渤海灣潮下帶底棲線蟲群落的垂直分布＊

張青田，王新華，胡桂坤

（1.天津科技大學 海洋資源與化學重點實驗室，天津300457；2.南開大學 生命科學學院，天津300071）

渤海灣潮下帶底棲線蟲群落的垂直分布＊

張青田1，2，王新華2＊，胡桂坤1

（1.天津科技大學 海洋資源與化學重點實驗室，天津300457；2.南開大學 生命科學學院，天津300071）

2007年春季在渤海灣天津潮下帶采集小型底棲生物樣品，分析沉積物中自由生活線蟲的垂直分布情況。多元統計分析結果表明，底棲線蟲的垂直分布和沉積物深度有關。在較深的5～10cm層，線蟲群落與其上層次的差異較大：0～2cm層和5～10cm層差異極顯著（P＝0.001），2～5cm層和5～10cm層間差異顯著（P＝0.016）。不同站點間底層的線蟲群落差異明顯。而沉積物0～2cm層和2～5cm間的線蟲群落差異不明顯（P＝0.541）。列出了SIMPER分析中16種明顯影響表層－底層群落的線蟲，13種明顯影響中層－底層間群落比較的線蟲。在研究和比較線蟲群落時，應該考慮取樣深度的影響。

底棲線蟲；自由生活線蟲；群落；垂直分布；渤海灣

海洋自由生活線蟲是海洋小型底棲動物的重要類群之一。從近岸的高潮線到深海的最深海溝處，從寒冷的兩極到深海脊上的高溫熱泉生物群落都可發現線蟲的蹤跡［1］。在大多數海洋生境中，自由生活海洋線蟲數量占后生動物的60%以上，在我國近海則往往占據90%左右［2－3］。海洋線蟲在海洋底棲生態系統的能量流動和物質循環中起著重要的作用［4－6］，因而成為海洋底棲生態學研究的重要內容之一。

在我國沿海海域已經開展了小型底棲生物，包括海洋自由生活線蟲的多年研究［3，7－9］。我國海洋線蟲的研究以分類和生態分布為主。據估計，我國海域習見自由生活線蟲約500～560種，自由生活線蟲總種數約1 000種［9］。我國已記錄的自由生活線蟲有400多類，但鑒定到種的不足200種。已有的生態學研究涉及線蟲的水平分布、垂直分布和時間分布的規律，積累了許多線蟲豐度和生物量分布的資料。但線蟲群落結構的研究集中在水平分布方面，在垂直分布方面尚缺乏研究報道，影響了線蟲生態學的深入研究。目前在渤海進行了較多的線蟲研究，在線蟲鑒定和群落分析方面都積累了經驗［10－12］。選擇渤海灣近岸海域進行了底棲自由生活線蟲群落隨沉積物深度變化的研究，旨在豐富我國線蟲研究的內容，為底棲生物生態學的深入研究，以及環境保護和監測提供幫助。

1 材料與方法

1.1 調查海域與站位

在渤海灣天津市近岸海域設置了15個調查站位（圖1），于2007－04進行了海洋底棲線蟲的采樣工作。

1.2 樣品采集和制片

用內徑2.4cm有機玻璃管從0.05m2箱式采泥器中采取芯樣，芯樣長度為10cm以上。要求沉積物樣品不受擾動，采樣位置必須離開采泥器邊緣2cm以上；然后按5～10cm，2～5cm和0～2cm的層次快速將所獲芯樣分段，分別裝入樣品瓶。每站采集4個芯樣用于生物分析，樣品的麻醉、固定方法等嚴格按《海洋生物生態調查技術規程》［13］和國家《海洋調查規范》執行［14］。

