2011年秋季中街山列島鄰近海域浮游植物群落的生態研究

陽 丹，陳應華

（國家海洋設施養殖工程技術研究中心，浙江舟山 316004）

在海洋生態系統中,海洋浮游植物作為初級生產者，在物質循環和能量循環中起著至關重要的作用。近年來，隨著全球溫室效應現象的日益加劇，浮游植物對海洋碳循環和全球氣候變化中間的關聯作用越來越被受到重視。此外，浮游動物，作為魚蝦貝的直接或間接餌料，其群落組成及豐度為海洋漁業資源環境評估提供重要參考數據。

中街山列島鄰近海域地處我國東海，是著名的舟山漁場重要組成部分。作為國家級海洋特別保護區，其優越的環境曾是大黃魚，小黃魚，帶魚及曼氏無針烏賊等海洋經濟生物的重要繁衍棲息場所。但近年來，隨著我國臨海工業，海上交通運輸及水產養殖業的飛速發展，由于缺乏完善的管理及專業科學技術，中街山列島鄰近海域的生態環境日益惡化。海水富營化程度逐年加劇，赤潮頻發，給該片海域乃至整個舟山漁場生態環境帶來了嚴重影響。海洋浮游植物群落作為海洋生態環境檢測的一項重要指標，能間接反映海洋生態系統的受污染程度。為了摸清中街山列島鄰近海域環境現狀，2011年秋季在該海域進行了海洋浮游植物群落生長情況的大面站調查。根據調查結果，對該海域的浮游植物群落生長狀況及與環境間的關系作了深入的分析評價，以期為中街山列島鄰近海域生態環境的修復提供基本依據。

1 材料與方法

1.1 調查海域和站位

2011年11月16 日至2011年11月19日于中街山列島鄰近海域，共12個站位（圖1）按照《海洋調查規范》進行了多學科綜合調查。

1.2 樣品采集與分析

現場使用YSI自動水質檢測儀測定水溫（Temperature）、透明度（Transparency）及水體 pH值。水化指標總磷（Total phosphate，TP）、總氮(Total nitrogen,TN)、正磷酸(Orthophosphate，PO4-P)、硝氮(Nitrate nitrogen，NO3-N)、亞硝氮 (Nitrite nitrogen，NO2-N),氨氮(Ammonia nitrogen,NH4-N)，按照國家水質標準方法GB3838-2002進行實驗。使用淺水型浮游生物網（網口直徑37 cm，網長140 cm，篩絹孔徑為0.077 mm）由底至表垂直拖網采集，所獲標本經5%甲醛現場固定，實驗室進行分類鑒定及統計。

圖1 調查站位Fig.1 The sampling locations in Zhongjieshan archipelago waters and its neighborhood

1.2 數據處理方法

浮游植物群落結構分別采用Shannon-Wiener多樣性指數（H′）、Pielou均勻度指數（J）和優勢度指數（Y）進行評價分析，公式如下：

Shannon-Wiener多樣性指數計算公式：

在公式中，S代表此樣品的物種數，Pi代表采集樣品中第i種的細胞豐度與該樣品總細度豐度的比值。

Pielou均勻度指數計算公式：

公式中，S代表樣品物種數。

優勢度指數（Y）計算公式：

公式中，ni代表第i個種在采集的全部樣品中的總細胞豐度，N代表所有才集樣品的物種的總細胞豐度，fi代表該物種在所有站位出現的頻率。

2 結果與分析

2.1 調查海區環境特征

在圖2、3中，分別顯示了調查海區表層水體溫度，鹽度數值的平面分布情況。其中，該海域表層水體溫度變化范圍介于18.7～25.8℃之間，平均值為21.9℃。由于同時受太陽輻射以及長江沖淡水、沿岸徑流的影響，從平面分布圖中不難看出，海域表層水體溫度在近岸海域基本呈現低值分布，而隨著離岸方向，溫度大致呈現逐漸上升的趨勢，如在離岸較遠的St4站，出現本次調查海域溫度的最高值25.8。調查海域表層水體鹽度的變化范圍介于27.8～35.4之間，平均值為31.6。在調查站的St8站，出現了本次調查的鹽度最高值。同樣受長江沖淡水以及沿岸徑流的影響，調查表層水體鹽度在近岸海域數值依然較低，隨著離岸方向，鹽度值基本呈現出越來越高的態勢。

