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衢山島海域秋季浮游植物群落組成及影響因素

2012-08-14 05:48高瑜江志兵朱旭宇周青松陳全震曾江寧
海洋通報 2012年6期
關(guān)鍵詞:小潮山島大潮

高瑜,江志兵,朱旭宇,周青松,陳全震,曾江寧

(國家海洋局第二海洋研究所 國家海洋局海洋生態(tài)與生物地球化學重點實驗室,浙江 杭州 310012)

衢山島位于舟山群島的中北部,是我國第七大島,它處于長江、錢塘江入??谕饩墸瑢儆谥凵綕O場的岱衢漁場海域。地理、水文、生物等優(yōu)越自然條件,使岱衢漁場成為適宜多種魚類繁殖、生長、索餌、越冬的生活棲息地,其中以大黃魚尤為出名。但由于舟山群島位于長江下游,長江、錢塘江等陸地徑流帶入了大量的營養(yǎng)鹽,使得該海域富營養(yǎng)化十分嚴重(劉雪芹,2005),赤潮爆發(fā)頻繁。

浮游植物是海洋食物鏈中最基本的環(huán)節(jié),是一些經(jīng)濟魚類的重要餌料。國內(nèi)對舟山漁場鄰近海域的浮游植物調(diào)查研究已有不少的報道。張賓等(2011)對舟山漁場氮磷營養(yǎng)鹽對浮游植物的限制進行了研究。魏娜等(2010)對舟山漁場浮游植物的時空分布以及優(yōu)勢度進行了分析。劉子琳等(2001)分析了杭州灣—舟山漁場浮游植物的現(xiàn)存量并且計算了其初級生存力。朱根海等(2009)對衢山島西北部崎嶇列島的浮游植物和水環(huán)境狀況進行了研究。此外,還有不少學者對衢山島海域的漁業(yè)資源進行了研究(陳華等,2009;李建生等,2006)。但尚無專門針對衢山島海域浮游植物的研究,故筆者于2010年秋季大小潮期間對衢山島海域的浮游植物進行調(diào)查,并對調(diào)查結(jié)果做出分析,為深入了解該海區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。此外,舟山是浙江實行海洋經(jīng)濟戰(zhàn)略的重點區(qū)域,舟山的海洋經(jīng)濟必將迎來新的開發(fā)熱潮,其所面臨的海洋環(huán)境問題也必將更加突出,浮游植物的變化情況,可以作為水質(zhì)監(jiān)測以及評價的重要指標。因此,對該海域浮游植物的調(diào)查研究,具有重要的理論和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

浮游植物樣品于2010年秋季大潮(10月22日-10月24日)和小潮(10月6日-10月14日)采集于衢山島鄰近海域23個大面站(圖1)。采用網(wǎng)目為76 μm的淺Ⅲ浮游生物網(wǎng)從底至表作垂直拖網(wǎng)采集浮游植物樣品,并用流量計計算濾水量。樣品用中性甲醛固定,經(jīng)濃縮后用Leica DM2500顯微鏡觀察、鑒定和計數(shù)。水質(zhì)分析指標分表底兩層采集,但考慮到表層指標與浮游生物有較大關(guān)系,實際分析時僅采用表層指標(陳雷等,2009)。水質(zhì)分析項目有水溫、鹽度、可溶性磷酸鹽、可溶性無機氮、懸浮物等。水化學樣品采集、處理和測定以及浮游植物樣品的采集、貯存、運輸、預處理及實驗室分析測定均按《海洋監(jiān)測規(guī)范》進行(國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,1992,1999)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

圖1 衢山島浮游植物采樣站位圖

分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)指數(shù)的計算方法(孫軍等,2003):(1)香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)(H′,Shannon-Wiener index)(2)物種優(yōu)勢度,Y=ni·fi/N0;(3)Pielou均勻度指數(shù),J=H′/log2S。式中:S為每站位所包含的總物種數(shù);N為樣品中的總個體數(shù);ni為樣品中第i種的個體數(shù)。

