潘 俊 于 非① 李超倫 司廣成 李 征 刁新源 程方平 金 鑫 任 強(qiáng),

(1. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所環(huán)境工程中心 青島 266071; 2. 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 中國(guó)科學(xué)院海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266071; 3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

黃海是一個(gè)三面環(huán)陸地的半封閉陸架淺海, 其中央海槽水深一般在50—80m(秦蘊(yùn)珊等, 1989)。黃海冷水團(tuán)是引人關(guān)注的物理海洋學(xué)現(xiàn)象, 20世紀(jì)50年代以來(lái), 已有國(guó)內(nèi)外海洋學(xué)者尤其是中國(guó)學(xué)者對(duì)該現(xiàn)象展開(kāi)了大量的考察和研究(赫崇本等, 1959; 趙保仁, 1987; 袁業(yè)立等, 1993; 蘇紀(jì)蘭等, 1995; 于非等,2006)。黃海冷水團(tuán)中化學(xué)、生物和水文等因子具有非常明顯的層化結(jié)構(gòu)(韋欽勝等, 2010), 南黃海是研究浮游生物分布及其與環(huán)境因子相互關(guān)系的理想海區(qū)。

在浮游動(dòng)物的100多年的研究歷史中, 浮游生物野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查手段在不斷地發(fā)展和完善。20世紀(jì)40年代, 浮游生物連續(xù)采樣記錄儀(CPR)得到應(yīng)用; 70年代出現(xiàn)了MOCNESS、BIONESS的分層采樣技術(shù);1980年以后, 隨著海洋觀測(cè)和研究技術(shù)的發(fā)展, 出現(xiàn)了浮游生物可視記錄儀(VPR)、光學(xué)浮游生物計(jì)數(shù)器(OPC)、聲波掃描觀測(cè)技術(shù)、遙控深潛器(ROV)等一系列技術(shù)(劉鎮(zhèn)盛, 2013); 新世紀(jì)以來(lái)涌現(xiàn)了激光浮游生物計(jì)數(shù)儀(LOPC)、水下圖像剖面儀(UVP)、浮游動(dòng)物圖像掃描儀(Zooscan)等。這些儀器的投入使用,有效地促進(jìn)了浮游動(dòng)物研究的發(fā)展。

LOPC(Laser optical plankton counter)是一種新型的激光型光學(xué)浮游生物計(jì)數(shù)儀, 它采用窄激光束(1mm厚)作為激發(fā)光源、進(jìn)水口尺寸為7cm×7cm。該儀器具有以下特點(diǎn): (1)最高計(jì)數(shù)顆粒濃度高, 能滿足大部分情況下海洋浮游動(dòng)物調(diào)查的需要; (2)計(jì)數(shù)粒級(jí)范圍大, 檢測(cè)ESD(Equivalent spherical diameter,等效球形粒徑)值區(qū)間在100—35000μm, 涵蓋近海常見(jiàn)的小型到大型浮游生物; (3)可以在走航中(最高拖速為8m/s)使用, 用于野外調(diào)查實(shí)時(shí)測(cè)算海洋浮游生物在不同深度的豐度分布情況; (4)準(zhǔn)確率高: LOPC與網(wǎng)樣(網(wǎng)目孔徑大小為75μm)的浮游動(dòng)物的豐度分析呈線性關(guān)系: 針對(duì)不同粒徑大小的浮游動(dòng)物, LOPC與網(wǎng)采樣品兩者之間的相關(guān)系數(shù)r的范圍在0.8—0.94(Hermanet al, 2004)。

LOPC可附加于多種搭載平臺(tái), 如浮游生物采樣網(wǎng)(Hermanet al, 2006)、MVP(Hermanet al, 1998)、Batfish(Hermanet al, 2004)、浮標(biāo)(Petriket al, 2013)。MVP(Moving vessel profiler), 是一個(gè)拖拽走航式海水剖面測(cè)量系統(tǒng)(Brooke Ocean Technology, 2010)。它相當(dāng)于一個(gè)自由落體拖體(流線型)可集成CTD、濁度、葉綠素等探頭, 并可集成激光型光學(xué)浮游生物計(jì)數(shù)儀(LOPC)。母船航速12kn以內(nèi)航行時(shí)MVP系統(tǒng)均能正常工作, 其中在10kn的船速下MVP拖體下降速度最大能達(dá)到3—4m/s, 到達(dá)設(shè)定好的深度之后,系統(tǒng)自動(dòng)停止下降, 然后開(kāi)始回收至表層(圖1)。

