千里巖島海域浮游植物種類組成及群落結構特征

孫鵬飛 閆向祿 張曉霞 黃鴻

摘?要：通過2019年11月（秋季）和2020年5月（春季）千里巖島附近海域兩個航次的網采浮游植物調查，共鑒定浮游植物53種，其中硅藻門42種，占79.2%;甲藻門10種，占18.9%;金藻門1種，占1.9%。秋季優勢種包含11種，伏氏海線藻（Thalassionema frauenfeldii）為第一優勢種;春季優勢種包含6種，夜光藻（Noctiluca scientillans）為第一優勢種。秋季浮游植物細胞密度平均值為1.27×105 cell/m3，顯著高于春季的0.43×104 cell/m3（P<0.01）。千里巖島附近海域浮游植物細胞豐度較高，這可能是由于陸地營養鹽經地表徑流輸入而促進近岸海域浮游植物的繁殖生長。2019年秋季千里巖島近岸海域浮游植物的多樣性、均勻度和豐富度指數低于離岸海域;2020年春季千里巖島西北側調查站位極低的多樣性、豐富度和均勻度指數是由于夜光藻的大量繁殖引起的。秋季的多樣性和豐富度指數顯著高于春季（P<0.01），但均勻度指數在兩季間無顯著差異（P>0.05）。

關鍵詞：浮游植物;細胞密度;優勢種;千里巖島海域

浮游植物是海洋生態的初級生產者，是許多浮游動物和濾食性貝類的主要餌料，在海洋生態系統物質循環和能量轉化過程中具有十分重要的作用[1-2]。自然的或人為的海洋環境變化都會導致浮游植物群落結構變化，故浮游植物群落結構對海洋環境變化具有指示作用[3]。研究浮游植物群落結構對了解海洋生態系統動力過程和漁業資源動態變化具有重要意義[4]。

千里巖島（北緯36°15′57″，東經121°23′09″）位于南黃海之中，距陸地最近點46 km，島嶼生態系統近二十年幾乎無人為干擾，是我國少數幾個未被開發的刺參和皺紋盤鮑原種產地之一，同時也是多種黃渤海重要漁業資源的繁育場和索餌場[5]。千里巖島周圍海域為國家級水產種質資源保護區和海洋生態系統省級自然保護區，保持了海洋生態系統的完整性與自然性。目前關于千里巖島海域浮游生物的研究較少，開展這方面的研究，對該海域生態系統的保護和健康發展具有重要意義。

本研究基于2019年11月（秋季）和2020年5月（春季）在千里巖島海域網采浮游植物調查數據，分析浮游植物種類組成、細胞密度和群落結構參數時空分布，為該海域生物多樣性保護提供基礎資料，并為千里巖島海洋生態系統自然保護區生態系統服務功能的價值評價提供基礎數據和參考依據。

1?材料和方法

1.1?研究區域和數據采集

研究區域位于千里巖島鄰近海域（東經121°17′-121°31′，北緯36°13′-36°23′），共設置13個調查站位，千里巖島北側設置8個站位，南側設置5個站位，站位分布如圖1所示。A12站位距千里巖島最近，約0.30 km;A8站位距千里巖島最遠，約15 km。調查時間為2019年11月（秋季）和2020年5月（春季）。浮游植物使用淺水Ⅲ型浮游生物網（網長280 cm、網口內徑37 cm，網口面積0.1 m2，網篩絹規格0.077 mm）自底至表做垂直拖網采集，并使用Hydro-bios流量計記錄濾水量。浮游植物網采樣品均用5%甲醛溶液固定后帶回實驗室，利用顯微鏡進行種類的鑒定與計數。樣品的采集和分析均按《海洋調查規范》（GB/T 12763-2007）[6]進行。

1.2?分析方法

計算浮游植物群落香農-威納（Shannon-Weaner）多樣性指數（H）、Margalef物種豐富度指數（D）、Pielou均勻度指數（J）值及各物種的優勢度（Y），計算公式如下：

式中：S為樣品中的種類總數，Pi為第i種個體數與樣品總個體數比值，N為樣品中的生物個體數，Hmax為log2S，表示多樣性指數的最大值。

式中：ni為群落中即所有調查站位第i種的個體總數，N為群落中所有物種的總個體數，fi為第i種個體在各樣品中的出現頻率。在調查海域以優勢度Y>0.02的種類定為優勢種[7]。

使用K-W秩和檢驗方法檢驗不同季節浮游植物細胞密度、群落結構參數（H、D、J）差異的顯著性。數據分析在R軟件平臺上完成，使用Vegan包計算浮游植物群落結構參數值。

2?結果

2.1?浮游植物種類組成

千里巖島附近海域春秋兩季網采的浮游植物共鑒定出2門53種，其中硅藻門42種，占79.2%;甲藻門10種，占18.9%;金藻門1種，占1.9%。2019年秋季鑒定浮游植物38種，2020年春季鑒定浮游植物25種，各季節浮游植物種類組成如圖2所示。

2.2?浮游植物細胞密度

2019年秋季浮游植物細胞密度平均值為1.27×105 cell/m3，最低值位于A3站位，為0.65×105 cell/m3;最高值位于A8站位，為2.46×105 cell/m3。A8站位附近海域浮游植物細胞密度較高，千里巖島正北海域浮游植物細胞密度較低（圖3）。2020年春季浮游植物細胞密度平均值為0.43×104 cell/m3，最低值位于S9站位，為0.02×104 cell/m3;最高值位于S11站位，為0.90×104 cell/m3。距千里巖最近的3個調查站位浮游植物豐度較高，千里巖島南側海域浮游植物細胞密度較低（圖4）。2019年秋季浮游植物細胞密度顯著高于2020年春季（P<0.01），高于1個多數量級。

