大連旅順口典型養殖海區中浮游動物群落結構及其與環境因子的關系

陳穎，王璐，尚宏鑫，馬琳，許巖

（大連市現代農業生產發展服務中心大連市水產技術推廣總站，遼寧 大連 116023）

大連市旅順口區（以下簡稱大連旅順），位于遼東半島最南端，東臨黃海、西瀕渤海，南與山東半島隔海相望，海岸線長169.7 km，擁有眾多的沿海灣口和島礁。海洋漁業是大連旅順的支柱產業，其中海水養殖更是旅順發展的主要經濟增長點。大連旅順擁有以仿刺參（）、裙帶菜（）、蝦夷扇貝（）、赤貝（）、光棘球海膽（）和紅鰭東方鲀（）等為主要種類的增養殖基地。近年來，由于過度捕撈、陸源污染物、海洋運輸、溢油和海水養殖規模過度擴大帶來的海洋環境污染，海洋生態環境改變，大連旅順當地仿刺參、光棘球海膽和皺紋盤鮑（）等海珍品的質量和產量格外受影響，影響漁業發展和漁戶收入。

浮游動物作為海洋中的次級生產者，對海洋生態系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞起著重要的調控作用。它是大多數漁業生物的餌料基礎，在海洋食物網結構中占有重要一環，其生物量和生產力通常影響著漁業資源的波動。陸源污染物、溢油和環境因子等會直接影響浮游動物群落特征；反之，浮游動物也會對環境產生反饋，成為水域生態環境變化的指示生物。關于浮游動物與環境因子關系的研究多集中于淡水湖泊、水庫、河流、海灣、自然保護區和淡水養殖場等水域，少有對水產養殖海域中浮游動物及其與環境因子關系的相關報道。2019年1—10月，調查了大連旅順典型養殖海區浮游動物的群落結構，監測了海水養殖區的水質，運用Pearson相關分析和典范對應分析探討了浮游動物群落結構與環境因子的關系，為大連旅順水產養殖產業的管理、開發以及水體富營養化防治等提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間和采樣點

大連旅順水產養殖區位于黃渤海交界帶，西邊是渤海海峽，東邊為黃海北部。在以裙帶菜、刺參和對蝦為主要養殖對象的3個典型海區設置采樣點，具體分布見圖1。分別于2019年1月（冬），4月（春），7月（夏）和10月（秋）的月初和月末對浮游動物和海水理化因子進行綜合調查。

圖1 大連旅順典型養殖海區采樣點

1.2 樣品的采集和處理

1.2.1 浮游動物采集與鑒定計數

浮游動物的調查方法參照《海洋監測規范 第7部分：近海污染生態調查和生物監測》（GB 17378.7—2007）。使用潛水Ⅱ型浮游生物網自水下10 m處至水面拖網采集浮游動物。采集到的浮游動物樣品用5%的甲醛溶液固定保存。樣品經靜置、沉淀、濃縮后裝入貯存瓶并編號，在光學顯微鏡和解剖顯微鏡下，采用個體計數法進行種類鑒定和數量統計。

1.2.2 理化指標的測定

每個調查點同步進行水樣采集。水溫、溶解氧（DO）、pH值和鹽度均用YSI便攜式水質分析儀現場測定，化學需氧量（COD）、氨氮（NH-N）、硝酸鹽氮（NO-N）和亞硝酸鹽氮（NO-N）參照《海洋監測規范第4部分：海水分析》（GB 17378.4—2007）進行測定。

1.3 數據分析和處理

1.3.1 生物指數

（1）優勢度指數（Dominance index,Y）。計算公式為：

式中：——第i種個體總數；——物種的總個體數；——該物種在所有調查站中的出現頻率。當Y≥0.02時，即認為該物種為調查海區的優勢種。

（2）豐富度指數（Margalef’s index,D）。計算公式為：

式中：——樣品中物種種類總數。

（3）香農-威納多樣性指數（Shannon-Wiener index,H′）（以下簡稱多樣性指數）。計算公式為：

式中：——第i個物種個體數與樣品中總個體數的比值。

（4）均勻度指數（Pielou,J′）。計算公式：

式中：——多樣性指數；——物種數。

1.3.2 典范對應分析

采用SPSS 22.0軟件對水環境因子數據進行差異顯著性分析后，加入浮游動物群落數據進行Pearson相關性分析。浮游動物群落數據和環境參數經過lg（X+1）轉化后，采用Canoco 5.0軟件對浮游動物與環境因子進行典范對應分析。

2 結果與分析

2.1 浮游動物種類組成與優勢種

調查期間，大連旅順水產養殖區的浮游動物種類較為單一，共鑒定出浮游動物24種，其中橈足類12種，枝角類3種，原生動物2種，被囊動物2種，毛顎動物1種，浮游幼蟲4種，橈足類為主要種類。浮游動物各季節物種組成和密度見表1。浮游動物種類總數由小到大依次為冬、秋、春、夏，物種總密度按由小到大依次為春、秋、冬、夏，夏季的物種總數和總密度均為最大值。各個季節中橈足類的物種數和密度均占絕對優勢。

表1 大連旅順典型養殖海區浮游動物物種數和密度

本次調查表明，浮游動物生態類型以廣溫廣鹽的近岸類型和廣溫高鹽類型為主，以橈足類為主要優勢種（表2）。海區優勢種季節性變化較大。本次調查中，中華哲水蚤是冬、春兩季的第一優勢種，克氏紡錘水蚤是夏季的第一優勢種，擬長腹劍水蚤是秋季的第一優勢種。