圖2 海區表層溫度Fig.2 The surface layer temperature in surveyed oceanic area

圖3 海區表層鹽度Fig.3 The surface layer salinity in surveyed oceanic area

2.2 調查海區浮游植物物種組成

分析所獲浮游植物樣品,共鑒定浮游植物4門49屬127種(不包括未定名物種);其中,硅藻38屬98種(不包括未定名物種),占所有樣品鑒定物種總數的77.2%；甲藻7屬24種,占所有物種種數的18.9%；金藻3屬4種,藍藻1屬1種。在秋季調查水樣中，硅藻和甲藻是主要的浮游植物類群，而硅藻類占據了物種種數的絕大部分。可見中街山列島鄰近海域秋季，浮游植物類群仍以硅藻為主，其次為甲藻。物種的生態類型主要可分為廣溫廣鹽近岸類群，代表種為角毛藻Chaetoceros、角藻Ceratium、布氏雙尾藻Ditylum bright wellii、海洋原甲藻Prorocentrum micans、夜光藻Noctiluca scintillans等；以及暖溫近岸低鹽類群，其代表藻種有中肋骨條藻Skeletonema costatum、尖刺擬菱形藻Pseudo-nitzschia pungens等。本次對該海域的調查中，浮游植物中高溫高鹽類群，高溫次高鹽類群以及偏低溫高鹽類群所有物種總數中的比例不大。

調查海域優勢種見表1。中街山列島鄰近海域優勢藻種同以往對該海域調查結果相比，微型的中肋骨條藻，小型的佛氏海線藻Thalassionema frauenfeldii、瓊氏圓篩藻Coscinodiscus jonesianus、角毛藻等仍是該片海域的優勢藻種，其藻細胞豐度的比例之和高達79.8%，出現頻率指數也均較高，以上優勢藻種都屬于該片海域常見的赤潮原因種。但較以往不同的是，本次調查優勢種中出現了泰晤士扭鞘藻Helicotheca tamesis、顫藻Oscillatoria，其藻種豐度比例及出現頻率都較高。由優勢種分析結果可見，該海域的生態環境或許在一定程度上發生了改變，并進而影響到了浮游植物群落優勢種的構成。

2.3 調查海區浮游植物的細胞豐度特征

調查海域浮游植物的細胞豐度介于 0.373×103～199.325×103cell/L，平均豐度值為137.458×103cell/L。浮游植物群落中，硅藻在豐度值上占有絕對的優勢，豐度比例為總細胞豐度值的81.2%，其豐度值介于0.482×103～142.475×103cell/L，平均豐度值為83.683×103cell/L。甲藻所占豐度比例其次，數值為 16.9%。豐度值介于 0.660×103～103.115×103cell/L，平均豐度值為47.265×103cell/L。與以往對該海域的調查結果相比，此次調查的豐度值略偏低。這可能與本次海洋調查的站點設置覆蓋范圍較小，加之使用拖網采集樣品的方法,豐度值測算結果易造成較大的誤差有關；另外，與浮游植物細胞豐度較大的時空變異特性也有著密切關聯(圖4)。

