三沙灣春季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

籍辰旭，陳逍遙，陳火榮，李 聰，王 萱，楊位迪，丁光茂*，林 崗，2*

(1.福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州350117；2.福建省特色海洋生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350117；3.廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建 廈門 361102；4.福建省漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)中心，福建 福州 350003)

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)水體變化反應(yīng)敏感，其群落結(jié)構(gòu)特征在一定程度上能反映海域生態(tài)環(huán)境情況[1]，因此對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義。

三沙灣位于福建省東北部沿海，是由東沖半島和鑒江半島環(huán)抱而成的海灣，灣內(nèi)分布有多座島嶼，海岸線曲折，三沙灣總面積約為714 km2，灣內(nèi)最大水深達(dá)90 m，其地形呈口小腹大狀，西北部多條地表徑流流入，東部寬僅為2.6 km的東沖口為唯一出水口，水動(dòng)力不活躍，是我國(guó)典型的近海封閉型海灣[2-3]。三沙灣是我國(guó)著名的大黃魚產(chǎn)卵場(chǎng),也是多種水產(chǎn)動(dòng)物的繁育場(chǎng)[4]，該海域的生態(tài)環(huán)境狀況直接影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，因此在三沙灣海域定期開展浮游植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查具有切實(shí)意義。本文根據(jù)2019年4月三沙灣海域浮游植物群落的物種組成、細(xì)胞密度和生態(tài)學(xué)指數(shù)進(jìn)行分析，以期為三沙灣海域生態(tài)系統(tǒng)及赤潮相關(guān)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與站位布設(shè)

2019年4月，在福建省三沙灣海域進(jìn)行浮游植物調(diào)查，根據(jù)三沙灣海域特殊地形地貌，在地表徑流匯入處、大黃魚繁育保護(hù)區(qū)、中央開闊水域以及東沖口出水口處共設(shè)置24個(gè)采樣站位(圖1)。

1.2 樣品采集與處理

在每個(gè)站位取水采、網(wǎng)采樣品進(jìn)行浮游植物定量定性分析。定量采集分層采水，水深15 m以內(nèi)站位用1 L采水器采集表層(距水面0.5 m)和底層(距水底1 m)水樣，水深大于15 m站位采集表層、中層、底層水樣，收集于大口樣品瓶中，并立即用魯哥氏液進(jìn)行固定。定性采集使用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)掛鉛墜從底至表垂直拖網(wǎng)，采集的樣品現(xiàn)場(chǎng)用濃度5%的甲醛固定保存，鏡檢鑒定作種類補(bǔ)充用，未定種(即僅鑒定到屬)參與種類、數(shù)量、多樣性等統(tǒng)計(jì)計(jì)算。于實(shí)驗(yàn)室中將水采網(wǎng)采樣品置于分液漏斗中自然沉降48 h，用虹吸法去除上清液，濃縮至10 mL于離心管中，待檢。

光學(xué)顯微鏡(徠卡DM5000B自動(dòng)顯微鏡)鏡檢計(jì)數(shù)時(shí)，先充分搖勻，迅速吸取0.1 mL樣品滴入計(jì)數(shù)框內(nèi)，取平行樣3次，根據(jù)相關(guān)浮游植物著作文獻(xiàn)[5-8]進(jìn)行鑒定和計(jì)數(shù)。每個(gè)站位浮游植物密度換算為個(gè)/m3。取樣調(diào)查流程嚴(yán)格遵守《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378.7—2007)和《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763.6—2007)[9-10]進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)各類群生物春季的種類數(shù)、主要類群、優(yōu)勢(shì)種、數(shù)量、生態(tài)指數(shù)進(jìn)行分析。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下[11-13]。

1)物種優(yōu)勢(shì)度(Y)

2)生物多樣性指數(shù)(H′，Shannon-Weaver index)

本次調(diào)查根據(jù)《濱海濕地生態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》(HY/T 080—2005)[14]，以Shannon-Weaver生物多樣性指數(shù)來(lái)評(píng)判福建省近岸海域海洋生物多樣性狀況，詳見表1。

表1 生物多樣性指標(biāo)等級(jí)

3)Pielou物種均勻度指數(shù)(J)

4)Margalef豐富度指數(shù)(D)

其中，Pi為第i種的個(gè)體數(shù)量與樣品總數(shù)量的比值；S為樣品的總種類數(shù)；N為樣品的總個(gè)體數(shù)；ni為第i種的個(gè)體數(shù)量；fi為第i種在各個(gè)站位分析樣品中出現(xiàn)的頻率；當(dāng)物種優(yōu)勢(shì)度Y≥0.02時(shí)，該種為優(yōu)勢(shì)種。

應(yīng)用EXCEL透視表工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。對(duì)物種同種異名等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。應(yīng)用Surfer 8進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 種類組成

