甲藻孢囊在遼東半島沿岸海域表層沉積物中的分布

李大成，邵魁雙，鞏 寧，于佐安，李石磊，滕煒鳴，劉項峰，王笑月

( 1.遼寧省海洋水產科學研究院，遼寧 大連 116023； 2.國家海洋環境監測中心，遼寧 大連 116023；3.大連海事大學，環境系統生物學研究所，遼寧 大連 116026 )

甲藻(Dinoflagellate)，又稱渦鞭毛蟲，是海洋生態系統中一類重要的浮游生物，部分甲藻的種群暴發也是沿海地區引發赤潮及貝毒污染的主要原因[1]。孢囊是指營養細胞失去鞭毛和游泳能力后，轉化成不動細胞，以度過不良環境[2]。

據不完全統計，在目前已知的2000多種甲藻中，約有10%～20%可產生孢囊[3-4]。這些種類主要分布在膝溝藻目、裸甲藻目和多甲藻目中，能產生孢囊的甲藻雖然只占甲藻總量的一小部分，但是其中許多為有毒有害種類，如鏈狀亞歷山大藻(Alexandriumaffine)、多紋膝溝藻(Gonyaulaxpolygramma)和鏈狀裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)等。除甲藻外，硅藻、隱藻、綠藻、針孢藻、定鞭藻、黃藻、藍藻和裸藻中的一些種類在不適宜的環境條件下也均能形成休眠孢囊[5-6]。

與游動的營養細胞一樣，底棲孢囊休眠時期也是甲藻生活史中的重要環節[5]。孢囊形成后逐漸沉入海底，或在海洋潮流運動的帶動下水平及垂直擴散，漂移并沉積到水流和泥砂運動緩慢的區域。在低溫、低溶解氧的黑暗條件下，永久性孢囊可多年在沉積物中保持活性，遇到適宜的條件后便會萌發形成營養細胞再次進入水體中，誘發赤潮的形成[5-6]。由于孢囊是諸多有毒有害甲藻赤潮暴發的種源[7-11]，也是底棲貝類毒素的積累源之一[12-13]，因此，許多沿海國家十分重視對甲藻休眠孢囊的研究[14-16]。

盡管孢囊研究在我國起步較晚，但近年來發展較快。我國東南沿海的長江口、廣東柘林灣、大亞灣、大鵬灣、深圳灣、福建羅源灣以及廣西北部灣等少數幾個赤潮高發海域的孢囊均以得到較為深入的研究[2,5,18-26]。隨著赤潮的頻發和貝毒的檢出，北方海域的孢囊研究也引起了學者的重視，在大連長山群島、煙臺四十里灣、黃海北部及中部海域均已開展甲藻孢囊的空間分布研究，檢測到有毒、有害甲藻的分布狀況，尤其是麻痹性貝毒藻——塔瑪亞歷山大藻(A.tamarense)在部分海區的高密度分布狀況[12，27-30]，揭示了長山群島蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)貝毒超標的原因[12]。這些研究結果表明，黃海海域的濾食貝類存在累積貝毒的可能性。由于孢囊的分布與水深、海流和沉積物的類型密切相關[5,12,26]，不同區域孢囊種類和豐度差異較大，以往研究區域主要集中在深水區域，對于淺海灘涂區域(尤其是貝類增養殖區)孢囊分布現狀鮮見報道。

筆者調查的區域位于遼東半島東港、莊河以及普蘭店(皮口)沿岸的淺海灘涂海域，是菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)等重要經濟濾食貝類的養殖基地。針對這些區域甲藻孢囊開展調查，對掌握當地有毒有害甲藻的分布及貝毒的防控具有重要的實際意義。

1 材料與方法

1.1 采樣海區及樣品的采集

2013年，于東港、莊河和普蘭店(皮口)海域的菲律賓蛤仔增養殖區域采集沉積物，每個區域布設2個斷面，每個斷面設置3個平行站位。但部分區域砂質較多，沉積物無法獲得。最終取得沉積物樣品為普蘭店海域沉積物樣品6個、莊河海域2個、東港海域4個。調查海域的位置見圖1。

泥樣采集采用柱狀采泥器。表層沉積物的量取和分析參照文獻[3,5]，用平鏟將表層3 cm的泥樣鏟下，混勻后，分裝到不同樣品瓶中，分別用于測定水含量、分析沉積物類型、鑒別孢囊、計數及備用樣品的保存，樣品應裝到樣品瓶的2/3以上(樣品瓶為100 g裝)。樣品低溫冷藏(4 ℃)，避光保存。