應用sufer 8.0繪制采樣站位圖以及細胞豐度圖。群落結(jié)構(gòu)分析使用PRIMER 6.0軟件完成。

2 結(jié)果

2.1 浮游植物物種組成

大、小潮期間衢山島海域采共有浮游植物7門181種。其中,硅藻133種(占73.9%);甲藻38種(占21.1%),藍藻4種(2.2%),綠藻和金藻各2種(各占1.1%),黃藻和裸藻各1種(各占0.6%)。

大潮期間,共有浮游植物6門148種,其中硅藻109種(占73.6%),甲藻33種(占22.3%),藍藻和金藻各2種(各占1.4%),綠藻和裸藻各1種(各占0.7%);小潮期間,共有浮游植物7門114種,種類數(shù)低于大潮期間,其中硅藻80種(占70.2%),甲藻26種(占22.8%),藍藻3種(占2.6%),金藻2種(占1.8%),綠藻、黃藻和裸藻各1種(各占0.9%)。

2.2 浮游植物細胞豐度分布及優(yōu)勢種

大潮期間,衢山島海域浮游植物細胞豐度為 2.21×104~19 637.25×104個/m3, 平 均 值 為2221.62×104個/m3。浮游植物細胞豐度高值區(qū)分布在大衢山北部黃澤山鄰近海域(D14、D15、D16、D18和D20站),該區(qū)細胞豐度平均值為9 800.82×104個/m3;浮游植物細胞豐度低值區(qū)位于大衢山至大長途島海域(S13、S14、S16、S17和S19站),平均值僅為17.69×104個/m3(圖2a)。

圖2 大小潮期間衢山島浮游植物細胞豐度(×104個/m3)(a.大潮;b.小潮)

小潮期間,衢山島海域浮游植物細胞豐度為5.90×104~58.10×104個/m3,平均值為 29.28×104個/m3。浮游植物細胞豐度分布高值區(qū)分布在大衢山至大長途島海域(S13、S14、S16、S17和S19站),平均值高達42.28×104個/m3;浮游植物細胞豐度低值區(qū)位于調(diào)查海域西北部(D02、D05、D10、D14和D15站位附近),平均值僅為17.14×104個/m3(圖2b)。

本次調(diào)查,衢山島秋季大潮期間浮游植物的絕對優(yōu)勢種為中肋骨條藻(Y=0.987 2),這與魏娜等對舟山漁場海域的研究結(jié)果是相符合的。而本次調(diào)查區(qū)分了大小潮,小潮期間其優(yōu)勢種為中肋骨條藻、瓊氏圓篩藻、整齊圓篩藻等。將大潮期間優(yōu)勢種前兩位,小潮期間優(yōu)勢種前五位列于表1。

表1 調(diào)查站位浮游植物優(yōu)勢種

本次調(diào)查海域浮游植物的數(shù)量分布和變化具有顯著的潮周期變化特點,表現(xiàn)在大潮期間浮游植物種類和細胞豐度明顯高于小潮期。大潮期間,細胞豐度的高值區(qū)集中于衢山島北部的D14、D15、D16、D18和D20站,而小潮期間,細胞豐度的高值區(qū)分布較為平均,且浮游植物的優(yōu)勢種較為多樣。

2.3 群落多樣性分析

大潮期間調(diào)查區(qū)浮游植物的多樣性指數(shù)介于0.06~2.18,平均值為0.65,最低值出現(xiàn)在D20、D07、D16站;群落均勻度指數(shù)介于0.02~0.69,平均值為0.20。小潮期間此海域浮游植物的多樣性指數(shù)介于0.49~1.74,平均值為1.10,最低值出現(xiàn)在S16站;群落均勻度指數(shù)介于0.17~0.57,平均值為0.35。調(diào)查海域浮游植物的香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)列于表2。

2.4 群落聚類分析

分別對大小潮23個站位的浮游植物進行Cluster聚類(圖3、圖4)。Cluster結(jié)果以40%的群落結(jié)構(gòu)相似性來劃分,則23個站位大潮期間可分為5組,其中D14、D16、D20、D18、D15分為一組,S19和S14 各為一組,S17、S11、S16、D11、S13、S08 分為一組,其余站位分為一組;小潮期間可分為4組,其中S17和D10各為一組,D02、S03、S14、S06、S11、D14、D12分為一組,其余站位分為一組。

表2 大小潮期間衢山島海域浮游植物群落生物多樣性指數(shù)

