曹妃甸鄰近海域浮游動(dòng)物群落時(shí)空變化及其影響因素

劉西漢, 石雅君, 姜會(huì)超, 田海蘭, 程 林, 王 紅, 王艷霞

曹妃甸鄰近海域浮游動(dòng)物群落時(shí)空變化及其影響因素

劉西漢1, 石雅君2, 姜會(huì)超3, 田海蘭1, 程 林1, 王 紅4, 王艷霞1

(1. 河北省科學(xué)院 地理科學(xué)研究所 河北省地理信息開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心, 河北 石家莊 050011; 2. 中國科學(xué)院 煙臺(tái)海岸帶研究所, 山東 煙臺(tái) 264003; 3. 山東省海洋資源與環(huán)境研究院, 山東 煙臺(tái) 264006; 4. 邯鄲市恒達(dá)地理信息工程有限責(zé)任公司, 河北 邯鄲 056011)

根據(jù)2013年8月(夏季)和2014年5月(春季)在曹妃甸鄰近海域的調(diào)查資料, 研究了浮游動(dòng)物群落的種類組成、豐度、生物量、優(yōu)勢(shì)種和多樣性的時(shí)空變化特征, 分析了其與環(huán)境因子的關(guān)系, 并結(jié)合2004年調(diào)查資料對(duì)比分析了浮游動(dòng)物豐度和優(yōu)勢(shì)種的變化特征及圍填海的影響。結(jié)果表明, 研究海域浮游動(dòng)物共鑒定得到31種(類), 以橈足類和浮游幼體為主, 優(yōu)勢(shì)種主要包括雙刺紡錘水蚤()、小擬哲水蚤()、擬長腹劍水蚤()和橈足類幼體(Copepodid larva)等。春季的浮游動(dòng)物豐度和生物量均高于夏季, 多樣性和均勻度指數(shù)均低于夏季。浮游動(dòng)物豐度的空間分布主要受溫度、葉綠素(Chl-)等環(huán)境因子影響, 春季基本為近岸高、遠(yuǎn)岸低的空間分布規(guī)律, 夏季則相反, 基本為近岸低、遠(yuǎn)岸高的空間分布規(guī)律。與2004年相比, 本次調(diào)查春季和夏季的浮游動(dòng)物豐度明顯下降, 可能與浮游植物豐度及DIP濃度降低有關(guān)。春季, 西側(cè)、東側(cè)海域的浮游動(dòng)物豐度分別明顯降低、升高, 與圍填海后營養(yǎng)鹽重新分布促進(jìn)了東側(cè)海域浮游植物增殖有關(guān)。夏季則主要受河流輸入影響, 浮游動(dòng)物豐度的變化不具有空間差異。

浮游動(dòng)物; 時(shí)空變化; 環(huán)境因子; 圍填海; 曹妃甸

曹妃甸鄰近海域位于渤海灣北部, 受到陸源因素和渤海中部冷流的共同影響, 環(huán)境因子、初級(jí)生產(chǎn)力等特征具有明顯的空間差異[1-2]。東側(cè)龍島附近分布著中國面積最大的鰻草()海草床, 總面積高達(dá)29.17 km2[3], 是魚類、貝類等多種海洋經(jīng)濟(jì)生物的棲息地[4]。近年來, 曹妃甸地區(qū)工業(yè)、港口和航運(yùn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速, 尤其在2004~2011年間實(shí)施了大規(guī)模圍填海工程, 累計(jì)填海面積達(dá)到274.7 km2[5]。強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾使得附近海域的水動(dòng)力環(huán)境、水質(zhì)、浮游生物和底棲生物等均受到了負(fù)面影響[6], 海草床出現(xiàn)明顯退化[4], 生態(tài)系統(tǒng)健康和漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)重威脅[7]。