目前, 國(guó)外已廣泛應(yīng)用LOPC來(lái)研究浮游動(dòng)物在海洋中的實(shí)時(shí)分布, 并成功應(yīng)用在多種海洋環(huán)境中:在近海(Petriket al, 2013)、海灣(Hermanet al, 2004;Hermanet al, 2006)、亞寒帶大洋(Gaardstedet al,2010)、極地(Trudnowskaet al, 2012; Basedowet al,2014)以及人類影響下的湖泊、河口環(huán)境(Finlayet al,2007; Yuristaet al, 2009), 均有報(bào)道。

圖1 移動(dòng)船載溫鹽剖面儀工作示意圖Fig.1 The principle of MVP working

圖2 移動(dòng)船載溫鹽剖面儀集成激光型光學(xué)浮游生物計(jì)數(shù)儀示意圖(引自Herman等, 1998)Fig.2 The MVP aluminum fish with split halves opened illustrating the Laser-OPC (after Herman et al, 1998)

我國(guó)在南黃海對(duì)浮游動(dòng)物開(kāi)展過(guò)長(zhǎng)期調(diào)查, 也有對(duì)浮游動(dòng)物垂直分布的報(bào)道, 但都局限在定點(diǎn)觀測(cè)(左濤等, 2004; 張芳等, 2005)。LOPC是研究浮游動(dòng)物垂直分布的理想儀器, 本研究選35°N斷面的浮游動(dòng)物作為研究對(duì)象, 該斷面處于南黃海的中部, 跨度較大, 夏季大部分海域處在黃海冷水團(tuán)之中(左濤等, 2004; Sunet al, 2010)。

本研究依托2012年7月份中國(guó)科學(xué)院海洋研究所開(kāi)放航次, 將LOPC集成在MVP上(圖2), 利用LOPC的觀測(cè)資料分析南黃海冷水域35°N斷面浮游生物特別是浮游動(dòng)物水平和垂直分布, 并探討浮游動(dòng)物分布與環(huán)境因子之間的相互關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間及地點(diǎn)

2012年7月隨“科學(xué)三號(hào)”海洋科考船對(duì)南黃海和東海進(jìn)行調(diào)查, 在7月27日18點(diǎn)開(kāi)始35°N斷面MVP-LOPC走航觀測(cè), 自東向西(124°E—121°E)至次日14點(diǎn)(圖3), 采樣時(shí)間約為20小時(shí), 在船速10kn運(yùn)動(dòng)下設(shè)置采樣間隔約為3分鐘, 獲得高時(shí)空分辨率(1.5km/剖面)資料, 調(diào)查海域的水深范圍在30—75m(設(shè)置離底10m時(shí)儀器停止下降并立即回收)。

圖3 35°N斷面下降剖面(紅點(diǎn): 網(wǎng)樣采集站位)Fig.3 The descending profile of 35°N section (red dots indicate net sampling stations)