2.3?浮游植物群落結構

2019年秋季浮游植物多樣性指數平均值為2.09，A6站位多樣性最高，A11站位多樣性最低，距千里巖島較近調查站位的多樣性指數較低（圖5a）;2020年春季浮游植物多樣性指數平均值為1.37，顯著低于2019年秋季（P<0.01），S9站位多樣性最高，S7站位多樣性最低，千里巖島西北側調查站位的多樣性指數較低（圖5b）。2019年秋季浮游植物豐富度指數平均值為1.08，A2站位豐富度最高，A5站位豐富度最低，距千里巖島較近站位的豐富度較低（圖6a）;2020年春季豐富度指數平均值為0.82，顯著低于2019年秋季（P<0.01），距千里巖島較近站位豐富度較高（圖6b）。2019年秋季浮游植物均勻度指數均值為0.81，A7站位均勻度最高，A11站位均勻度最低，千里巖島較近站位的均勻度較低（圖7a）;2020年春季均勻度均值為0.68，與2019年春季無顯著差異（P>0.05），S4站位均勻度最高，S3站位均勻度最低，千里巖島西北側調查站位的均勻度指數較低（圖7b）。

2.4?浮游植物群落優勢種

2019年秋季浮游植物優勢種為圓篩藻、輻射圓篩藻、布氏雙尾藻、翼鼻狀藻、尖刺偽菱形藻、粗根管藻、伏氏海線藻、叉狀角藻、梭形角藻、三角角藻和夜光藻，伏氏海線藻為第一優勢種（見表1），細胞豐度均值為2.78×104 cell/m3，優勢度為0.135;2020年春季優勢種為窄隙角毛藻、輻射圓篩藻、圓篩藻、大角角藻、夜光藻、錐形原多甲藻，夜光藻為第一優勢種（見表2），細胞豐度均值為0.13×104 cell/m3，優勢度為0.298。3?討論

浮游植物細胞密度空間分布圖顯示千里巖島鄰近海域的浮游植物細胞豐度較高，這可能是由于千里巖島上的營養鹽經地表徑流輸入到海洋中，進而促進千里巖島近岸海域浮游植物繁殖、生長。張亮等在研究2015年秋季千里巖島海域浮游植物群落結構特征時，也發現近岸的浮游植物的密度較高，遠岸浮游植物密度低[8]。在進行浮游植物調查時，也同步進行了浮游動物調查，調查結果顯示2020年春季浮游動物豐度顯著高于2019年秋季。浮游動物以浮游植物為食，2020年春季較低的浮游植物豐度可能是由于浮游動物的捕食效果引起的。

浮游植物群落結構評價的三大指數可在一定程度上指示海域環境狀況，常以H′<1、J′<0.3作為群落多樣性較差的標準進行綜合評價[9]。2020年春季H3、H7站位極低的多樣性和均勻度指數是由于在這兩個站位只鑒定發現5種浮游植物，并且夜光藻（Noctiluca scientillans）細胞豐度顯著高于其它種類。夜光藻是海洋赤潮主要發生藻，是冷水種，易斌等在研究2009年至2016年華南近海赤潮分布特征時，發現夜光藻集中在冬季和初春水體溫度較低時爆發赤潮[10]。海水溫度、硝氮、亞硝氮、COD、磷酸鹽等因子對夜光藻生長繁殖都有重要影響[10-12]。盡管本次調查的夜光藻細胞豐度較低，但對千里巖島海域進行連續的海洋環境監測對海域海洋生態系統的健康發展及發揮自然保護區的服務功能具有重要意義。

參考文獻：

[1] 劉長東，郭曉峰，唐衍力，等.海州灣前三島人工魚礁區浮游植物群落組成及與環境因子的關系[J].中國水產科學，2015，22（3）：545-555.

[2] 喻龍，王磊，王文君，等.廟島群島海域網采浮游植物種類組成及分布[J].海洋科學進展，2017，35（3）：404-413.

[3] Round F E.The Ecology of Algae[M].London：Cambridge University Press，1981：1-653.

[4] 蔡文貴，李純厚，賈曉平，等.粵西海域浮游植物群落結構特征的多元分析與評價[J].水生生物學報，2007，3l（2）：l55-161.

[5] 寧璇璇，夏炳訓，陳權文，等.2013年夏季千里巖島水產種質資源保護區浮游生物的生態特征[J].海洋通報，2014，33（5）：593-598.

[6] 國家質量監督檢驗檢疫局. 海洋調查規范：GB/T 12763.2007[S].北京：中國標準出版社，2007.

[7] 孫儒泳.動物生態學原理[M].2版.北京：北京師范大學出版社，1992.

[8] 張亮，宋春麗，陶卉卉，等.2015年秋季千里巖島海域浮游植物群落結構特征[J].廣西科學院學報，2018，34（2）：121-124.

[9] 馬建新，鄭振虎，李云平，等.萊州灣浮游植物分布特征[J].海洋湖沼通報，2002（4）：64-67.

[10] 易斌，陳凱彪，周俊杰，等.2009年至2016年華南近海赤潮分布特征[J].海洋湖沼通報，2018（2）：23-31.

[11] 鄭向榮，付仲，郗艷娟，等.秦皇島附近海域夜光藻種群密度變化與環境因子的灰關聯分析[J].漁業科學進展，2014，35（2）：8-15.

[12] 田達瑋，宋書群，陳田田，等.膠州灣夜光藻種群動態及其大量繁殖的生態機制[J].海洋與湖沼，2017，48（2）：276-284.