煙臺(tái)西港傾倒區(qū)海域浮游生物的群落特征

寧璇璇，夏炳訓(xùn)，伯云臺(tái)，王小清，趙建民

1.國家海洋局煙臺(tái)海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，山東 煙臺(tái) 264006

2.中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái) 264003

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，也是水體溶解氧的主要來源，不僅構(gòu)成了海洋食物鏈的主要起點(diǎn)，其群落的現(xiàn)狀特征也能夠反映水質(zhì)的污染狀況和營養(yǎng)水平［1-2］。浮游動(dòng)物是主要的次級(jí)生產(chǎn)力之一，它既能攝食浮游植物，又是許多經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)動(dòng)物的餌料，它的數(shù)量變化直接影響海洋漁業(yè)資源量［3-5］。此外，浮游動(dòng)物隨波逐流的生活方式使其對(duì)環(huán)境因子的變動(dòng)比較敏感，可以用它們的群落波動(dòng)來指示環(huán)境［6］。因此，作為監(jiān)測評(píng)價(jià)水體生態(tài)環(huán)境的一種重要手段，浮游生物群落特征的研究具有重要意義。

煙臺(tái)西港傾倒區(qū)是為煙臺(tái)港西港區(qū)建設(shè)工程所設(shè)定的臨時(shí)海洋傾倒區(qū)，傾倒物為西港航道基建性清潔疏浚物。傾倒區(qū)于2009年4月啟用，2012年3月關(guān)閉，批準(zhǔn)傾倒量為480×104m3，實(shí)際傾倒量為191.877×104m3。主要傾倒活動(dòng)集中于2009年6月至2010年11月和2011年3—7月，分別占總傾倒量的71.92%和22.77%。該文根據(jù)2011年8、10月與2012年7月的監(jiān)測資料，對(duì)傾倒活動(dòng)結(jié)束后海域浮游生物群落特征進(jìn)行分析，為了解傾倒區(qū)停用后該海域的浮游生物群落結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供數(shù)據(jù)積累。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 調(diào)查區(qū)域與方法

在傾倒區(qū)的4個(gè)頂點(diǎn)和中心共布設(shè)5個(gè)采樣站位(圖1)，采樣方法按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》［7］進(jìn)行，浮游植物使用淺水Ⅲ型、浮游動(dòng)物使用淺水Ⅰ型浮游生物網(wǎng)，自底至表進(jìn)行垂直拖網(wǎng)采樣。浮游植物樣品采用飽和碘液固定，個(gè)體顯微鑒定計(jì)數(shù)確定種類組成和密度;浮游動(dòng)物樣品經(jīng)5%福爾馬林溶液固定后，鏡檢分類計(jì)數(shù)，并進(jìn)行稱重，記錄濕重生物量。

圖1 采樣站位示意圖

1.2 數(shù)據(jù)分析

物種多樣性采用 Shannon-Winner指數(shù)(H’)［8］:

物種豐富度采用 Margalef指數(shù)(D)［9］:

均勻度采用 Pielou 指數(shù)(J)［10］:

優(yōu)勢種優(yōu)勢度(Y)的計(jì)算公式為［11］:

式中:S為樣品中的種類總數(shù)，N為所有種類的總個(gè)體數(shù)，ni為第i種的總個(gè)體數(shù)，fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率，Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中總個(gè)體數(shù)的比值(ni/N)。

《近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》［12］對(duì)生物多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，根據(jù)H’將生境質(zhì)量分為4級(jí)，H’≥30為優(yōu)良，2.0≤H’＜3.0為一般，1.0≤H’＜2.0為差，H’＜1.0為極差。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

浮游植物種類組成及生態(tài)特征［13-16］詳見表1。

表1 調(diào)查區(qū)域浮游植物種類組成

3次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)浮游植物3門19屬36種，其中硅藻13屬26種，甲藻5屬9種，金藻1屬1種。在2011年8月的調(diào)查中，鑒定浮游植物3門13屬18種，包括硅藻類8屬9種，甲藻類4屬8種，金藻1屬1種;2011年10月，鑒定浮游植物2門15屬21種，包括硅藻11屬16種，甲藻4屬5種;2012年7月，鑒定浮游植物3門13屬23種，包括硅藻類9屬18種，甲藻3屬4種，金藻1屬1種(種類數(shù)量不包括未定名物種)。調(diào)查區(qū)域浮游植物的生態(tài)類型多為溫帶近岸性或廣溫、廣布物種，少數(shù)為大洋性物種或偏暖海性物種。