浮游動(dòng)物作為食物鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 一方面通過攝食浮游植物進(jìn)行生長和繁殖, 另一方面是魚蝦蟹類的重要餌料, 與漁業(yè)資源的盛衰密切相關(guān), 對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定具有重要意義[8]。目前, 曹妃甸鄰近海域開展的浮游動(dòng)物群落研究僅限于間隔較久的幾次海洋綜合調(diào)查以及近年來開展的部分針對(duì)性研究[9-11]。王紅等[9]利用20世紀(jì)50年代~21世紀(jì)初期的4次調(diào)查資料, 分析了浮游動(dòng)物群落的長期變化特征。李志偉等[10]在曹妃甸及其附近的樂亭和三島海域開展航次, 分析了環(huán)境因子對(duì)浮游動(dòng)物群落的驅(qū)動(dòng)作用。梁淼等[11]對(duì)浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的生態(tài)位寬度和重疊程度進(jìn)行了研究。然而, 曹妃甸鄰近海域浮游動(dòng)物群落的時(shí)空變化特征還缺乏深入研究, 尤其缺乏結(jié)合圍填海前調(diào)查資料對(duì)浮游動(dòng)物群落變化的分析。本研究利用2013年8月和2014年5月圍繞曹妃甸鄰近海域的兩次調(diào)查資料, 主要研究浮游動(dòng)物群落的時(shí)空變化特征, 分析其與環(huán)境因子之間的關(guān)系, 并根據(jù)圍填海前調(diào)查資料, 對(duì)比分析浮游動(dòng)物群落在圍填海前后的變化。研究結(jié)果可進(jìn)一步闡明曹妃甸鄰近海域在圍填海后的浮游動(dòng)物群落特征, 加深認(rèn)識(shí)圍填海工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響, 為生態(tài)系統(tǒng)綜合管理和補(bǔ)償性環(huán)境整治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與站位布設(shè)

本研究先后于2013年8月22至24日(夏季)和2014年5月19至21日(春季)在曹妃甸鄰近海域(118.32°E~118.94°E, 38.74°N~39.12°N)開展2個(gè)調(diào)查航次, 布設(shè)A、B、C和D共4個(gè)調(diào)查斷面, 分別代表曹妃甸西側(cè)、南側(cè)、東側(cè)和東北側(cè)內(nèi)灣海域, 其中每個(gè)斷面布設(shè)2~3個(gè)站位(圖1)。

1.2 樣品采集與分析

海水和浮游動(dòng)物樣品的采集和分析過程均按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[12, 13]進(jìn)行。海水溫度、鹽度、懸浮顆粒物(Suspended Particulate Matter, SPM)、溶解無機(jī)氮(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)、溶解磷酸鹽(Dissolved Inorganic Phosphorus, DIP)、溶解硅酸鹽(Dissolved Silicate, DSi)和葉綠素(Chlorophyll, Chl-)的測定過程見文獻(xiàn)[14]。浮游動(dòng)物樣品采用淺水Ⅱ型浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)目孔徑0.160 mm, 網(wǎng)口內(nèi)徑31.6 cm, 網(wǎng)口面積0.08 m2, 網(wǎng)長140 cm)自海底至海表垂直拖取, 加入甲醛溶液進(jìn)行固定(終濃度為5%), 濾水體積由網(wǎng)口流量計(jì)進(jìn)行記錄。浮游動(dòng)物樣品經(jīng)稀釋后在顯微鏡下進(jìn)行物種鑒定, 浮游幼體鑒定到類, 其他種類鑒定到種。根據(jù)濾水體積計(jì)算浮游動(dòng)物豐度(個(gè)/m3), 經(jīng)濾紙吸干水分后采用電子天平稱量濕質(zhì)量生物量(mg/m3)。

圖1 曹妃甸鄰近海域水深及調(diào)查站位

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

浮游動(dòng)物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)()[15]和Pielou均勻度指數(shù)()[16]進(jìn)行計(jì)算, 其計(jì)算公式分別為:

通過計(jì)算優(yōu)勢(shì)度指數(shù)()判斷浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種(>0.02), 其計(jì)算公式為:

式中:為調(diào)查海域浮游動(dòng)物總豐度,為該站位的種類數(shù),n為第種的豐度,f為該物種在站位中的出現(xiàn)頻率,P為第種的豐度與浮游動(dòng)物總豐度的比值。

浮游動(dòng)物豐度、生物量、優(yōu)勢(shì)種和多樣性的空間分布圖采用Surfer 12.0進(jìn)行繪制。篩選出現(xiàn)頻率大于20%的物種, 在R軟件(The R Package, 3.3.3)中采用vegan包[17]進(jìn)行冗余分析(Redundancy Analysis, RDA), 用于研究浮游動(dòng)物群落與環(huán)境因子之間的關(guān)系, 物種名縮寫如后文所示。圍填海前調(diào)查資料采用2004年實(shí)施的河北省第二次海岸帶資源調(diào)查[18]。受數(shù)據(jù)可用性限制, 本研究主要對(duì)浮游動(dòng)物豐度和優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果

