial debris deposition rate from 1980 to 2000 may be the main causes of benthic foraminifera the reason.After 2000， the sedimentary environment was strongly affected by terrestrial freshwater， and the deposition rate was high. The decrease of terrestrial debris accumulation rate was the main influencing factor for benthic foraminifera community changes.

Key words：Foraminifera;Bohai Bay;Sediment;Population characteristics

自人類世（anthropocence）以來，人類活動對自然環(huán)境的影響就持續(xù)增加[1]，尤其是工業(yè)化以來近百年時間內(nèi)，人類活動對環(huán)境造成了巨大的影響，因而近百年時間尺度的環(huán)境變化有著特殊意義[2]。由于沿海地區(qū)具有得天獨厚的地理優(yōu)勢，因此世界上的近岸海域通常成為了經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，但同時也是人類活動對海洋生態(tài)環(huán)境影響較為劇烈的地區(qū)[3-5]。盡管在過去近百年時間，人類直接連續(xù)記錄海洋污染的信息較少，但是海洋沉積物作為載體可以連續(xù)的記錄海洋環(huán)境變化信息[2，6]，因此人類活動對海洋污染物排放的影響作用已經(jīng)被完整記錄在近岸海域沉積物中[4，7]。

有孔蟲（foraminifera）是一類古老的原生動物，5億多年前就產(chǎn)生在海洋中，至今種類繁多。由于有孔蟲能夠分泌鈣質(zhì)或硅質(zhì)，具礦質(zhì)硬殼（有假幾丁質(zhì)殼、膠結(jié)殼、分泌鈣質(zhì)殼等），死去的浮游有孔蟲門生物不斷大量地向海床落下，它們蘊含豐富礦物的外殼以化石的形態(tài)在沉積物中被保留著[8]。有研究表明，浮游或底棲有孔蟲不僅能指示自然因素的變化如溫度和鹽度對海洋生態(tài)環(huán)境的影響，還能夠指示涉及人為活動如污染等脅迫對生態(tài)環(huán)境的影響[9，10]。由于有孔蟲因其對生存環(huán)境具較高敏感性、高種群密度和屬種分異度，因此成了指示近岸海域生態(tài)環(huán)境變化最敏感的生物指標(biāo)之一。

渤海灣位于渤海最西部，面積1.6×104 km2，平均水深12.5m，是一個半封閉的海灣，水體自凈能力以及水體交換能力差[11]。渤海灣緊鄰京津冀地區(qū)，京津冀地區(qū)面積、人口、GDP分別約占全國的2%、8%、10%，是一個經(jīng)濟快速發(fā)展的地區(qū)，尤其是隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的提出，該地區(qū)又進入了一個高速發(fā)展時期，但是對渤海灣造成的生態(tài)環(huán)境問題也不容忽視。本研究通過采集渤海灣北部地區(qū)的一根沉積物柱，分析不同深度沉積物柱中有孔蟲化石的組成特征，來研究渤海灣近50年來生態(tài)環(huán)境的變化，為今后渤海灣生態(tài)環(huán)境綜合治理提供參考。

1 樣品采集與方法

1.1 樣品采集

2011年8月在渤海灣西北部地區(qū)進行樣品采集，首先采用箱式采樣器采集出完成的一塊沉積物樣，再采用直徑為10cm的聚乙烯管進行插管，采集出一根未經(jīng)擾動的柱狀沉積物樣。樣品采集后現(xiàn)場按照4cm進行切割分樣，分離后的樣品裝入密封袋中帶回實驗室進行下一步分析。

1.2 測試與鑒定

實驗室中先取0.5g新鮮樣品進行粒度分析，然后對剩余樣品進行干燥7d。干燥后的樣品取5g進行深度研磨，過2mm篩網(wǎng)，過濾后的樣品測試有機質(zhì)等理化性質(zhì)。其余樣品進行有孔蟲的分離和鑒定工作，具體鑒定方法參考文獻[12]。