樣品帶回實驗室后及時整理和清點樣品，采用離心法從沉積物中分選出小型底棲生物。

分選前，生物樣品經虎紅染液染色大約24h。樣品經過500μm和41μm孔徑套篩沖洗，41μm套篩截留物轉入硅溶膠（Ludox－TM）中懸浮離心，上清液離心3次；樣品用41μm套篩過濾后轉入培養皿。在高倍體式顯微鏡下將線蟲挑出以備制片。由于線蟲個體較小，必須制成裝片，然后在顯微鏡下觀察。封片前，首先要用適量的體積分數為90%的酒精甘油溶液（體積分數為50%酒精與甘油）對蟲體進行透明。然后等待酒精和水揮發，甘油滲入蟲體內，使線蟲透明。封片用的載玻片和蓋玻片提前用鹽酸和酒精處理。制片時挑選體積大小較一致的線蟲10條～20條放入一個片子，蟲體盡量分散，避免重疊到一起；選取若干粒直徑與蟲體直徑大致相同的玻璃珠，均勻放置于線蟲周圍，然后加蓋玻片，四周用加拿大樹膠封閉。待樹膠干燥后，在Olympus微分干涉相差顯微鏡下進行參數測量和鑒定［2，9］。

圖1 渤海灣調查站位設置和等深線Fig.1 Survey stations and their water depth in Bohai Bay

1.3 數據統計分析

使用Primer軟件進行底棲線蟲群落的多元統計分析和比較，包括等級聚類（Cluster）、非度量多維標度（MDS）、ANOSIM（Analysis of Similarities）分析和SIMPER（Similarity Percentages－species contributions）分析；以及環境相關的生物－環境分析（BIO－ENV，Biota and Environment matching）［15］。

2 結果與討論

該航次共鑒定出87種自由生活線蟲，以及少量未鑒定殘體等；線蟲種類出現的頻率差異較大，生物豐度以Dorylaimopsis rabalaisi占有巨大優勢［11］；從水平分布來看，所調查站位的線蟲群落存在差異，可以分為4個組別［12］，這里重點分析底棲線蟲群落在不同沉積物層次中的差異。為了比較垂直層次間的線蟲群落，對15個站位共45個層次的線蟲群落進行聚類分析和MDS分析。生物芯樣品在現場按0～2cm，2～5cm和5～10cm的層次分段，為了便于結果比較，這3個層次被依次標記為1，2和3，記錄在該站站號之后以示區分。所以此節聚類分析和MDS分析結果中的標號包含了站號和層次號，前3位為站號，末一位為層次號。

2.1 聚類分析

對于15個站位的線蟲群落數據進行等級聚類分析（圖2）。聚類圖表明，各樣品的相似性程度較低，在40%相似性水平上可將45個樣品分為20個組別；在20%相似性水平上則可分為9個組別。和站位間（水平分布）的聚類結果不同［12］，考慮沉積物層次（垂直分布）的聚類結果明顯復雜。各自沉積物層次中的線蟲組成和數量不同，這明顯影響了聚類分析的結果，也說明了取樣深度將會影響聚類分析。在聚類圖中，最深層次樣品間差異明顯，相似度很低；雖然深層次的線蟲數量和種類明顯少于淺層的，但對群落結構的影響仍不容忽視。

圖2 不同層次線蟲群落的聚類分析結果Fig.2 Cluster result of nematode community among different layers

2.2 MDS分析

底棲線蟲組成的MDS分析結果見圖3。MDS圖形的stress值為0.17，說明該圖有一定的解釋意義［16］。45個樣品對象的分組情況較復雜，在MDS圖中難以看出明顯的分組界限。

圖3 不同層次線蟲群落的MDS分析結果Fig.3 MDS result of nematode community among different layers

分布于圖邊緣的絕大多數對象為底層樣品，并且互相間距離遠，可見底層線蟲群落結構差異較大。這和聚類分析的結果有很好的吻合度。在圖3的中心部位聚集著過半數（9個站位）的表層和中層樣品對象，一些對象幾乎疊加在一起。表明了表層和中層線蟲群落有較高的相似性，而和底層的不同。只有BH06，BH07，BH08和BH12站位的表層線蟲群落不同于其他站位的，距離中心較遠，并且各自間距離也較遠。中層樣品只有BH07站位的位于圖邊緣，與同層其它站位群落差異較大。該站位3個層次的線蟲群落結構相似，但是和其他站點層次相距較遠，說明該站位線蟲群落具有獨特性。