調(diào)查中浮游植物細(xì)胞豐度呈增加趨勢。2011年8月調(diào)查區(qū)浮游植物細(xì)胞豐度為 13.40×104～73.62×104個(gè)/m3，平均值為 35.99×104個(gè)/m3。其中，硅藻的平均數(shù)量為22.66×104個(gè)/m3，占浮游植物總量的62.95%，甲藻的平均數(shù)量為10.73×104個(gè)/m3，占29.80%，金藻的平均數(shù)量為 2.61×104個(gè)/m3，占 7.25%。2011年 10月，浮游植物細(xì)胞豐度為28.86×104～43.70×104個(gè)/m3，均值為 38.29 ×104個(gè)/m3。其中，硅藻的平均數(shù)量為23.81×104個(gè)/m3，占浮游植物總量的 62.17%，甲藻豐度均值為 14.49×104個(gè)/m3，占 37.83%。2012年 7月，細(xì)胞豐度為40.16×104～93.36×104個(gè)/m3，平均值為56.57×104個(gè)/m3。其中，硅藻平均數(shù)量為56.40×104個(gè)/m3，占浮游植物總量的99.69%，甲藻平均數(shù)量為0.16×104個(gè)/m3，占0.29%，金藻占0.02%。

調(diào)查海域浮游植物群落優(yōu)勢種列于表2。2011年8月，調(diào)查區(qū)優(yōu)勢度最高的種類為具槽帕拉藻，單種優(yōu)勢度達(dá)57%，其次為三角角藻，單種優(yōu)勢度達(dá)22%，浮游植物群落以兩者聯(lián)合占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，種群結(jié)構(gòu)簡單;2011年10月，主要優(yōu)勢種類為角藻、直鏈藻、角毛藻、圓篩藻及輻環(huán)藻，優(yōu)勢種類數(shù)量豐富;2012年7月，角毛藻屬的聯(lián)合優(yōu)勢度達(dá)79%，在種類和數(shù)量上均占有絕對(duì)優(yōu)勢，此外，具槽帕拉藻也具有一定優(yōu)勢，單種優(yōu)勢度為15%。

表2 浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

傾倒區(qū)海域浮游植物群落總體上具有硅藻為主、甲藻為次的特征，生態(tài)性質(zhì)以溫帶近岸性物種為主。傾倒活動(dòng)結(jié)束后，浮游植物群落的物種數(shù)量與細(xì)胞豐度有所增加，尤其是2012年調(diào)查發(fā)現(xiàn)硅藻在物種及數(shù)量上的比例明顯上升，甲藻數(shù)量驟減，優(yōu)勢類群表現(xiàn)為角藻的衰退和角毛藻的興起。

浮游生物群落物種多樣性是衡量群落穩(wěn)定性的重要尺度，由于單純使用某種指數(shù)來解釋群落多樣性容易造成較大偏差［17］，因此該文利用Shannon-Winner指數(shù)、Margalef指數(shù)和 Pielou指數(shù)對(duì)3次調(diào)查的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，見表3。可以看出，2011年8月，浮游植物群落物種數(shù)量偏少，細(xì)胞豐度分布極不均勻，具槽帕拉藻與三角角藻優(yōu)勢度過大，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，三大指數(shù)值處于較低水平;2011年10月的調(diào)查中群落結(jié)構(gòu)狀況最佳，浮游植物群落物種豐富多樣，細(xì)胞數(shù)量分布均勻，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;2012年7月，受角毛藻屬聯(lián)合優(yōu)勢度高的影響，浮游植物群落指數(shù)值有所降低，但仍處于較高的水平，多樣性指數(shù)均值為2～3，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，傾倒區(qū)的生境質(zhì)量處于一般偏上水平。

表3 調(diào)查海域浮游植物群落多樣性

2.2 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

2011年8月，鑒定浮游動(dòng)物 15種，其中橈足類6種，枝角類 1種，毛顎類 1種，浮游幼蟲7種;2011年10月，鑒定浮游動(dòng)物17種，包括橈足類 6種，枝角類 1種，毛顎類 1種及浮游幼蟲9種，另外還有水母類的未定名物種;2012年7月，鑒定浮游動(dòng)物15種，包括橈足類 5種，枝角類 1種，端足類1種，毛顎類1種及浮游幼蟲7種，另外還有水母類和被囊類的未定名物種。調(diào)查區(qū)域浮游動(dòng)物主要為溫帶近岸種或廣溫廣鹽種，物種組成［3，15，18-20］詳見表4 。