本次三沙灣浮游植物調(diào)查共鑒定4門69屬181種(附錄)，其中硅藻門57屬161種，占總種類數(shù)的89%；甲藻門10屬16種，占總種類數(shù)的8.8%；藍(lán)藻門1屬3種；金藻門1屬1種。表層浮游植物106種，其中硅藻門95種，甲藻門9種，藍(lán)藻門2種，站位平均種類數(shù)為17種；中層浮游植物90種，其中硅藻門85種，甲藻門4種，藍(lán)藻門1種，各站位平均種類數(shù)為19種；底層浮游植物110種，其中硅藻門100種，甲藻門9種，金藻門1種，各站位平均種類數(shù)為18種。三沙灣春季浮游植物種類數(shù)表現(xiàn)為底層>表層>中層，硅藻種類數(shù)在不同水層中均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

從整體來(lái)看，浮游植物優(yōu)勢(shì)種共有5種，分別為具槽帕拉藻、中肋骨條藻、菱形海線藻、瓊氏圓篩藻和菱形藻。從垂直分布看，表層、中層各有5種優(yōu)勢(shì)種，底層為4種，均屬硅藻門(表2)。由表2可看出不同水層優(yōu)勢(shì)種存在一定變化，表層、中層浮游植物中具槽帕拉藻為第一優(yōu)勢(shì)種，底層浮游植物中第一優(yōu)勢(shì)種為中肋骨條藻，優(yōu)勢(shì)度為0.291，出現(xiàn)頻率高達(dá)91.7%。調(diào)查海域浮游植物以廣溫類為主，其中優(yōu)勢(shì)種具槽帕拉藻為廣溫低鹽種，中肋骨條藻、菱形海線藻和菱形藻為廣溫廣鹽種。三沙灣春季浮游植物優(yōu)勢(shì)種與林永添[15]于2002年6—9月、葉又茵等[16]于2010年10月在三沙灣的調(diào)查優(yōu)勢(shì)種類群基本相同。具槽帕拉藻、中肋骨條藻能形成明顯優(yōu)勢(shì)，可能跟自身特性和生長(zhǎng)策略息息相關(guān)，它們對(duì)溫度和鹽度適應(yīng)的范圍廣，且對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)能力也強(qiáng)于其他種類，三沙灣海域多條地表徑流輸入豐富營(yíng)養(yǎng)鹽為它們?cè)鲋程峁┝肆己玫奈镔|(zhì)基礎(chǔ)，易形成優(yōu)勢(shì)種[17-19]。

表2 三沙灣海域浮游植物優(yōu)勢(shì)種垂直分布

續(xù)表2

2.2 浮游植物細(xì)胞密度垂直分布

調(diào)查海域浮游植物細(xì)胞密度的垂直分布(圖2)存在一定差異。表層浮游植物細(xì)胞密度介于(1.27～13.6)×106個(gè)/m3之間，平均值為6.74×106個(gè)/m3；中層浮游植物細(xì)胞密度介于(3.53～23.9)×106個(gè)/m3，平均值為9.15×106個(gè)/m3；底層浮游植物細(xì)胞密度介于(2.53～21.9)×106個(gè)/m3，平均值為8.71×106個(gè)/m3。調(diào)查海域浮游植物細(xì)胞密度為中層>底層>表層。不同水層出現(xiàn)密度峰值的站位不同，表層細(xì)胞密度峰值出現(xiàn)于青山島與鑒江鎮(zhèn)之間的S16站位，漳灣附近海域S01站位最低；中層細(xì)胞密度峰值出現(xiàn)于溪南鎮(zhèn)附近S08站位，青山島與三都鎮(zhèn)之間S11站位密度最低；底層細(xì)胞密度峰值出現(xiàn)于漳灣S01站位，三都鎮(zhèn)東北部S07站位密度最低。

2.3 浮游植物生態(tài)指數(shù)垂直分布

2.3.1 Pielou物種均勻度指數(shù)(J)

Pielou均勻度指數(shù)(J)可反映出調(diào)查范圍內(nèi)物種分布的均勻程度，均勻度指數(shù)越大，表示群落越趨于成熟穩(wěn)定[20-21]。調(diào)查海域均勻度指數(shù)(J)的垂直分布(圖3)表明，各站位表層物種均勻度指數(shù)(J)介于0.37～0.89之間，平均值為0.72，最小值在三都鎮(zhèn)北部S05站位；中層J介于0.47～0.86之間，平均值為0.69，最小值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)西南方向S02站位；底層J介于0.35～0.82之間，平均值為0.66，最小值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)西北部S01站位。結(jié)果與Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H′相符，在三都鎮(zhèn)附近海域S01、S02、S05出現(xiàn)低值。結(jié)合浮游植物細(xì)胞密度垂直分布圖可以看出，同一水層在均勻度低的站位由于物種分布不均勻，可能存在某種優(yōu)勢(shì)種大量生長(zhǎng)[14]，出現(xiàn)浮游植物密度高的現(xiàn)象。