2.1 種類組成

如表1所示, 本次調(diào)查共鑒定得到浮游動(dòng)物31種(類), 分別屬于水螅水母類、櫛水母類、枝角類、橈足類、糠蝦類、毛顎類、被囊類和浮游幼體共8個(gè)類群, 其中橈足類物種數(shù)量最多, 鑒定得到13種, 占總種類數(shù)的45.2%, 其次為浮游幼體, 鑒定得到8類, 占總種類數(shù)的25.8%, 其他種類的數(shù)量相對(duì)較少。春季為25種(類), 以橈足類為主, 夏季為23種(類), 以橈足類和浮游幼體為主。

表1 曹妃甸鄰近海域浮游動(dòng)物群落種類組成

注: “-”表示該類群未出現(xiàn)

2.2 豐度與生物量

春季, 研究海域浮游動(dòng)物平均豐度為(1 1801.5± 5 017.9)個(gè)/m3, 主要呈現(xiàn)為近岸高、遠(yuǎn)岸低的空間分布特征, 曹妃甸東西兩側(cè)近岸海域的浮游動(dòng)物豐度基本均在10 000.0個(gè)/m3以上, 遠(yuǎn)岸海域則呈現(xiàn)西側(cè)高、東側(cè)低的空間分布特征, 曹妃甸甸頭及東南側(cè)海域的浮游動(dòng)物豐度普遍在10 000.0個(gè)/m3以下(圖2a)。夏季, 浮游動(dòng)物平均豐度較春季略低, 為(8 726.7±8 032.0)個(gè)/m3, 主要呈現(xiàn)為近岸低、遠(yuǎn)岸高的分布特征, 近岸海域的浮游動(dòng)物豐度通常不超過4 000.0個(gè)/m3, 遠(yuǎn)岸海域的浮游動(dòng)物豐度則可達(dá)20 000.0個(gè)/m3(圖2b)。

春季, 浮游動(dòng)物平均生物量為(3 057.9±2 341.0)個(gè)/m3, 空間分布與豐度存在明顯差異, 高值區(qū)主要出現(xiàn)在D2、B1以及C斷面, 生物量普遍超過3 000.0 mg/m3(圖2c)。夏季, 浮游動(dòng)物生物量顯著低于春季, 平均值為(772.2±514.8)mg/m3, 空間分布與豐度較為相似, 基本為近岸低、遠(yuǎn)岸高的分布特征, 近岸海域生物量在(200.0~800.0)mg/m3范圍內(nèi), 遠(yuǎn)岸海域生物量可達(dá)1 400.0 mg/m3(圖2d)。

2.3 優(yōu)勢(shì)種

春季, 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種包括雙刺紡錘水蚤()、小擬哲水蚤()、橈足類幼體(Copepodid larva)和擬長腹劍水蚤(), 其中雙刺紡錘水蚤的優(yōu)勢(shì)度最高,達(dá)到0.633, 其次為小擬哲水蚤, 優(yōu)勢(shì)度為0.147 (表2), 均主要分布在近岸海域(圖3a, 3b)。夏季, 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種除包括上述4個(gè)種類外, 還包括強(qiáng)壯箭蟲()、近緣大眼劍水蚤()、海蛇尾長腕幼體(Ophiuroidea larva), 其中小擬哲水蚤是最主要的優(yōu)勢(shì)種, 優(yōu)勢(shì)度達(dá)到0.499, 主要分布在遠(yuǎn)岸海域(圖3d), 其次為雙刺紡錘水蚤和橈足類幼體, 優(yōu)勢(shì)度均為0.027, 其他優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度相對(duì)較低(表2)。

圖2 浮游動(dòng)物豐度和生物量的空間分布

表2 浮游動(dòng)物群落主要種類的出現(xiàn)頻率及優(yōu)勢(shì)度

續(xù)表

注: 僅顯示出現(xiàn)頻率高于20%的種類; 優(yōu)勢(shì)種類用粗體顯示

圖3 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種豐度的空間分布

2.4 多樣性與均勻度

春季, 多樣性指數(shù)平均值為1.74±0.45, 從西北向東南海域逐漸升高, 甸頭附近的B1站位出現(xiàn)多樣性高值, 達(dá)到2.50(圖4a)。夏季的多樣性指數(shù)高于春季, 平均值為2.32±0.46, 其空間分布與春季相反, 基本為從西北向東南海域逐漸降低(圖4b)。