表4 浮游動(dòng)物的種類組成

2011年8月調(diào)查區(qū)浮游動(dòng)物個(gè)體豐度為101.2～189.6 個(gè)/m3，均值為 161.4 個(gè)/m3，其中橈足類比例為42.3%，浮游幼蟲比例為31.5%，毛顎類的比例為23.1%，枝角類的比例為3.1%;浮游動(dòng)物生物量為24.3～36.3 mg/m3，平均生物量為29.9 mg/m3。10月，浮游動(dòng)物個(gè)體豐度為118.1～164.7 個(gè)/m3，均值為 132.7 個(gè)/m3，其中橈足類比例為37.7%，浮游幼蟲比例為32.6%，毛顎類比例為29.0%，枝角類與水母類僅在個(gè)別站位出現(xiàn)，且豐度較低;相比于8月，浮游動(dòng)物生物量有所增大，為30.0～39.5 mg/m3，平均生物量為34.4 mg/m3。2012年7月，浮游動(dòng)物個(gè)體豐度為65.50～230.0個(gè)/m3，均值為 157.4個(gè)/m3，其中橈足類所占比例為38.0%，毛顎類比例為36.3%，浮游幼蟲比例為17.6%，枝角類的比例為5.7%，端足類、水母類和被囊動(dòng)物所占比例很小;浮游動(dòng)物生物量為43.8～99.5 mg/m3，平均生物量為77.9 mg/m3。由于浮游動(dòng)物攝食浮游植物，因此其數(shù)量與浮游植物豐度存在密切關(guān)系。從上述數(shù)據(jù)可以看出，傾倒區(qū)海域浮游動(dòng)物豐度、生物量與浮游植物豐度變化趨勢大體一致。

根據(jù)各站位種類出現(xiàn)頻率及相對(duì)豐度計(jì)算優(yōu)勢度，按照Y≥0.02來確定優(yōu)勢種，結(jié)果見表5。在2011年的2次調(diào)查中優(yōu)勢種類變化不大，主要優(yōu)勢種包括雙刺唇角水蚤、強(qiáng)壯箭蟲、海參的耳狀幼蟲、海蛇尾的長腕幼蟲、短尾類幼蟲、長尾類幼蟲、中華哲水蚤、小擬哲水蚤、鳥喙尖頭溞和背針胸刺水蚤。2012年7月的調(diào)查結(jié)果顯示，浮游動(dòng)物群落優(yōu)勢種類發(fā)生變化，中華哲水蚤成為橈足類的惟一優(yōu)勢種，單種優(yōu)勢度達(dá)36%，強(qiáng)壯箭蟲的豐度有所增大，單種優(yōu)勢度也為36%，蝦類幼體、海蛇尾的長腕幼蟲與鳥喙尖頭溞也具有一定的優(yōu)勢。

表5 浮游動(dòng)物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

甲殼動(dòng)物(尤其橈足類)是傾倒區(qū)海域浮游動(dòng)物群落最重要的組成部分，浮游幼蟲、毛顎類的強(qiáng)壯箭蟲數(shù)量豐富，也是浮游動(dòng)物群落的重要組成，而水母類與被囊動(dòng)物僅在少數(shù)站位出現(xiàn)。2012年調(diào)查中浮游動(dòng)物群落生物量增大的主要原因在于強(qiáng)壯箭蟲與中華哲水蚤個(gè)體密度的顯著增加。

傾倒區(qū)海域浮游動(dòng)物群落多樣性狀況如表6所示。可以看出，3次調(diào)查中 Shannon-Winner多樣性指數(shù)H’為2～3，表明浮游動(dòng)物群落總體上處于比較穩(wěn)定狀態(tài)，傾倒區(qū)生境質(zhì)量處于一般水平。2012年7月調(diào)查中，浮游動(dòng)物群落指數(shù)值有所降低，主要是由于中華哲水蚤與強(qiáng)壯箭蟲的數(shù)量大幅增加所致。

表6 調(diào)查海域浮游動(dòng)物群落多樣性

3 結(jié)論

傾倒活動(dòng)結(jié)束后，煙臺(tái)西港傾倒區(qū)海域的浮游生物群落特征:浮游植物群落具有硅藻為主、甲藻為次的特征，物種組成以溫帶近岸性為主。傾倒區(qū)停用后，隨著海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的好轉(zhuǎn)，硅藻數(shù)量大增，而甲藻數(shù)量驟減，表現(xiàn)為角毛藻的興起和角藻的衰退。多樣性分析表明，浮游植物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。甲殼動(dòng)物尤其橈足類、浮游幼蟲及毛顎類的強(qiáng)壯箭蟲是浮游動(dòng)物群落的主要組成，水母類與被囊動(dòng)物僅在少數(shù)站位出現(xiàn)。浮游動(dòng)物豐度、生物量與浮游植物豐度的變化趨勢大體一致，2012年調(diào)查時(shí)生物量增大的主要原因是強(qiáng)壯箭蟲與中華哲水蚤豐度增加。3次調(diào)查中多樣性指數(shù)均值為2～3，浮游動(dòng)物群落處于比較穩(wěn)定狀態(tài)。可以看出，傾倒區(qū)使用后期，浮游生物物種豐富多樣、分布均勻，群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，該海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量尚好，未發(fā)生由傾倒引發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

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