綜合來看，聚類分析結果和MDS標序結果表現出良好的吻合性，有較好的分析意義。底棲線蟲的組成和數量與沉積物深度有關，線蟲種類在表層和中層沉積物中比較接近，而與底層的明顯不同。而且，各站位底層線蟲群落之間也有較大差異，對線蟲群落分析產生影響。

2.3 3層線蟲群落比較

為了定量了解3層的線蟲群落差異，對3層線蟲群落結構的差異進行統計檢驗，找出對樣品分組起主要作用的種類，繼續進行了ANOSIM分析和SIMPER分析（結果見表1）。

表1 影響層次間群落差異的主要線蟲種類Table 1 Main nematode species affecting the diversity of nematode community

ANOSIM分析結果表明，3層次線蟲群落結構總體上有極顯著差異（R＝0.094，P＝0.006）。而各層次間分別比較時的，差異顯著性不同，表層和中層的差異不顯著（R＝－0.008，P＝0.541）；而表層和底層的群落結構差異極顯著（R＝0.172，P＝0.001）；中層和底層群落的差異顯著（R＝0.104，P＝0.016）。此結果和線蟲群落垂直層次的聚類分析、MDS分析結果是一致的。

3個沉積物層次中的線蟲組成均會影響群落結構比較，限于篇幅，表1中僅列出了貢獻累計率達50%時的重要類群。不同線蟲對群落比較的貢獻率不同，在本研究海域，多數線蟲具有廣適性，可分布于不同站位和層次中。同時，一些具有特性的線蟲分布范圍狹窄，對群落分析影響大。在表層和底層的群落差異比較中，16種線蟲的貢獻率累積達到51.41%，而中層和底層的比較中，13種線蟲的貢獻累計率即達52.25%。這些分析不但指出了線蟲在群落分析中的作用，而且有助于線蟲生物學，以及生物和環境間關系的研究。

2.4 沉積物環境因子分析

生物的分布和生境相關，底棲線蟲的垂直分布差異也應該受沉積物環境差異的影響。根據項目要求，測定的多項沉積物理化指標集中于表層（0～2cm），僅對沉積物葉綠素和粒徑做了分層測定。從現場觀察看，黑泥層（氧化還原電位不連續層深度）極少出現在5cm深度以內，而在5～10cm范圍內則出現頻率增多。這在一定程度上限制了某些線蟲的分布深度。沉積物葉綠素a一直被認為是小型底棲生物的食物來源之一，本研究中各層次的葉綠素a值為表層0.49～4.37μg／g；中層0.14～2.54μg／g；底層0.06～1.56 μg／g［17］，下降趨勢明顯，這對線蟲垂直分布的數量和種類產生影響（相關性分析顯著，P＜0.05）。表層和底層沉積物平均粒徑差異極顯著（P＝0.002，n＝15），中值粒徑亦然（P＝0.001，n＝15）［2］。這些差異為線蟲提供了不同的生態位，將影響線蟲種類的垂直分布。今后，進行底棲生物的垂直研究時建議多進行沉積物指標的分層取樣，以及不同因素影響機理的研究。

前面是常規性的分析，很大程度反映的是線蟲豐度的變化；要了解環境因素對生物群落的影響則需進行BIO－ENV分析。這里選用了同航次的環境因素進行分析。測定了沉積物的葉綠素a（Chl a）、脫鎂色素、中值粒徑、平均粒徑；以及有機質、重金屬和氧化還原電位。考慮到水體和沉積環境的相互影響，還測定了底層水體的溫度、鹽度、水深、溶解氧、pH、總堿度、氮磷營養鹽等因素。BIO－ENV分析結果顯示，對本海域線蟲群落組成起關鍵作用的環境因素有沉積物中的Chl a，脫鎂色素和沉積物粒徑；還有底層水體的pH，氮、磷營養鹽、溫度、鹽度和溶解氧。與上段分析不同的是，氧化還原電位未表現出影響。這和取樣深度有關，項目只要求測表層的氧化還原電位。現場的觀察顯示了氧化還原電位的差異，也是影響線蟲分布深度的一個因素。這些因素的綜合作用決定了各種海洋自由生活線蟲的分布情況；要了解每種線蟲的具體影響因素還需要生態學實驗的深入研究。