表1 調查海區浮游植物優勢種Tab.1 Dominant species of phytoplankton in surveyed oceanic area

2.3.1 表層浮游植物細胞豐度的特征

如圖5所示,在調查海區表層水體中，浮游植物細胞豐度值介于 0.862×103～201.473×103cell/L 間，其平均豐度值為148.643×103cell/L。該水層浮游植物群落仍然主要由硅藻和甲藻組成，二者的細胞豐度比例占據了所有細胞豐度的99.7%。硅藻細胞豐度同樣在調查海區表面水體中占具大優勢，其豐度比例達到了83.7%，豐度值介于 0.862×103～146.573×103cell/L，平均值為89.853×103cell/L。甲藻細胞豐度在表層水體中僅占 16.0%，豐度值介于 0.660×103～107.384×103cell/L間,平均值為49.315×103cell/L。細胞豐度在該調查海域存在2個高值區，其中最大高值區位于岱山島鄰近的St1站，此處站點海域靠近港口碼頭，且有大量的工業廢水，居民生活污水排入，海水富營養化程度較高；次高值區位于中街山列島養殖海區的St7站，該站位所在海域因常年養殖海洋經濟生物，富營化程度相對較高。與此同時，調查海域表層細胞豐度呈現在近岸海域數值高，離岸海域數值低的特征。

2.3.2 表層優勢種細胞豐度的特征

如圖6所示，中肋骨條藻在調查海域的大部分站位均有分布，其表層豐度值介于4.455×103～124.245×103cell/L之間，平均豐度值為 58.372×103cell/L，其高值區主要分布在岱山島、長凃島附近的近岸海域。瓊氏圓篩藻在分布站位的豐度值均較高，介于4.125×103～146.573×103cell/L之間，平均豐度值為93.703×103cell/L。峰度值位于中街山島養殖海區的St7站位，且在該養殖區域的St5、St6站，瓊氏圓篩藻豐度值仍然很高。這與此片海域常年進行水產養殖所導致的水體富營養化有直接關系。同以往歷史資料相比，此次對該海域的調查，優勢種中新增了隸屬于藍藻門的顫藻，其表層豐度值介于0.932×103～201.473×103cell/L之間，平均豐度值為151.040×103cell/L。其在St1及St7站位出現的峰度值已遠遠超過其它優勢藻種。顫藻在此次調查優勢種中的出現，不僅與中街山列島鄰近海域地處長江口區域有關，而且也說明近年來，該海域隨著水體富營養化的加劇，浮游植物群落生長也在逐步發生變化。

2.3.3 細胞豐度的垂直分布

圖4 調查海區浮游植物的細胞豐度特征Fig.4 The cell abundance characteristics of phytoplankton in surveyed oceanic area

圖5 調查海區浮游植物表層的豐度特征Fig.5 The surface layer abundance chrarcteristics of phytoplankton in surveyed oceanic area

圖6 表層優勢種細胞豐度的特征Fig.6 The cell abundance characteristics of dominant species of phytoplankton in surface layer

如圖7所示，顯示了調查海區浮游植物群落在垂直方向上的分布特點。不難看出，該片海區浮游植物群落整體上有隨海水深度的增加，群落細胞豐度逐漸減小的趨勢。在調查海區表層，浮游植物細胞豐度達到了相比其它水層的最大值。但對于各藻種單獨而言，并不完全是隨水深深度增加豐度值漸減。此次調查，在優勢種中，中肋骨條藻的細胞豐度在水下30 m的水層才達到最大值，而在水體表層與次表層中，其細胞豐度相差不大。瓊氏圓篩藻在表層水體中細胞豐度達到最大值，但在水下30 m的細胞豐度卻大于次表層。優勢種中新出現的藍藻門中的顫藻，在表層出現其細胞豐度的最大值，且隨著水體深度的加深，其細胞豐度大致有逐減變小的趨勢。

圖7 細胞豐度的垂直分布Fig.7 The vertical distribution of the cell abundance

2.4 群落多樣性

群落多樣性指數能客觀地反應出群落的分布特征以及群落的穩定性，通常情況下，對于調查區群落多樣性指數的測定，一般選用Shannon-Wiener多樣性指數和Pielou均勻度指數來進行綜合評估。Shannon-Wiener多樣性指數一般用于反映調查區群落結構的復雜性程度，而Pielou指數則多用于來客觀反映群落的均勻度。本次調查海域表層浮游植物群落的以上兩種參數值平面分布特征見圖7。