圖4 浮游動(dòng)物群落多樣性和均勻度指數(shù)的空間分布

春季, 均勻度指數(shù)平均值為0.46±0.11, 空間分布與多樣性指數(shù)較為相似, 西北側(cè)海域是均勻度指數(shù)的低值區(qū), 位于0.25~0.45范圍內(nèi), 東側(cè)海域的均勻度指數(shù)相對(duì)較高, 通常在0.50以上(圖4c)。夏季, 均勻度指數(shù)平均值為0.60±0.12, 空間分布與多樣性指數(shù)基本相同, 從西北向東南海域逐漸降低(圖4d)。

2.5 RDA分析

溫度、鹽度和Chl-等環(huán)境因子對(duì)浮游動(dòng)物群落的時(shí)空變化具有重要影響。春季, 橈足類通常與溫度、鹽度和Chl-具有正相關(guān)關(guān)系, 其中雙刺紡錘水蚤、小擬哲水蚤和擬長腹劍水蚤等優(yōu)勢(shì)種主要與Chl-正相關(guān), 中華哲水蚤、近緣大眼劍水蚤和強(qiáng)額擬哲水蚤等種類與溫度正相關(guān), 橈足類幼體、雙殼類幼體與Chl-負(fù)相關(guān), 水母類則與SPM為負(fù)相關(guān)(圖5a)。夏季, 小擬哲水蚤、雙刺紡錘水蚤和近緣大眼劍水蚤等主要的橈足類優(yōu)勢(shì)種均與溫度具有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 同時(shí)與鹽度正相關(guān), 短角長腹劍水蚤等少數(shù)種類與Chl-正相關(guān), 浮游幼體多與營養(yǎng)鹽具有正相關(guān)關(guān)系(圖5b)。

3 討論

3.1 浮游動(dòng)物群落的季節(jié)變化與環(huán)境因子的關(guān)系

本次調(diào)查兩個(gè)季節(jié)的浮游動(dòng)物種類數(shù)量基本一致, 但豐度、生物量和優(yōu)勢(shì)種等存在明顯的季節(jié)差異。對(duì)于渤海而言, 浮游動(dòng)物豐度的年度高峰主要出現(xiàn)在春季, 春季可超過夏季的數(shù)倍甚至數(shù)十倍, 與春季水華期間浮游植物的大量增殖為浮游動(dòng)物提供了充足餌料有關(guān), 另一個(gè)高峰則可能出現(xiàn)在夏季或秋季[19-22]。本研究中, 浮游動(dòng)物豐度的季節(jié)變化也表現(xiàn)為春季高于夏季, 春季豐度為夏季的1.35倍(圖2)。然而, 同期浮游植物調(diào)查資料表明春季浮游植物豐度為4.8×104個(gè)/m3, 遠(yuǎn)低于夏季的704.3×104個(gè)/m3[23],表明春季浮游植物可能已經(jīng)度過春華高峰期, 其豐度在浮游動(dòng)物攝食作用的強(qiáng)烈影響下出現(xiàn)明顯下降, 并且使得浮游動(dòng)物豐度也有所降低, 而夏季浮游植物增殖較快, 有利于浮游動(dòng)物的攝食和生長, 尤其夏季浮游幼體較多(表2), 表明夏季可能即將產(chǎn)生一個(gè)浮游動(dòng)物豐度高峰。從浮游動(dòng)物生物量來看, 春季生物量顯著高于夏季(圖2), 主要是與春季出現(xiàn)了較多八斑芮氏水母有關(guān)(表2)。八斑芮氏水母偏向于低溫水體, 通常在冬、春季出現(xiàn)數(shù)量高峰[24]。從優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)變化來看, 春季優(yōu)勢(shì)度最高的物種為雙刺紡錘水蚤, 其次為小擬哲水蚤, 而夏季浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種則相反, 小擬哲水蚤優(yōu)勢(shì)度最高, 其次為雙刺紡錘水蚤和橈足類幼體。膠州灣、渤海的多項(xiàng)研究表明雙刺紡錘水蚤通常在春季成為優(yōu)勢(shì)種, 水溫高于20 ℃則不利于該物種的繁殖和發(fā)育[22, 24-26]。本次調(diào)查期間, 春季水溫(14.32±1.50 ℃)[14]較低, 適宜雙刺紡錘水蚤生長, 夏季水溫(21.60±3.51 ℃)[14]高于20 ℃, 使得其優(yōu)勢(shì)度明顯降低。小擬哲水蚤通常與水溫正相關(guān), 在7~10月的豐度較高[27], 在本次調(diào)查中即表現(xiàn)為夏季優(yōu)勢(shì)度進(jìn)一步升高, 成為夏季最主要的優(yōu)勢(shì)種。