2 結(jié)果與討論

2.1 有孔蟲化石群總體特征

BH3孔底棲有孔蟲每樣鑒定個數(shù)最多為166枚，最少39枚，平均為106枚/樣，共鑒定出底棲有孔蟲14屬共22種，其中占全群2%以上的優(yōu)勢種共8個，分別是Ammonia aomoriensis （Asano），22.21%，Ammonia becarii （Linné） var.，17.48%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），15.70%，Cribrononion subincertum （Asano），11.41%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），8.62%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），7.88%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），3.34%，Quinqueloculina seminula （Linné），2.05%，8個優(yōu)勢種占到全群的88.70%。

有孔蟲化石根據(jù)外殼種類通常分為瓷質(zhì)殼、玻璃殼和膠質(zhì)殼3類，渤海灣底棲有孔蟲化石外殼類型比例見圖2。渤海灣沉積物中有孔蟲化石主要還是以瓷質(zhì)殼種類為主，占到了整個種群數(shù)的80%左右，其次為玻璃殼，種數(shù)約占到總數(shù)的15%左右，膠質(zhì)殼種類數(shù)最少，約占到5%左右。

2.2 渤海灣有孔蟲化石反演的環(huán)境演化階段及其特征

根據(jù)垂向上的底棲有孔蟲組合變化，可以將BH3孔劃分為4層，對應(yīng)著相應(yīng)的環(huán)境演化階段。根據(jù)Zhang （2016）年的研究表明，BH3沉積物柱24cm的深度對應(yīng)年份為1970年左右，因此從底下往上分別為24-16cm（1970-1982年）、16-8cm（1982-1999年）、8-4cm（1999-2006年）和4-0cm（2006-2010年）[2]。

2.2.1 24-16cm（1970-1982年）

這一階段BH3孔底棲有孔蟲豐度處于柱內(nèi)相對較低階段，均值僅有33枚/50g干樣，簡單分異度和復(fù)合分異度則處于較高階段，均值分別為15種和2.19。

段內(nèi)底棲有孔蟲優(yōu)勢種主要包括Ammonia becarii （Linné） var.，26.51%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），19.26%，Ammonia aomoriensis （Asano），15.75%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），7.25%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），6.93%，Cribrononion subincertum （Asano），4.15%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），3.83%，Elphidium advenum （Cushman），2.50%，Buccella frigida （Cushman），2.22%，Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny，2.22%。