圖3 大潮期間衢山島海域浮游植物群落的聚類圖

圖4 小潮期間衢山島海域浮游植物群落的聚類圖

大潮期間,群落相似性呈明顯斑塊分布,D14、D16、D20、D18、D15 5個站位是浮游植物細胞豐度的高值區(qū),位于衢山島的北部,S19和S14雖在聚類中分屬不同的類群,但都是浮游植物細胞豐度的低值區(qū),且位于衢山島的東南部;小潮期間,群落相似性分布的規(guī)律性不明顯。由此可見,潮汐對浮游植物的種類組成和細胞豐度都有著顯著影響。

2.5 衢山島海域水質(zhì)情況

大潮期間,衢山島海域無機氮分布情況為衢山島北部高于南部(圖5a),平均濃度為0.81 mg/L,最高值位于D16站位,達1.11 mg/L;無機磷含量分布較為均勻(圖5b),平均濃度為0.04 mg/L。

小潮期間,無機氮分布同樣為衢山島北部海域稍高于南部(圖5c),平均濃度為1.04 mg/L,最高值位于D10站位,達1.18 mg/L;無機磷含量與大潮期無較大差異(圖5d),平均值為0.04 mg/L。

根據(jù)中華人民共和國海水水質(zhì)標準(GB 3097-1997),衢山島海域無機氮含量遠遠超過四類水標準(無機氮<0.50 mg/L),活性磷酸鹽含量也僅僅是三類水范圍。由此可見,衢山島海域富營養(yǎng)化程度較為嚴重。

在本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn),大小潮對衢山海域的溫度、鹽度、pH影響極小,無機氮和活性磷酸鹽的含量在大小潮期間的差異也并不顯著,但是懸浮物濃度差異卻極為明顯。大潮期間,衢山島海域懸浮物濃度平均值為464.02 mg/L,而小潮期懸浮物平均濃度僅為35.16 mg/L。故僅選取無機氮、活性磷酸鹽及懸浮物3個參數(shù)與浮游植物豐度做相關(guān)性分析。結(jié)果表明(表3),衢山島海域浮游植物豐度與無機氮、無機磷含量無顯著相關(guān)關(guān)系,但與懸浮物濃度呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。

表3 大小潮期間浮游植物豐度與環(huán)境因子相關(guān)系數(shù)

3 討論

3.1 浮游植物群落與水團、營養(yǎng)鹽等環(huán)境因子的關(guān)系

衢山島附近海域至少存在3個主要水團,分別為江浙沿岸水、臺灣暖流表層水和黃?;旌纤◤垎埖?,2007)。江浙沿岸水低溫低鹽,而臺灣暖流則是高溫高鹽,寒暖流在此交匯,使得此區(qū)域溫度適宜,非常適合浮游植物的生長,從而為漁場的形成創(chuàng)造了良好條件。

本海域營養(yǎng)鹽的來源一方面是由于長江徑流攜帶大量陸源營養(yǎng)物質(zhì),另一方面臺灣暖流的入侵也為本海域提供了磷酸鹽的補充(Chung et al,1999),因而營養(yǎng)鹽并不是該海域浮游植物生長的限制因子。大潮期間,調(diào)查海域水體渾濁,透明度低,水環(huán)境條件極不穩(wěn)定,多數(shù)種類很難繁殖生長,但是中肋骨條藻卻占據(jù)了細胞豐度98%的比例,說明中肋骨條藻適宜偏淡水低鹽環(huán)境,尤其是在徑流量偏大水域(唐峰華等,2010)。

根據(jù)文獻資料(徐兆禮 等,1999;楊世民,2006;王全喜等,2008)及水團因素,將調(diào)查區(qū)浮游植物分為:(1)近岸種,代表種為中肋骨條藻Skeletoema costatum和瓊氏圓篩藻Coscinodiscus joneianus以及伏氏海線藻 Thalassionema frauenfeldii等,在此次調(diào)查出現(xiàn)的浮游植物中,這些種類是數(shù)量上具有舉足輕重的優(yōu)勢種;(2)淡水種,代表性種為黃絲藻Triboneema sp.、顫藻Oscillatoria sp.、具孔盤星藻Pediastrum clathratum、單角盤星藻Pediastrum simplex等。衢山島海域位于長江沖淡水的稀釋區(qū)域,這些淡水種主要由長江徑流輸入,但秋季為長江平水期,故本類浮游植物出現(xiàn)數(shù)量均不大;(3)外海高鹽種,代表種為虹彩圓篩藻Coscinodiscus oculus-iridis、筆尖形根管藻Rhizosolenia styliformis、密連角毛藻Chaetoceros densus等,本類群則由外海水攜帶而來。