2.3.2 Margalef豐富度指數(shù)(D)

調(diào)查海域Margalef豐富度指數(shù)(D)：中層>底層>表層(圖4)。表層Margalef豐富度指數(shù)(D)介于0.35～1.32之間，平均值為0.67，峰值出現(xiàn)在溪南鎮(zhèn)附近S12站位；中層D介于0.5～1.34之間，平均值為0.75，峰值出現(xiàn)在溪南鎮(zhèn)附近S8站位，位置臨近表層峰值站位S12；底層D介于0.38～1.01之間，平均值為0.71，于鹽田港S3站位出現(xiàn)峰值。

2.3.3 Shannon-Weaver多樣性指數(shù)(H′)

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)(H′)通常反映物種多樣性及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性情況，多樣性指數(shù)數(shù)值越大，表示群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、穩(wěn)定，有較強(qiáng)的反饋調(diào)節(jié)能力，數(shù)值小則反之[22-23]。調(diào)查海域多樣性指數(shù)在垂直分布上有一定差異(圖5)。在三都鎮(zhèn)北部西部南部海域H′處于較低水平，參考生物多樣性指數(shù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，該海域浮游植物多樣性狀況較差。海域各站位表層多樣性指數(shù)(H′)介于0.92～2.78，平均值為1.96，最小值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)北部S5站位；中層H′介于1.23～2.54，平均值為1.99，最小值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)西南方向S02站位；底層H′介于1.03～2.53，平均值為1.88，最小值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)西北部S01站位。多樣性指數(shù)高低主要受豐富度和均勻度影響，種類數(shù)目越多，多樣性越大，同樣，種類之間個(gè)體分配的均勻度增加也會(huì)使多樣性提高。三都鎮(zhèn)西南、西北海域多樣性指數(shù)值偏低，由于該海區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種數(shù)量過(guò)大，搶占了其他浮游植物種類生存空間，導(dǎo)致豐富度和均勻度降低。

2.4 浮游植物種類、密度和生態(tài)指數(shù)水平分布

由浮游植物種類、密度水平分布(圖6)可見，浮游植物密度在S18站位最高，為38.9×106個(gè)/m3；S17最低，為9.2×106個(gè)/m3，平均值為22.67×106個(gè)/m3，其中S08、S16、S18、S22站位浮游植物密度大于30×106個(gè)/m3。水平分布中S08站位浮游植物種類數(shù)最多，為47種；S05和S17站位種類數(shù)最少，為19種；種類數(shù)大于40種的站位有S07、S08、S09、S11、S24。

由浮游植物生態(tài)指數(shù)水平分布(圖7)可見，各采樣站位浮游植物生態(tài)指數(shù)存在較大差異，同一站位若物種分布均勻，則多樣性指數(shù)高，多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)在水平分布上趨勢(shì)基本相同。采樣站位多樣性指數(shù)介于1.14～2.63之間，平均值為2.13，參考生物多樣性指數(shù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，三沙灣海域浮游植物生物多樣性總體處于中等水平，不同站位情況不同。采樣站位豐富度指數(shù)介于0.77～1.83之間，平均值為1.24，最低值出現(xiàn)在東吾洋S20站位，峰值出現(xiàn)在溪南鎮(zhèn)附近S08站位。均勻度指數(shù)介于0.35～0.74之間，平均值為0.63，最低值出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)西北部S01站位，最高值為鹽田港S03站位。

3 結(jié)論

1)本次調(diào)查共鑒定浮游植物4門69屬181種，優(yōu)勢(shì)種分別為具槽帕拉藻、中肋骨條藻、菱形海線藻、瓊氏圓篩藻和菱形藻。其中，具槽帕拉藻和中肋骨條藻為主要優(yōu)勢(shì)種。硅藻在密度、種類數(shù)上均占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且以廣溫類為主。

2)浮游植物垂直分布調(diào)查中，細(xì)胞密度為中層>底層>表層，不同水層出現(xiàn)密度峰值的站位不同。多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)最低值均出現(xiàn)在三都鎮(zhèn)北部、西部海域站位。

3)浮游植物水平分布調(diào)查中，浮游植物細(xì)胞密度和種類數(shù)趨勢(shì)大致相同。不同站位浮游植物生態(tài)指數(shù)存在較大差異，根據(jù)浮游植物多樣性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查海域總體處于中等水平。

附錄 調(diào)查海域浮游植物物種組成

續(xù)附錄

續(xù)附錄