畢克卷轉(zhuǎn)蟲變種Ammonia becarii （Linné） var.是世界上分布最廣的廣鹽濱岸種，在多數(shù)海區(qū)都主要集中在近岸淺水區(qū)，該種在渤海分布顯然符合這一特性，超過全群10%的站位集中在渤海灣和萊州灣濱岸淺水區(qū)，喜低鹽環(huán)境的特征顯著;縫裂希望蟲Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland）屬于典型的低溫、低鹽水體的代表性屬種，是我國諸海沿岸以及內(nèi)陸架的常見種之一，在渤海該種的高值區(qū)主要在渤海中央盆地以及遼東灣西側(cè)底層冷水團的影響范圍內(nèi)，體現(xiàn)出明顯的溫度控制效應(yīng);奧茅卷轉(zhuǎn)蟲Ammonia aomoriensis （Asano）在我國北部海區(qū)很多文獻中被鑒定為Ammonia becarii （Linné） var.，類彥立等對這兩個種的形態(tài)特征進行了詳細對比，確認了無臍塞個體應(yīng)鑒定為Ammonia aomoriensis （Asano）的原則，這兩個種在環(huán)境指示意義上區(qū)別不大，均屬廣溫、廣鹽種，可作為近岸淺水環(huán)境的指示，Ammonia aomoriensis （Asano）同樣在渤海灣和萊州灣西側(cè)的濱岸淺水區(qū)最為集中，體現(xiàn)出明顯的喜低鹽水的特性;瓷質(zhì)殼的阿卡尼亞五玦蟲圓形亞種Quinquelocuina akneriana rotunda （Gerke）在渤海灣內(nèi)主要出現(xiàn)在20m以內(nèi)的濱岸淺水區(qū)，表現(xiàn)出明顯的喜低鹽環(huán)境的生態(tài)特征;優(yōu)勢種具瘤先希望蟲Protelphidium turberculatum （dOrbigny）是渤海灣附近表層樣中含量最高的優(yōu)勢種，該種在黃、渤海最常見于沿岸流冷水影響區(qū)域，是典型的低溫低鹽環(huán)境代表種（汪品先等，1988），在渤海灣附近Protelphidium turberculatum （dOrbigny）的高值區(qū)主要出現(xiàn)渤海灣東部20m等深線以外的區(qū)域，顯然具有低溫特性的渤海中央水團對該種的影響最為明顯;亞易變篩九字蟲Cribrononion subincertum （Asano）亦是我國渤、黃、東海沿岸常見種之一，多出現(xiàn)于內(nèi)陸架近岸淺水以及潮間帶和河口附近，屬于低鹽環(huán)境的代表種，渤海灣內(nèi)最高值站位集中在黃河口和灤河口附近站位，顯然受控于這些區(qū)域水團的低鹽特性所控制;具有膠結(jié)列式殼的膠結(jié)砂桿蟲Ammobaculites agglutinans（dOrbigny）在渤海灣主要出現(xiàn)在水深20m以內(nèi)的粗碎屑沉積區(qū)，主要受控于底質(zhì)粒度的影響;異地希望蟲Elphidium advenum （Cushman）是現(xiàn)代世界各海區(qū)淺水特征屬種之一，在我國渤、黃、東、南諸海廣泛分布，在渤海該種主要分布在北部的遼東灣以及南部的萊州灣近岸區(qū)域，而在渤海灣內(nèi)的含量很低，其環(huán)境控制因素較為復(fù)雜;冷水面頰蟲Buccella frigida（Cushman）是北半球中高緯度海區(qū)的常見代表種，是我國主要見于渤、黃海海區(qū)沿岸，是典型的指冷水種，在渤海灣內(nèi)主要集中在20m等深線以外的渤海中央水團控制范圍以內(nèi)，顯示出明顯的水溫控制效應(yīng);瓷質(zhì)殼的拉馬克五玦蟲Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny是在我國近海內(nèi)陸架區(qū)的常見種之一，該種在渤海高值站位主要集中在渤海灣東部和毗鄰的渤海中央海盆西部站位，除此之外僅在萊州灣東部站位含量較高，該種高值區(qū)相對較為集中。

2.2.2 16-8cm（1982-1999年）

這一階段的底棲有孔蟲豐度在下部達到柱內(nèi)最高水平，此后迅速降低，段內(nèi)均值增加到53枚/50g干樣，底棲有孔蟲簡單分異度有所降低而復(fù)合分異度則與下部相當(dāng)，均值分別為14種和2.22。

段內(nèi)底棲有孔蟲優(yōu)勢種主要包括Ammonia aomoriensis （Asano），27.66%，Ammonia becarii （Linné） var.，15.75%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），9.27%，Cribrononion subincertum （Asano），8.44%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），8.29%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），8.06%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），6.18%，Haplophragmoides canariensis （dOrbigny），5.05%，等。

顯然，相對下段而言，這一階段Ammonia aomoriensis （Asano）明顯增加而Ammonia becarii （Linné） var.相應(yīng)減少，但兩者總和變化不大;而冷水種Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland）的相對含量明顯下降，說明底層水溫可能高于下部層位;另外，這一階段膠結(jié)殼屬種的相對含量達到柱內(nèi)最高水平，但是底質(zhì)中的粗碎屑含量卻沒有相應(yīng)的升高，因此這一階段底質(zhì)中膠結(jié)殼含量的升高可能與段內(nèi)上部層位統(tǒng)計總數(shù)過少引起的統(tǒng)計誤差有關(guān);這一階段豐度降低而分異度不變，說明沉積速率的升高可能是豐度降低的主要原因。