1.2 數(shù)據(jù)采集及浮游動(dòng)物網(wǎng)樣采集

LOPC集成在MVP拖體中, 由MVP的甲板單元一同控制, MVP和LOPC集成的系統(tǒng)從自由落體開(kāi)始到回收至預(yù)定深度就完成了一個(gè)剖面的測(cè)量過(guò)程,每個(gè)剖面的數(shù)據(jù)均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄保存。計(jì)算機(jī)根據(jù)拖體的離底高度、出纜長(zhǎng)度和壓力值等多項(xiàng)指標(biāo)同步介入水深和定位信息, 避免MVP在工作過(guò)程中觸底, LOPC、CTD、GPS數(shù)據(jù)獲取頻率分別為是2Hz、25Hz、1Hz, 實(shí)時(shí)傳送到隨船的電腦。LOPC以光電信號(hào)處理后, 形成數(shù)字信息, 最終通過(guò)計(jì)算機(jī)輸出顆粒的大小(以ESD表示)和數(shù)量(Brooke Ocean Technology, 2010)。與此同時(shí)本航次從124°E開(kāi)始自東向西每隔30kn, 使用中型浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)口面積0.2m2, 網(wǎng)長(zhǎng)270cm, 篩絹孔徑160μm)進(jìn)行浮游動(dòng)物定點(diǎn)采樣,拖網(wǎng)方式按照國(guó)家海洋調(diào)查規(guī)范(GB/T 12763.6-2007)進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 LOPC所得數(shù)據(jù)處理 利用MATLAB軟件進(jìn)行編程, 將標(biāo)準(zhǔn)輸出格式數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分析, 所有的數(shù)據(jù)的顯示時(shí)間間隔統(tǒng)一為1s, 根據(jù)顆粒物的數(shù)量和計(jì)算出的每秒下降速度等數(shù)據(jù)求出每秒通過(guò)LOPC采樣通道的水柱體積及豐度。按照生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法, 使用MATLAB軟件進(jìn)行相關(guān)性分析(溫度與LOPC豐度相關(guān)性), 得出Pearson相關(guān)系數(shù)r(P＜0.05),計(jì)算公式如下:

其中, Abu: 豐度, 單位ind/m3; Tol: 個(gè)數(shù);V: 體積,單位m3; S: LOPC進(jìn)水框表面積0.0049m2;H: 下降水深, 單位m。

為更好地反映35°N斷面浮游動(dòng)物的水平和垂直分布, 盡量減少浮游植物、氣泡及雜質(zhì)顆粒等對(duì)儀器采集的干擾, 選取5m層以下、顆粒物的檢測(cè)ESD值范圍在200—35000μm的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(孫松等, 2012;Petriket al, 2013), 同時(shí)由于下降過(guò)程中拖體近似于垂直下降, 比上升過(guò)程能更好地反映浮游動(dòng)物垂直分布態(tài)勢(shì)。本文僅分析約230個(gè)下降剖面(圖3)。

1.3.2 網(wǎng)采浮游動(dòng)物計(jì)數(shù)及與LOPC數(shù)據(jù)的比較

將網(wǎng)采樣品倒入浮游生物計(jì)數(shù)框中, 于體視顯微鏡下鏡檢計(jì)數(shù)。使用MATLAB軟件編程將7個(gè)站位的網(wǎng)采樣品的豐度與選取靠近該網(wǎng)采站位最近的LOPC垂直剖面所得不同大小粒徑的顆粒物豐度進(jìn)行比對(duì), 查找兩者的相關(guān)性。取不同ESD下限(最低為200μm, 以15μm/次依次增加), 將大于該值的所有粒子進(jìn)行累計(jì), 與網(wǎng)采樣品的豐度做相關(guān)性分析。由于網(wǎng)采的樣本數(shù)量較少(7個(gè)采樣站), 需要做校正分析(王梓坤, 1976), 計(jì)算公式為式(5), 同時(shí)需要相關(guān)系數(shù)rk＞0.6664(k表示修正)才能體現(xiàn)顯著正相關(guān)(P＜0.05)。由于網(wǎng)采樣品的豐度是對(duì)整個(gè)水柱體的浮游動(dòng)物取平均值, 故與LOPC顆粒物的豐度垂直分布進(jìn)行比對(duì), 而LOPC的顆粒物豐度的水平分布僅是對(duì)儀器自身獲取數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析。

(rk: 無(wú)偏相關(guān)系數(shù);r: Pearson相關(guān)系數(shù);n: 樣本量)