圖1 沉積物采樣區域位置

1.2 樣品處理與觀察

樣品分離和分析方法參照文獻[3,5]，即稱取一定量(10 g)待分析的沉積物，用過濾海水稀釋后超聲波處理30 s，分別通過80 μm和20 μm網篩，收集兩者之間的部分并轉移至凹底表面皿中，用洗瓶中過濾海水噴射殘留物使水流環行，孢囊和其他輕物質懸浮，重物質沉于皿底，將上浮的懸浮液倒入燒杯中，清洗皿中的殘留物數次，合并倒入燒杯，再用超聲波處理約10 s，經過20 μm篩絹過濾，將殘留在篩絹上的孢囊沖洗到帶刻度的離心管中，定容到5 mL。樣品在處理前后都應盡量保存在黑暗、低溫(4 ℃)的條件下。

利用光學顯微鏡觀察孢囊的形態結構，根據孢囊形狀、表面突起、細胞壁結構、個體顏色、副板塊結構和萌發孔等特征對孢囊的種類進行鑒定。對優勢種類盡可能鑒定到種，對形態觀察難以確定的種類，進行萌發試驗，以確定其種類。定量觀察時，吸取50 μL已處理過的樣品至載玻片中，重復觀察數次，使每個樣品至少觀察到200孢囊。孢囊豐度以每克干質量沉積物的孢囊數(孢囊/g)表示。

1.3 海區群落相似性分析

分別對東港、莊河和普蘭店(皮口)海域的孢囊群落進行群落相似性分析，為各海域孢囊群落組成、地理分布和溯源提供依據。此外，還進行了調查海域孢囊群落組成與長山群島海域孢囊組成的相似性分析，以探討各自的親緣關系。

群落相似性系數采用Jaccard相似性公式[31]計算相似性系數(q)：

q=c/(a+b-c)

式中，c為兩個群落的共同物種數，a和b分別為群落A和B的物種數。

根據Jaccard相似性原理，q為0.00～0.25時，極不相似；q為0.25～0.50時，中等不相似；q為0.50～0.75時，中等相似；q為0.75～1.00時，極相似[32]。

2 結果與分析

2.1 種類組成

在東港、莊河和普蘭店(皮口)海域采集的沉積物中共檢測到10屬、15種孢囊，其中自養型9種，異養型6種。原多甲藻和膝溝藻類孢囊種類最多，為5種；其次為裸甲藻類孢囊，各3種；鈣質類和Tuberculodinioid類各1種孢囊(表1)。

各區域孢囊的種類豐富度相差較大，在5～11種之間。普蘭店海域孢囊豐富度較高，為11種，其次為東港海域，7種，莊河海域最少，僅為5種。

各區域孢囊種類組成差異較大。在普蘭店海域原多甲藻類孢囊占優，占36.3%，在東港和莊河海域，膝溝藻類孢囊占優，分別為40%和50%。

2.2 數量變化

各區域各站位孢囊豐度相差較大，為87～775 孢囊/g，平均豐度為393 孢囊/g。普蘭店海域各站位孢囊豐度較高，為523～775 孢囊/g，平均豐度為646 孢囊/g；莊河海域各站位孢囊豐度為152～207 孢囊/g，平均為180孢囊/g；東港海域各站位孢囊豐度為87～167 孢囊/g，平均為124 孢囊/g。

各區域各站位孢囊數量組成差異較大。普蘭店海域，膝溝藻類孢囊在各站位均有分布，且常為優勢類群，所占百分比為23.4%～41.4%，平均值為32.3%；莊河海域各孢囊組成較為均勻，鈣質類孢囊和裸甲藻類孢囊略占優，平均值分別為29.2%和28.9%；東港海域主要為膝溝藻類孢囊，所占比例為22.7%～60%，平均值為39.6%。

表1 遼東半島沿岸海域甲藻休眠孢囊種類

圖2 各采樣區域孢囊種類數和豐度比較

2.3 調查海域甲藻孢囊群落的相似性分析

普蘭店和莊河海域的相似系數為0.14，屬于極不相似水平；普蘭店和東港海域的相似系數為0.29，屬于中等不相似水平；莊河和東港海域的相似系數為0.5，屬于中等不相似水平；調查海域與長山群島海域[16]的相似性系數為0.31，屬于中等不相似水平。表明各個海域的孢囊群落組成具有較遠的親緣關系。

2.4 有毒、有害甲藻孢囊的分布

有毒有害甲藻，如緣亞歷山大藻在東港、莊河海域均有分布，平均豐度為51 孢囊/g。鏈狀裸甲藻、多邊舌甲藻、無紋多溝藻在普蘭店海域有較高豐度分布，平均豐度分別為105、31 孢囊/g和31孢囊/g。錐狀斯氏藻在莊河海域有分布，平均豐度為38 孢囊/g。

