渤海灣近岸海域浮游動物多樣性

高文勝, 劉憲斌 張秋豐, 徐玉山, 馬玉艷, 何 榮, 劉 洋

(1. 天津市海洋資源與化學重點實驗室, 天津科技大學, 天津 300457; 2. 國家海洋局 天津海洋環境監測中心站, 天津 300457)

渤海灣近岸海域浮游動物多樣性

高文勝1,2, 劉憲斌1, 張秋豐2, 徐玉山2, 馬玉艷2, 何 榮2, 劉 洋2

(1. 天津市海洋資源與化學重點實驗室, 天津科技大學, 天津 300457; 2. 國家海洋局 天津海洋環境監測中心站, 天津 300457)

2004～2009年每年 1～2次對渤海灣近岸海域選定站位進行采樣, 分析了其浮游動物的種類組成及種類多樣性。結果表明, 渤海灣近岸海域共鑒定出浮游動物9大類48種, 主要種類為近岸低鹽種, 優勢種主要為強壯箭蟲(Sagitta crassa)、中華哲水蚤(Calanus sinicus)、大同擬長腹劍水蚤(Oithona similes)、小擬哲水蚤(Paracalanus parvus)和雙刺紡錘水蚤(Acartia bifilosa)。通過不同年份渤海灣近岸海域浮游動物物種豐度、多樣性指數、均勻度指數、優勢度的對比, 發現渤海灣海域生物環境質量在2007年前呈下降趨勢, 2007年后呈回升趨勢。渤海灣近岸海域南部斷面的浮游動物多樣性指數呈減小趨勢, 北部斷面的浮游動物多樣性呈增大趨勢。

渤海灣; 近岸海域; 浮游動物; 物種多樣性

浮游動物是一類經常在水中浮游, 本身不能制造有機物的異養型無脊椎動物和脊索動物幼體的總稱, 是在水中營浮游性生活的動物類群。浮游動物的種類極多, 水層中的分布也較廣, 由于很多種浮游動物的分布與氣候有關, 因此, 也可用作暖流、寒流的指示動物[1]。浮游動物是中上層水域中魚類和其他經濟動物的重要餌料, 是海洋食物網結構的重要環節, 對海洋漁業的發展具有重要意義, 在海洋生態系統的物質循環和能量流動過程中肩負著重要作用[2-3]。浮游動物種類多樣性及其群落特征是評價水域營養水平、資源現狀、污染狀況以及海洋生態系統穩定性的重要指標。

人們在對各種環境質量參數進行研究的基礎上,提出了一系列適用于對水環境質量進行評價的生物指數, 但是不同的生物指數及其標準的產生都有其特定的環境條件, 不同的生物指數反映的水環境狀況都會有所不同[4]。生物多樣性指數是研究水域內生物多樣性水平的重要參數, 可以反映其浮游動物群落的結構特征, 因此, 通過對生物多樣性指數進行研究, 可以反映浮游動物的群落特征。

渤海灣位于渤海西部, 屬半封閉海灣, 水交換能力較差, 且水體營養鹽含量較高, 浮游植物豐富,非常適合浮游動物生長。目前已開展了渤海灣浮游動物群落方面的相關研究[4-8], 但由于主要研究方向不同, 以及各種條件的限制, 沒有針對渤海灣浮游動物的生物多樣性特征進行深入研究, 作者主要以2004～2009年對渤海灣近岸海域浮游動物的監測數據為依據, 分析了浮游動物種類多樣性及群落結構,探討了渤海灣近岸海域的生態環境狀況, 為進一步評價該海域環境狀況提供科學依據。

1 材料與方法

分別于2004年7月和8月、2005～2008年5月和8月、2009年8月在渤海灣近岸海域進行浮游動物調查, 監測船為冀海漁1002, 2004～2007年浮游動物采樣站位為30個, 2008年后對監測站位作了調整,監測站位削減為24個(圖1), 從圖中可以看出, 監測站位基本覆蓋天津近海海域, 對研究渤海灣尤其是天津海域的浮游動物多樣性特征具有較高的參考價值。根據海洋調查規范(GB12763.7-2007), 浮游動物樣品采用Ⅰ、Ⅱ兩種網型同時采樣, 進行種類、密度分析。采樣方式為在每個調查站位自底至表垂直拖網1次。樣品用5%甲醛固定和保存。

圖 1 2004～2009年渤海灣近岸海域浮游動物調查站位示意圖Fig.1 Zooplankton sampling stations in the offshore area of Bohai Bay from 2004 to 2009

作者主要選用物種豐富度指數d、物種優勢度Y、物種多樣性指數H′(香農—威納指數)和物種均勻度指數J、站位優勢度D來研究浮游動物群落的多樣性特征。以上 5個指數均是以每站的浮游動物樣品為一樣方來進行計算的, 具體計算公式如下:

式中,S為樣品中的物種總數,N為采集樣品中所有物種的總個體數,ni為第i種的總個體數,fi為該種在各樣品中出現的頻率,Pi為樣方中的i種所占的比例,N1為單個站位中第一優勢種的個體數,N2為單個站位中第二優勢種的個體數,NT為單個站位的總個體數。

歷次渤海灣近岸海域的浮游動物監測調查均分為5個斷面, 5個斷面為從南向北排列, 依次為岐口、大港、塘沽、北塘和漢沽, 2005～2007年為30個站位, 2008年之后改為24個站位。

2 結果與討論

2.1 種類組成

2004～2009年渤海灣共鑒定出浮游動物 9大類48種, 其中橈足類16種, 占種類數的33.33%, 水母類3種, 占種類數的6.25%, 端足類和毛蝦類各2種,分別占種類數的4.17%, 枝角類、糠蝦類、毛顎類和漣蟲類各1種, 分別占種類數的2.08%, 浮游幼蟲21類, 占種類數的 43.75%。每年監測浮游動物種類組成見表1。這些浮游動物都屬于暖溫帶種, 未出現冷水種和熱帶種, 近岸低鹽種在種類數和豐度上均占優勢, 表明該海域浮游動物生態屬性為廣溫低鹽型。

2.2 優勢種

渤海灣浮游動物優勢種為: 強壯箭蟲(Sagitta crassa)、中華哲水蚤(Calanus sinicus)、雙刺紡錘水蚤(Acartia bifilosa)、大同擬長腹劍水蚤(Oithona similis)、小擬哲水蚤(Paracalanus parvus)等(表2)。其中強壯箭蟲、雙刺紡錘水蚤在 2004～2009年的調查中, 幾乎每年均成為優勢種, 是渤海灣浮游動物最主要的優勢種, 出現的頻次及優勢度均較高。

2.3 浮游動物物種多樣性

從圖 2中可以看出, 渤海灣近岸海域的Ⅰ型網浮游動物8月的豐富度指數要高于5月, 即夏季比春季高, 說明渤海灣近岸海域Ⅰ型網浮游動物種類夏季比春季豐富, 環境更健康; 年平均結果以2006年最高, 2007年最低; 站位優勢度與豐富度相反, 5月的站位優勢度要高于 8月, 即春季比夏季高, 說明夏季Ⅰ型網浮游動物物種更多, 2005～2009年的站位優勢度年平均結果變化不大; 同樣, Ⅰ型網浮游動物的多樣性和均勻度指數也同樣表現為夏季大于春季, 從年平均結果來看, 從2005年至2007年, 這兩項指數呈下降趨勢, 說明渤海灣近岸海域污染的可能性較大, 從2007年后, 2008年和2009年的多樣性和均勻度指數有所回升, 說明此海域的整體生物環境有所改善。

從圖 3中可以看出, 渤海灣近岸海域的Ⅱ型網浮游動物8月的的豐富度指數要高于5月, 夏季比春季高, 夏季Ⅱ型網浮游動物種類比春季豐富, 環境更健康; 年平均結果以 2008年最高, 2007年最低;站位優勢度與豐富度相反, 5月的站位優勢度要高于8月, 即春季比夏季高, 說明夏季Ⅱ型網浮游動物物種更多, 2005～2009年的站位優勢度年平均結果變化不大; 同樣, Ⅱ型網浮游動物的多樣性和均勻度指數也同樣表現為夏季大于春季, 從年平均結果來看,從2005年至2007年, 這兩項指數呈下降趨勢, 說明渤海灣近岸海域污染的可能性較大, 從 2007年后, 2008年和 2009年的多樣性和均勻度指數有所回升, 說明此海域的整體生物環境有所改善。

表1 2004～2009年渤海灣近岸海域浮游動物種類組成Tab.1 Composition of zooplankton species in offshore area of Bohai Bay from 2004 to 2009

2.4 浮游動物香農—威納多樣性指數空間分布

根據前文中計算得到的Ⅰ型網和Ⅱ型網浮游動物的香農—威納多樣性指數, 按不同的斷面站位,對其進行平均計算, 可以得到各不同斷面的香農—威納多樣性指數隨時間的變換規律, 并由此得到Ⅰ型網和Ⅱ型網浮游動物在渤海灣近岸海域的空間分布情況(圖4和圖5)。

從圖4可以看出, 岐口、大港斷面的Ⅰ型網浮游動物香農—威納多樣性指數總體較低, 這可能是由于斷面靠近獨流減河、青靜黃排水渠、子牙新河、北排河等河口, 河口排放的污染物對該生物環境影響較大, 造成該斷面生物香農—威納多樣性指數偏低; 塘沽、北塘斷面的Ⅰ型網浮游動物香農—威納多樣性指數總體較高, 漢沽斷面的Ⅰ型網浮游動物香農—威納多樣性指數呈逐漸下降的趨勢, 應引起注意。