圖5 浮游動(dòng)物群落與環(huán)境因子的冗余分析

3.2 浮游動(dòng)物群落的空間分布與環(huán)境因子的關(guān)系

浮游動(dòng)物群落的空間分布與環(huán)境因子之間存在緊密聯(lián)系, 并且具有一定的季節(jié)差異。春季, 溫度和Chl-是影響浮游動(dòng)物群落的主要環(huán)境因子。橈足類主要通過攝食浮游植物進(jìn)行生長和繁殖[28], 在本研究中雙刺紡錘水蚤、小擬哲水蚤和擬長腹劍水蚤等表現(xiàn)出與Chl-濃度的正相關(guān)關(guān)系(圖5a)。異體住囊蟲與橈足類之間存在較為強(qiáng)烈的競爭關(guān)系, 同時(shí)其卵和幼體可被橈足類攝食[29-30], 因此與Chl-及大部分橈足類呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5a)。水母類與SPM具有較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 可能與較強(qiáng)光照可促進(jìn)水母生殖[31]有關(guān)。中華哲水蚤偏向低溫水體, 最適溫度范圍為13~18 ℃[32], 強(qiáng)壯箭蟲的適溫范圍大致為10~20 ℃[33-34], 與本次春季調(diào)查期間的水溫范圍(12.95~17.30 ℃)[14]較為相似, 因此與水溫呈正相關(guān)關(guān)系(圖5a)。

夏季, 溫度是影響浮游動(dòng)物群落空間分布的主要環(huán)境因子。夏季調(diào)查期間的水溫范圍為17.72~ 27.08 ℃[14], 近岸海域水溫已接近甚至超過部分種類的適溫上限[26-27, 35-36], 使得小擬哲水蚤、雙刺紡錘水蚤、擬長腹劍水蚤和近緣大眼劍水蚤等優(yōu)勢(shì)度較高的橈足類主要分布在遠(yuǎn)岸海域, 表現(xiàn)為與溫度負(fù)相關(guān), 同時(shí)由于遠(yuǎn)岸海域受淡水輸入的影響較弱, 這些種類通常與鹽度正相關(guān)(圖5b)。異體住囊蟲、水母類以及部分浮游動(dòng)物幼體通常在夏季出現(xiàn)較高豐度[22, 37], 在本研究中也與水溫呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。Chl-對(duì)浮游動(dòng)物空間分布的影響并不明顯, 僅與短角長腹劍水蚤等少數(shù)種類具有正相關(guān)關(guān)系, 這與夏季浮游植物豐度較高[23]有關(guān), 餌料不再是影響浮游動(dòng)物生長的主要因素。營養(yǎng)鹽的影響相對(duì)較弱, 與太平洋紡錘水蚤及部分幼體具有正相關(guān)關(guān)系, 可能與營養(yǎng)鹽通過影響浮游植物生長對(duì)浮游動(dòng)物產(chǎn)生間接影響有關(guān)[20]。