3 結語和展望

1）對研究海域底棲線蟲群落的聚類分析和MDS分析表明，底棲線蟲的垂直分布和沉積物深度有關。在較深的底層（5～10cm），線蟲群落與其上層次的差異較大；并且在不同站點間，底層的線蟲群落差異明顯。而沉積物表層（0～2cm）和中層（2～5cm）間的線蟲群落差異不明顯。ANOSIM分析也表明線蟲群落隨沉積物深度而變，表層和底層的群落結構（R＝0.172，P＝0.001）及中層和底層的群落結構（R＝0.104，P＝0.016）均顯著差異；但表層和中層的差異不顯著（R＝－0.008，P＝0.541）。SIMPER分析列出了顯著影響表層－底層，中層－底層間群落分析的一些線蟲種類。

2）由前述結論可知，取樣的深度將影響到線蟲樣品的獲得及其群落結構的分析。目前我國近海的小型底棲生物研究逐漸增多，但是取樣深度并不統一，有5cm，8cm和10cm等多種情況，這將影響線蟲群落的分析和比較。棲居深層次的線蟲在種類和數量上均少于表層，但是其獨特性對群落結構分析會產生不容忽視的影響。今后應該加強底棲線蟲垂直分布的研究，確定適宜、統一的取樣深度。期待更多的自由生活線蟲群落的垂直結構多元分析以作比較。

3）目前關于小型底棲動物群落垂直分布的研究很少，這和線蟲鑒定困難有一定關系。據估計，我國海洋底棲線蟲總種數約1 000種，但目前鑒定的僅約200種，推進生物鑒定工作將會極大地促進線蟲群落生態的研究進度。目前的底棲線蟲研究在取樣時幾乎都進行了分層，如果繼續開展深入研究和數據共享，將極大地促進我國底棲生態學的進步。

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（高 峻 編輯）

Study on the Vertical Distribution of Benthic Nematode Community in Sublittoral Zone of Bohai Bay，China

ZHANG Qing－tian1，2，WANG Xin－hua2，HU Gui－kun1
（1.Tianjin Key Laboratory of Marine Resources and Chemistry，Tianjin University of Science ＆ Technology，Tianjin 300457，China；2.School of Life Science，Nankai University，Tianjin 300071，China）

The meiofaunal core samples were collected in April 2007and the nematodes were identified in the laboratory.The multivariate statistical results indicated that the distribution of benthic nematode community had vertical variation.The nematode community in 5～10cm layer was different from that of the upper two layers and the differences were significant.The significance of community difference between 0～2cm layer and 5～10cm layer was P＝0.001；and that between 2～5cm layer and 5～10cm layer was P＝0.016.Furthermore，the nematode species composition of 5～10cm layer among these survey stations varied obviously.On the other hand，the community difference between 0～2cm layer and 2～5cm layer was not significant（P＝0.541）.Some nematode species obviously affecting the community composition were also listed by the SIMPER analysis.There were 16species between 0～2cm and 5～10cm layer and 13species between 2～5cm and 5～10cm layer affecting the communities composition evidently.Consequently，the sampling depth should be taken into consideration in further study and comparison of nematode community.

benthic nematode；free－living nematode；community；vertical distribution；Bohai Bay

February 21，2011

Q178.53

A

1671－6647（2012）03－0416－07

2011－02－21

中國近海海洋綜合調查與評價專項——天津市專項海洋生物生態調查（908－TJ－10）；國家科技支撐計劃重點項目——典型人工海岸污染控制與生態構建技術研究及示范（2010BAC68B04）；天津科技大學科學研究基金——小型底棲動物生物量估算模型研究（20100220）

張青田（1974－），男，天津人，博士，副教授，碩士生導師，主要從事海洋生物學方面的教學和研究工作.E－mail：qtzhang@163.com

＊通訊作者，E－mail：xhwang@nankai.edu.cn