調查海域表層浮游植物群Shannon-Wiener多樣性指數(圖8)介于2.594～4.028之間，平均值為3.393。其中，高值區分布在長涂島附近的St2站及離岸海域的St4站，由于上述兩站位均分布在長江口鄰近海域，受長江沖淡水的影響，所在海區營養鹽豐富，且水體透明度較好，易于浮游植物群落正常光合作用的同時吸收大量營養鹽。故浮游指物多樣性指數出現最高值。低值區出現在岱山島附近海域的St5站，由于該調查站位處于近岸海域，水體渾濁，透明度很低，除近岸浮游植物群落外，并不利于浮游植物各物種的大量生長，故相關指數出現最低值。從分析數據結果來看，該海域的多樣性指數整體均偏高，這可能是由于調查區所在海域隸屬于舟山漁場海域，營養鹽水平較高，加之該區域浮游植物物種豐富，使得浮游植物群落大量生長，多個優勢種并存，并最終導致了調查海區整體上多樣性指數偏高，群落結構復雜。

圖8 Shannon-Wiener多樣性指數Fig.8 Shannon-Wiener′s diversity indeX

圖9 Pielou均勻度指數Fig.9 Pielou′s evenness index

調查海域表層浮游植物群落Pielou均勻度指數(圖9)介于0.371～0.576之間，平均值為0.485。其中高值區出現在長涂島附近海域的St2站位，而低值區出現在岱山島附近的St5站，最低值為0.371。由數據分析結果及平面分布圖可知，該調查海區Shannon-Wiener多樣性指數與Pielou均勻度指數出現相似的分布特點，即在浮游植物群落多樣性指數高的海區，其均勻度指數也同樣較高；而均勻度指數較低的區域，如St5站，浮游植物群落多樣性指數亦低。

3 結論

在2011年秋季對中街山列島鄰近海域的海洋調查中，對所獲浮游植物樣品進行分析，共鑒定浮游植物4門49屬127種(不包括未定名物種)。硅藻仍是該海區的主要浮游植物類群，其次為甲藻。物種的生態類型主要可分為廣溫廣鹽近岸類群，代表種為角毛藻、角藻、布氏雙尾藻、海洋原甲藻、夜光藻等；以及暖溫近岸低鹽類群，其代表藻種有中肋骨條藻、尖刺擬菱形藻等。此次海洋調查的優勢種同以往對該海區的調查結果相比，新增了顫藻、泰晤士扭鞘藻。造成原因或許是因為該片海域的生態環境在一定程度上發生了改變，并進而影響到了浮游植物群落優勢種的構成。

調查海域浮游植物的細胞豐度介于0.373×103～199.325×103cell/L，平均豐度值為137.458×103cell/L。與以往對該海域的調查結果相比，此次調查的豐度值略偏低。這可能與本次海洋調查的站點設置覆蓋范圍較小，加之使用拖網采集樣品的方法，豐度值測算結果易造成較大的誤差有關，另外，與浮游植物細胞豐度較大的時空變異特性也有著密切關聯。調查海域表層細胞豐度呈現在近岸海域數值高，離岸海域數值低的特征。浮游植物群落在垂直方向上的分布特點，大致表現為隨海水深度的增加，群落細胞豐度逐漸減小的特點。

調查海域表層浮游植物群Shannon-Wiener多樣性指數介于2.594～4.028之間，平均值為3.393。其均勻度指數介于0.371～0.576之間，平均值為0.485。該調查海區Shannon-Wiener多樣性指數與Pielou均勻度指數出現相似的分布特點，即在浮游植物群落多樣性指數高的海區，其均勻度指數也同樣較高；而均勻度指數較低的區域，浮游植物群落多樣性指數亦低。

此次對中街山列島鄰近海域的調查，能夠為該海域生態環境的恢復提供一定的理論依據和參考數據。但由于此次調查站點設置較少，覆蓋面不夠全面，以致調查結果有一定局限性，有待在今后對該海域的調查工作中進一步完善與加強。

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