3.3 與歷史調(diào)查資料的比較

基于長期觀測資料分析浮游生物群落的長期變化是海洋生態(tài)研究重點(diǎn)關(guān)注的科學(xué)問題之一[38]。自20世紀(jì)50年代以來, 曹妃甸鄰近海域先后于1959、1984、1990和2004年開展了海洋綜合調(diào)查, 采用淺水Ⅰ型網(wǎng)得到的浮游動(dòng)物豐度和生物量呈波動(dòng)增加趨勢(shì)[9]。本次調(diào)查采用淺水II型網(wǎng)進(jìn)行采樣, 由于歷史調(diào)查中僅2004年調(diào)查采用了該種網(wǎng)具, 因此本研究主要與2004年調(diào)查資料進(jìn)行對(duì)比, 結(jié)果表明浮游動(dòng)物豐度明顯減少, 春季和夏季的減少幅度分別為34.1%和61.4%(表3), 這與1950年~2000年期間I型網(wǎng)浮游動(dòng)物豐度的增加趨勢(shì)[9]是不同的。李志偉[10]等同樣采用Ⅱ型網(wǎng)對(duì)曹妃甸海域做了調(diào)查, 2015年春季和夏季的浮游動(dòng)物豐度分別為2 907.2和19 608.2個(gè)/m3,也明顯低于2004年資料(表3), 這與本研究的結(jié)果相似。曹妃甸海域浮游動(dòng)物豐度的上述變化可能與浮游植物、營養(yǎng)鹽等因素有關(guān)。本次調(diào)查期間, 春季的浮游植物豐度明顯低于2004年[23], 不利于浮游動(dòng)物攝食, 使得春季浮游動(dòng)物豐度顯著降低, 而夏季浮游植物受到河流輸入淡水和營養(yǎng)鹽的較強(qiáng)影響, 細(xì)胞豐度顯著高于2004年[23], 但可能還未通過攝食作用對(duì)浮游動(dòng)物產(chǎn)生影響, 表明浮游動(dòng)物可能即將出現(xiàn)豐度高峰。另外, 海水中DIP濃度及其與其他營養(yǎng)元素的比例可直接影響浮游植物細(xì)胞的元素組成, 然后通過攝食作用對(duì)浮游動(dòng)物的生長產(chǎn)生影響[39]。石琛[40]等的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)即表明海洋橈足類在低磷條件下會(huì)出現(xiàn)生長發(fā)育減緩, 死亡率提高, 攝食率降低等現(xiàn)象。相對(duì)于2004年, 本次調(diào)查春季和夏季的DIP濃度均顯著降低[14], 不利于浮游動(dòng)物生長繁殖。大西洋[41]、象山港[42]等海域的研究也證明了浮游動(dòng)物豐度、生物量的減少與DIP濃度降低以及N/P失衡有關(guān)。兩次調(diào)查中, 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種沒有發(fā)生明顯變化, 春季以雙刺紡錘水蚤為主, 夏季以小擬哲水蚤為主(表3)。值得注意的是, 由于調(diào)查資料的連續(xù)性較為不足, 所采用的浮游生物網(wǎng)也存在差異, 上述浮游動(dòng)物群落呈現(xiàn)的變化特征可能受到年際變化等因素的干擾, 尚需更多連續(xù)調(diào)查資料進(jìn)行驗(yàn)證。

3.4 圍填海工程的影響

圍填海工程對(duì)曹妃甸鄰近海域的生態(tài)環(huán)境具有不可忽視的影響[6]。部分研究認(rèn)為圍填海工程的影響具有空間差異, 主要體現(xiàn)在春季: 西側(cè)海域營養(yǎng)狀態(tài)減弱, Chl-濃度降低, 浮游植物多樣性升高; 東側(cè)海域營養(yǎng)狀態(tài)加重, Chl-濃度升高, 浮游植物多樣性降低[14, 23]。本研究中, 春季浮游動(dòng)物豐度在圍填海前后的變化也體現(xiàn)出一定的空間差異: 西側(cè)海域浮游動(dòng)物豐度降低了38.0%, 而東側(cè)海域豐度升高了63.7%(表3)。這與圍填海前后營養(yǎng)狀態(tài)和Chl-濃度變化的空間差異是一致的, 表明圍填海后水動(dòng)力環(huán)境的變化造成營養(yǎng)鹽的重新分布, 西側(cè)海域營養(yǎng)狀態(tài)的減弱, 限制了浮游植物生長, 通過攝食作用也對(duì)浮游動(dòng)物的生長產(chǎn)生不利影響, 東側(cè)海域營養(yǎng)狀態(tài)加重, 有利于浮游植物增殖, 為浮游動(dòng)物提供了充足餌料, 因此浮游動(dòng)物豐度明顯增加。相對(duì)而言, 研究海域在本次夏季調(diào)查期間受到河流輸入的顯著影響, 鹽度普遍較低[14], 營養(yǎng)狀態(tài)[14]、浮游植物[23]和浮游動(dòng)物(表3)在圍填海前后的變化均沒有體現(xiàn)出空間差異。