表2 大連旅順典型養殖海區浮游動物優勢種

2.2 浮游動物豐富度指數和群落多樣性

此次調查期間，大連旅順水產養殖區各季節浮游動物細胞豐富度指數為0.473～0.929，平均值為0.722，春季＞夏季＞秋季＞冬季。各季節橈足類、枝角類、原生動物、被囊動物、毛顎動物和浮游幼蟲的細胞豐富度指數組成變化如表3所示。表3表明，橈足類是大連旅順水產養殖區浮游動物細胞總豐富度指數的主體，浮游幼蟲在冬、春、夏季對浮游動物細胞總豐富度指數也有一定貢獻，毛顎動物對總豐富度指數幾乎無貢獻。

表3 大連旅順典型養殖海區各季節浮游動物細胞豐富度指數分布

浮游動物多樣性指數和均勻度指數變化見表4。由表4可知，浮游動物多樣性指數為2.33～2.47，平均值為2.40；均勻度指數為0.666～0.905，平均值為0.766。夏季浮游動物多樣性指數最大，均勻度指數最小。

表4 大連旅順典型養殖海區浮游動物多樣性指數和均勻度指數

2.3 浮游動物與水環境因子的相互關系

2.3.1 水環境因子特征

2019年，大連旅順典型水產養殖區的理化因子調查結果如表5所示。調查期間鹽度變化不明顯。冬季的pH值、DO和NH-N平均值最大。

表5 大連旅順典型養殖海區的水環境因子①

2.3.2 不同種群與水環境因子的相關分析

將海域各季節浮游動物的細胞豐富度指數與水環境因子進行Pearson相關分析，結果見表6。表6表明，被囊動物豐富度指數與pH值呈極顯著負相關（＜0.01），與鹽度呈極顯著正相關（＜0.01）；浮游幼蟲豐富度指數與pH值呈顯著正相關（＜0.05），與鹽度呈顯著負相關（＜0.05）。

表6 大連旅順典型養殖海區浮游動物細胞豐富度指數與水環境因子的Pearson相關分析①

2.3.3 浮游動物群落和環境因子的典范對應分析

根據浮游動物的密度，選取表2中的10個優勢種，將其豐富度指數與pH值、鹽度、水溫、DO、NH-N、NO-N、NO-N和COD這8個水環境因子進行典范對應分析（CCA），結果見圖2，圖2中數字對應表1中的物種。CCA圖中箭頭表征環境因子在平面上的相對位置，向量長短反映其在主軸中的作用，箭頭所在象限表示環境因子與排序軸之間相關性的正負。前兩個排序軸的特征值分別為0.427和0.409，共解釋物種分布總變化的91.7%，軸1和軸2的物種相關性為1.000，表明此排序軸和環境因子的組合提供了良好的物種和環境因子的關系，排序結果可信。

由圖2可知，DO、NO-N、COD和水溫對大連近海養殖區各季節浮游動物群落結構影響較大。克氏紡錘水蚤和鳥喙尖頭溞與水溫呈正相關，與ρ（DO）和ρ（NO-N）呈負相關；無節幼體和強壯箭蟲與鹽度和ρ（NH-N）呈正相關，與ρ（COD）呈負相關；尖額諧猛水蚤和鐘狀網紋蟲與ρ（COD）和ρ（NO-N）均呈正相關。

圖2 調查海域浮游動物優勢種與環境因子的CCA雙序圖

3 討論

3.1 大連旅順典型養殖海區浮游動物群落特征

大連旅順典型養殖海區調查顯示，浮游動物的種類數、總密度和多樣性指數在夏季出現峰值，應該與夏季海區的高水溫有密切關系。從浮游動物種類數和海水溫度的周年變化趨勢可以看出，浮游動物種類數的變化受海區水溫影響較大。橈足類是大連旅順典型養殖海區浮游動物的主要組成部分，且中華哲水蚤、小擬哲水蚤、擬長腹劍水蚤等橈足類作為優勢種，與早年在渤海及其他大連近岸海域的調查結果類似，但優勢度指數和細胞豐富度指數偏低。大連旅順典型養殖海區具有特殊性，海域范圍較小，因此所獲得的海區浮游動物生態分布和群落結構特征結果具有一定的局限性。浮游動物在高密度養殖區的生存條件受限，只有適應能力強、生存能力高的浮游動物才能在該海區形成優勢種，這也是本次調查海區浮游動物優勢度指數和細胞豐富度指數普遍偏低的主要原因。

3.2 大連旅順典型養殖海區浮游動物與海洋環境因子關系

CCA分析結果顯示，浮游動物群落結構與ρ（DO）、ρ（NO-N）、ρ（COD）和水溫等有較強的相關性，但因物種而異。首先，大連旅順養殖海區與普通沿海地區相比，夏季水溫高，且大量養殖扇貝，水流循環慢、ρ（DO）較低；冬季水溫過低，達不到硝化作用的適宜溫度，硝化作用基本停止，故ρ（NH-N）比其他季節高，海區在冬季多以裙帶菜、海帶等養殖為主，減緩了魚蝦貝類養殖帶來的排泄物增多而導致的水體過酸，因此pH值和ρ（DO）升高。其次，浮游植物的新陳代謝和生長繁殖受水環境因子的影響較大，這也會間接影響以浮游植物為食的浮游動物。最后，近岸養殖海區受餌料、排泄物和生活污水等污染，有機物含量增高，富營養化程度加劇，生態環境持續惡化，也會限制浮游動物的種類和數量，從而改變該海區的浮游動物群落結構。

3.3 未來研究方向

為了更好地研究大連旅順典型養殖海區浮游動物與水環境因子之間的定量關系、各環境因子的貢獻程度、氮磷比、水文和氣象等對浮游動物群落結構的影響以及浮游動物的變動規律，在長期調查的基礎上還應增加采樣頻次，從而為養殖海區的生態管理、海水養殖模式的可持續發展以及水體富營養化防治等提供科學依據。