2.2.3 8-4cm（1999-2006年）

這一階段底棲有孔蟲豐度處于很低水平，僅有30枚/50g干樣，底棲有孔蟲分異度亦處于柱內(nèi)最低階段，簡單分異度和復(fù)合分異度分別為8種和1.84。段內(nèi)底棲有孔蟲優(yōu)勢種主要包括Cribrononion subincertum （Asano），24.68%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），23.38%，Ammonia aomoriensis （Asano），18.18%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），15.58%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），6.49%，Ammonia becarii （Linné） var.，5.19%，Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny，3.90%，Quinqueloculina seminula （Linné），2.60%，等。

根據(jù)我們前期研究，現(xiàn)代渤海沉積中Cribrononion subincertum （Asano）超過20%的站位僅出現(xiàn)在黃河口和灤河口附近，而灤河口附近底質(zhì)較粗，與BH3孔這一階段極低的粗碎屑含量不符，因此，這一階段BH3孔附近沉積環(huán)境與現(xiàn)代黃河南部入?？诟浇嘟?，細粒沉積物堆積速度極高，這是這一階段底棲有孔蟲豐度降低的主要原因，而低鹽和低溫環(huán)境則是分異度低的主導(dǎo)因素;瓷質(zhì)殼個體含量達到峰值說明淡水的影響也達到柱內(nèi)最強階段。

2.2.4 4-0cm（2006-2010年）

表層樣中的底棲有孔蟲豐度較之下部明顯上升，達到了80枚/50g干樣，簡單分異度和復(fù)合分異度則分別增加到12種和1.96。

段內(nèi)底棲有孔蟲優(yōu)勢種主要包括Ammonia aomoriensis （Asano），28.28%，Cribrononion subincertum （Asano），18.62%，Ammonia becarii （Linné） var.，15.17%， Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），13.79%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），10.34%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），5.52%，Quinqueloculina seminula （Linné），3.45%，等。

顯然，表層樣中Ammonia aomoriensis （Asano）和Ammonia becarii （Linné） var.的增加較為明顯，而Cribrononion subincertum （Asano）則有所減少，但這幾個種仍然占據(jù)種群中的絕對優(yōu)勢地位，說明低鹽水團的影響仍然很強，而豐度和分異度在這一階段的回升說明沉積速率有所降低，水深較之下部也有所增加。

3 結(jié)論

24-16cm（1970-1982年）沉積物中幾個典型的適應(yīng)低鹽環(huán)境的廣鹽種合計占到全群的一半左右，說明這一階段BH3孔受到徑流影響下的沿岸低鹽水團的強烈影響，因此BH3孔附近的相對水深可能比目前要小。16-8cm（1982-1999年）階段BH3孔仍然受到沿岸低鹽水團的顯著影響，水深可能小于下部層位，尤其是段內(nèi)上部層位，水深減小和陸源碎屑沉積速率的增大可能是引起底棲有孔蟲群落組成的主要原因。8-4cm（1999-2006年）沉積物中底棲有孔蟲組合的變化說明這一階段BH3孔附近沉積環(huán)境是陸源淡水強烈影響下的高沉積速率環(huán)境，水深明顯小于現(xiàn)代。4-0cm（2006-2010年）中的種組合特征說明BH3孔附近仍然處于沿岸沖淡水團的絕對控制之下，只是水深較之下部層位有所升高，陸源碎屑堆積速率的降低是底棲有孔蟲群落變化的主要影響因素。

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收稿日期：2020-04-28

作者簡介：么旭，女，漢，碩士研究生，高級工程師，研究方向為環(huán)境管理工作。

通訊作者：張彥，男，漢，高級工程師。