3.2 浮游植物多樣性分析

浮游植物群落的香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)可以作為評價環(huán)境質(zhì)量的依據(jù)(陳碧鵑等,2001)。物種組成的多少及每個物種個體數(shù)量是衡量生物群落多樣性的基礎(chǔ),且各個物種間的均勻程度也是衡量多樣性的重要因素(Magurran,1988)。《水生生物監(jiān)測手冊》(國家環(huán)保局水生生物監(jiān)測手冊編委會,1993)中指出,當0<H′<1時,表明水體受到人為的重度影響;當H′=1~3時,表明水體受到人為的中度影響。此外,實踐應用中,當均勻度J>0.3時,表明海區(qū)內(nèi)浮游植物的多樣性較好(馬建新等,2002)?,F(xiàn)取H′<1且J<0.3作為多樣性較差的標準對各站位進行綜合評價:大潮期間,除 S13、S17、S19、S14、S08、D05 6 個站外,其他站位的多樣性均較低;小潮期間,群落的多樣性較大潮有所好轉(zhuǎn),只有S13、S19、S16、S14、S06、D20、D18、D11、D07站位多樣性水平較低。當優(yōu)勢種較多,或無優(yōu)勢性特別突出的種類,此時浮游植物群落結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的(Pinckney et al,1998),所以,小潮期衢山島海域浮游植物群落穩(wěn)定性優(yōu)于大潮期。

3.3 潮周期對浮游植物群落的影響

衢山島海域浮游植物的種類和細胞豐度具有明顯的潮周期變化特征,大潮期間浮游植物種類以及細胞豐度均大于小潮期,且大潮期間浮游植物總量斑塊分布現(xiàn)象比小潮期間明顯。衢山島所處海域位于以強潮和流作用為主要特點的強動力環(huán)境中,漲、落潮歷時受到長江和錢塘江入海徑流的顯著影響(陳沈良,2000),水動力實際上對本海區(qū)浮游植物的分布起著一種輸移和聚集的作用(顧新根等,1995)。大潮期潮流急、流量大,在此潮流作用下位于外海浮游植物向近岸擴展,而小潮期間潮流流速相對較緩,此時浮游植物隨水流向外海擴散,由此導致了浮游植物在大小潮期間數(shù)量的差異。

4 結(jié)論

(1)大、小潮期間衢山島海域共鑒定出浮游植物7門180種。其中,硅藻133種,占總種數(shù)的73.89%,是衢山島海域浮游植物群落的主要類群;甲藻38種,占總種數(shù)的28.50%;藍藻4種,綠藻和金藻各2種,黃藻和裸藻各1種。大潮期浮游植物種類數(shù)大于小潮期。

(2)大潮期間,衢山島海域浮游植物平均細胞豐度為2 221.62×104個/m3,中肋骨條藻為絕對優(yōu)勢種;小潮期間,浮游植物平均細胞豐度為29.28×104個/m3,此時出現(xiàn)了中肋骨條藻、瓊氏圓篩藻、整齊圓篩藻、東海原甲藻等較為多樣的優(yōu)勢種。

(3)大潮期間,衢山島海域的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)的均值分別為0.65、0.20、2.56;而小潮期間,其三大指數(shù)的均值分別為1.10、0.35、2.75。因此總體來說,衢山島海域小潮期間的生物多樣性和豐富度尚好,群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。但大潮期間的生物多樣性較差。

(4)通過聚類分析,大潮期間衢山島海域浮游植物群落可以分為5個類群。小潮期間可以分為4個類群。不同類群之間差異性顯著。

(5)影響衢山島海域浮游植物種類和數(shù)量分布的決定性因素是潮汐,光照是影響浮游植物豐度的重要因素,而營養(yǎng)鹽并沒有成為該海域浮游植物生長的限制因子。

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