4 結(jié)論

本次調(diào)查共鑒定出浮游動(dòng)物31種(類), 主要為橈足類和浮游幼體, 毛顎類、被囊類和枝角類等其他類群的種類數(shù)量相對(duì)較少。春季, 浮游動(dòng)物豐度和生物量較高, 基本為近岸高、遠(yuǎn)岸低的空間分布規(guī)律, 優(yōu)勢(shì)種主要包括雙刺紡錘水蚤、小擬哲水蚤和擬長腹劍水蚤等; 夏季, 浮游動(dòng)物豐度和生物量較低, 基本為近岸低、遠(yuǎn)岸高的空間分布規(guī)律, 小擬哲水蚤、雙刺紡錘水蚤和橈足類幼體等是主要的優(yōu)勢(shì)種。溫度和Chl-是影響浮游動(dòng)物時(shí)空變化的主要環(huán)境因子。

與2004年調(diào)查資料相比, 春季和夏季的浮游動(dòng)物豐度明顯下降, 可能與浮游植物豐度、DIP濃度降低有關(guān), 優(yōu)勢(shì)種未出現(xiàn)明顯變化。春季, 浮游動(dòng)物豐度的變化還具有空間差異, 西側(cè)海域豐度明顯降低, 東側(cè)海域豐度明顯升高, 與圍填海后營養(yǎng)鹽重新分布促進(jìn)東側(cè)海域浮游植物增殖有關(guān)。夏季, 研究海域主要受河流輸入影響, 浮游動(dòng)物豐度的變化沒有體現(xiàn)出明顯的空間差異。

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Spatial and temporal variations of zooplankton community and their influential factors in Caofeidian coastal waters

LIU Xi-han1, SHI Ya-jun2, JIANG Hui-chao3, TIAN Hai-lan1, CHENG Lin1, WANG Hong4, WANG Yan-xia1

(1. Hebei Engineering Research Center for Geographic Information Application, Institute of Geographical Sciences, Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang 050011, China; 2. Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China; 3. Shandong Marine Resource and Envi-ronment Research Institute, Yantai 264006, China; 4. Handan Hengda Geographic Information Engineering Co., Ltd., Handan 056011, China)

Based on two surveys conducted in August 2013 and May 2014 in Caofeidian coastal waters, we studied the temporal and spatial variations of species composition, abundance, biomass, dominant species, and the diversity of the zooplankton community; analyzed their relationships with environmental factors; and compared it with an investigation in 2004 to discuss the changes of zooplankton abundance and dominant species and reclamation impacts. A total of 31 species were identified, which were mainly composed of copepod and larvae. Dominant species include,,, and Copepodid larva. Compared to summer, spring exhibited higher values in zooplankton abundance and biomass but lower values in diversity and in the evenness index. Zooplankton’ spatial distribution of abundance was largely related to seawater temperature and chlorophyll(Chl-). Zooplankton abundance showed a roughly decreasing trend from inshore to offshore waters in spring, whereas showing a converse pattern with high values distributed in offshore waters in summer. A comparison with the investigation in 2004 revealed an obvious decline of zooplankton abundance in spring and summer, possibly due to the decrease of dissolved inorganic phosphorus and phytoplankton abundance. The western (eastern) waters showed a decrease (an increase) in zooplankton abundance in spring, which is related to the promoted phytoplankton proliferation induced by nutrient redistribution after reclamation. The study area was mainly impacted by riverine inputs in summer, and the changes in zooplankton abundance showed no obvious spatial variation.

zooplankton; spatial and temporal variations; environmental factor; reclamation; Caofeidian

Jun. 1, 2020

P735

A

1000-3096(2021)04-0114-12

10.11759/hykx20200601004

2020-06-01;

2020-10-26

河北省科學(xué)院兩院合作項(xiàng)目(13128); 河北省科學(xué)院科技計(jì)劃項(xiàng)目(20105); 河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(D2020302004); 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41676117, 41776126)

[Collaborative Project supported by Chinese Academy of Sciences and Hebei Academy of Sciences, No.13128; Science and Technology Project of Hebei Academy of Sciences, No.20105; Natural Science Foundation of Hebei Province, No.D2020302004; National Natural Science Foundation of China, No.41676117, No.41776126]

劉西漢(1987-), 男, 河北邢臺(tái)人, 助理研究員, 博士, 主要從事浮游生物生態(tài)學(xué)研究, E-mail: xihan_ouc@126.com; 王艷霞,通信作者, E-mail: chelsea_wang@126.com

(本文編輯: 譚雪靜)