3 討 論

3.1 調查海域孢囊分布與來源分析

與北黃海其他調查區域如長山群島海域(孢囊種類數23屬49種，平均豐度1201 孢囊/g)[12]、煙臺的四十里灣海域(孢囊8屬38種，平均豐度為396 孢囊/g)[27]、北黃海中部海域(孢囊9屬31種，平均豐度2306 孢囊/g)[25]相比，本研究3個調查區域的甲藻孢囊分布呈現種類數少(孢囊種類數僅為10屬15種)、豐度低(孢囊平均豐度僅為393 孢囊/g)的特點。本次調查中檢測到的鏈狀裸甲藻、緣亞歷山大藻、多邊舌甲藻、網狀原角藻、斯氏膝溝藻、無紋多溝藻、具刺膝溝藻、窄形扁甲藻、錐形原多甲藻、窄角原多甲藻、分支原多甲藻在北黃海的其他海域[12,27]均有分布，且豐度均相對較低，說明北黃海各海域在空間上存在一定的聯系。然而以往報道中在臨近長山群島海域優勢分布的Pentaphasodiniumdalei[12]，以及在北黃海中部和長山群島海域廣泛優勢分布的塔瑪亞歷山大藻[12,27-28]，在本次調查區域中均未檢測到，說明其分布具有區域局限性，且可能與局域赤潮的發生有一定關系。

相似性分析結果表明，普蘭店、莊河、東港海域之間的甲藻孢囊在群落組成上無親緣關系，盡管3個海域與緯度較低的長山群島海域的群落相似性也較低，但3個海域所有的孢囊種類在長山群島海域均有分布，且孢囊種類和豐度分布都具有明顯的緯度梯度特征，說明黃海北部沿岸海域的孢囊屬于外源輸入型，低緯度海域的孢囊在黃海暖流的作用下漂移到黃海北部，在潮汐和沿岸流的作用下，沉積到水動力較弱的區域。

3.2 調查海域孢囊分布與環境條件的關系

甲藻孢囊在沉積物中的分布與所處海域的流系以及沉積物的性質有很大關系。大部分孢囊大小30～65 μm，通常在顆粒大小、沉降性質與之相近的黏土中積累，因此，黏性沉積物(如黏土質粉砂和粉砂質砂)中的孢囊種類和豐度往往高于砂質沉積物[26]。

與長山群島動力多變(波浪、水流頻繁轉向)、沉積類型雜多、地貌形態多樣的復雜環境不同[12]，本次調查區域位于黃海北部開闊海域、水深較淺，不利于孢囊的聚集。尤其是東港和莊河海域，受鴨綠江、大洋河、莊河等入海河流影響，沿岸流和潮流流速較大，沉積類型主要為細砂，不適宜孢囊的沉降積累。普蘭店采樣區域沉積類型為粉砂質黏土，毗鄰長山群島海域，依靠潮汐的輸入，孢囊在沿岸堆積，形成了相對較高的豐度分布。

3.3 調查海域孢囊分布與赤潮、貝毒的關系

近年來，北黃海沿岸海域貝類體內貝毒呈現明顯增加的趨勢[33]。本次調查區域皆為黃海北部沿岸菲律賓蛤仔增養殖區域，緣亞歷山大藻、鏈狀裸甲藻、多邊舌甲藻、無紋多溝藻、錐狀斯氏藻等有毒、有害甲藻在此廣泛分布，可能會促進局部海域有毒藻營養細胞的增殖或直接為貝類攝食，在貝類體內沉積形成貝毒，尤其是普蘭店海域有毒有害甲藻的種類和豐度均相對較高，需要引起重視。

需要指出的是，盡管本調查區域有毒甲藻的種類和豐度相對較低，但由于臨近的長山群島海域[12]、北黃海中部海域[27-28]、黃海中部海域[30]、煙臺四十里灣海域[27]沉積物中均分布有高豐度的麻痹性貝毒藻——塔瑪亞歷山大藻孢囊，這些孢囊可能向淺水區域輸送種源，促進該區域赤潮的發生，如2018年秋季在莊河—東港沿岸海域暴發的大面積塔瑪亞歷山大藻(內部資料)，也可能在原位形成赤潮[34]，輸入養殖區，對濾食性貝類產生影響。因此，鑒于黃海北部海域甲藻孢囊有毒有害甲藻的分布狀況，需對增養殖經濟貝類進行定期檢測，以預防貝類中毒事件的發生。