表2 2004～2009年渤海灣近岸海域浮游動物優勢種Tab. 2 Zooplankton dominant species in the offshore area of Bohai Bay from 2004 to 2009

圖2 2005～2009年渤海灣近岸海域Ⅰ型網浮游動物物種多樣性Fig.2 Species diversity of zooplankton by the standard net typeⅠin the offshore area of Bohai Bay from 2005 to 2009

從圖 5可以看出, 岐口、大港斷面的Ⅱ型網浮游動物的香農—威納多樣性指數呈逐漸減小的趨勢, 說明該海域的生物環境受到負面影響, 而塘沽、北塘、漢沽斷面的Ⅱ型網浮游動物的香農—威納多樣性指數在2007年前較低, 根據《近岸海域環境監測技術規范》(HJ 442-2008)[10]中提供的生物香農—威納多樣性指數評價指標(表3), 對其進行評價, 漢沽斷面在2005年和2008年5月, 塘沽斷面在2007年5月, 其生物質量等級均達到了極差, 但自 2008年后呈逐漸增大的趨勢,說明該海域的生物環境不斷改善。

表3 香農—威納多樣性指數水質評判標準Tab.3 Several general water quality evaluation standard with biological index

圖3 2005～2009年渤海灣近岸海域Ⅱ型網浮游動物物種多樣性Fig.3 Species diversity of zooplankton by the standard net typeⅡin the offshore area of Bohai Bay from 2005 to 2009

圖4 2005～2009年渤海灣近岸海域Ⅰ型網浮游動物香農—威納多樣性指數空間分布Fig. 4 Spatial distribution of zooplankton by the standing net typeⅠdiversity index in the coastal area of Bohai Bay from 2005 to 2009

圖5 2005～2009年渤海灣近岸海域Ⅱ型網浮游動物香農—威納多樣性指數空間分布Fig. 5 Spatial distribution of zooplankton by the standing net typeⅡdiversity index in the coastal area of Bohai Bay from 2005 to 2009

3 結論

2004～2009年, 渤海灣近岸海域浮游動物共鑒定出9大類48種, 主要種類為近岸低鹽種, 優勢種主要為強壯箭蟲、中華哲水蚤、雙刺紡錘水蚤、小擬哲水蚤和大同擬長腹劍水蚤; 2005～2007年, 渤海灣近岸海域的Ⅰ型網和Ⅱ型網浮游動物的多樣性指數均呈下降趨勢, 而2008年后多樣性指數均有所回升, 說明該海域的整體生物環境有所改善; 岐口、大港斷面的Ⅰ型網和Ⅱ型網浮游動物的多樣性指數均呈減小趨勢, 說明該海域的生物環境受到負面影響, 該海域的排污河口可能是影響主因; 而北部塘沽、北塘和漢沽斷面的浮游動物多樣性指數呈增大趨勢, 說明該海域的生境不斷改善。

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(本文編輯: 梁德海)

Species diversity of zooplankton in the coastal area of Bohai Bay

GAO Wen-sheng1,2, LIU Xian-bin1, ZHANG Qiu-feng2, XU Yu-shan2, MA Yu-yan2, HE Rong2, LIU Yang2
(1. Tianjin Key Laboratory of Marine Resource and Chemistry, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457, China; 2. Tianjin Marine Environmental Monitoring Central Station, SOA , Tianjin 300457, China)

Jul., 25, 2013

Bohai Bay; offshore area; zooplankton; species diversity

In this paper, the zooplankton species composition and species diversity were analyzed based on the data acquisitioned through the survey of samples harvested from Bohai Bay during 2004 to 2009. The results showed that total nine classes, including 48 zooplankton species were identified during the survey, and most of them were offshore lower-salinity group. The main dominant species wereSagitta crassa, Calanus sinicus,Oithona similes, Paracalanus parvusandAcartia bifilosa. Through comparation of the Zooplank species abundance, species diversity, evenness index and dominance index in different years, we found that habitat quality was declining before 2007 and it became better since 2007. The zooplankton species diversity in southern sea area of Bohai Bay was decreasing while that in northern sea area of Bohai Bay was increasing.

Q94.1

A

1000-3096(2014)04-0055-06

10.11759/hykx20120503001

2013-07-25;

2013-12-11

天津市科技興海項目(2012-G08)

高文勝(1982-), 男, 天津人, 工程師, 碩士, 主要從事海洋生態環境研究, 電話: 15902278105 , E-mail: gwsh119193@163.cm;劉憲斌, 通信作者, 教授, 博士, 研究方向為環境評價與生態修復, E-mail: lxb0688@tust.edu.cn