2 結(jié)果

2.1 豐度水平分布

南黃海35°N海域斷面上LOPC拖行的水深范圍在30—75m, 選取整個(gè)調(diào)查斷面的LOPC獲取數(shù)據(jù)中的5—30m之間的水層來(lái)分析。檢測(cè)顆粒物的豐度范圍在(1.58—7.45)×104ind/m3, 121°E到121.5°E出現(xiàn)豐度高值區(qū), 最高值在121.4°E附近; 自121.5°E到122°E, 豐度先降低然后升高再逐漸降低。122°E以東豐度分布的總體趨勢(shì)是降低的, 顆粒物豐度的低值區(qū)主要分布在123.6°E東側(cè)(圖4)。

圖4 35°N斷面顆粒物豐度水平分布(a: 散點(diǎn)圖; b: 折線圖)Fig.4 The abundance of horizontal distribution particles of 35°N section

2.2 豐度垂直分布及調(diào)查海區(qū)的溫度、葉綠素分布情況

整個(gè)斷面顆粒物平均豐度垂直分布范圍為5.6×103—1.8×105ind/m3, 顆粒物數(shù)量較多且整體較均勻, 多出現(xiàn)在溫躍層以下; 低溫冷水層數(shù)量較低, 到近底層數(shù)量有增多的趨勢(shì)(圖5)。

圖5 35°N斷面顆粒物豐度垂直情況分布 (單位: individuals/m3, 黑線2×104, 黃線5×104, 藍(lán)線9×104)Fig.5 Vertical distributions of Abundance in section 35°N

本次調(diào)查在35°N斷面的深水區(qū)水溫垂直分布基本上呈現(xiàn)3層結(jié)構(gòu): 約10m以淺為上混合均勻?qū)? 水溫都大于22°C(圖6); 其下水溫隨水深增加迅速遞減,并大致在10—20m深度間形成溫躍層, 強(qiáng)躍層區(qū)的躍層厚度淺而薄約10m左右; 躍層以下為垂直分布較均勻的低溫冷水團(tuán)。

夏季, 溫躍層附近存在Chla最大值現(xiàn)象(＞1.5mg/m3),其范圍從深水域一直伸展到冷水團(tuán)邊界附近, 該現(xiàn)象作為浮游植物對(duì)海區(qū)的光照、營(yíng)養(yǎng)鹽、水文等環(huán)境條件共同作用的響應(yīng)。冷水域深水區(qū)中的Chla含量較低(圖7)。

圖6 35°N斷面等溫線Fig.6 The thermocline at 35°N section

圖7 35°N斷面葉綠素a分布Fig.7 Vertical distributions of Chl a at 35°N in Summer

2.3 LOPC與網(wǎng)樣對(duì)比

將LOPC垂直剖面數(shù)據(jù)與網(wǎng)采樣品的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 根據(jù)所取不同ESD下限(最低為200μm), 將大于該值的所有粒子進(jìn)行累計(jì), 與網(wǎng)采樣品的豐度做相關(guān)性分析, 并將結(jié)果作圖(圖8、9)。由圖可知, LOPC在480μm以上檢測(cè)的顆粒物的豐度與網(wǎng)樣中同粒徑范圍的浮游動(dòng)物(Huoet al, 2012)—中華哲水蚤(Calanus sinicus)的I-V期幼體、C5期及其成體; 也有少量的個(gè)體較大的雙刺紡錘水蚤(Acartia bifilosa)、小擬哲水蚤(Paracalanus parvus); 磷蝦類的太平洋磷蝦(Euphausia pacifica)及毛顎類的強(qiáng)壯箭蟲(Sagittacrassa)之間豐度具有較好的相關(guān)性(r＞0.67)。說(shuō)明LOPC在檢測(cè)480μm以上的顆粒物中浮游動(dòng)物比例較大。

圖8 LOPC跟網(wǎng)采樣品數(shù)據(jù)相關(guān)性系數(shù)r與LOPC的粒徑大小的線性相關(guān)Fig. 8 Correlation coefficient (r) in grain size between the net sampling and LOPC

圖9 LOPC (480μm)與網(wǎng)采樣品豐度相關(guān)性分析Fig. 9 Correlation in zooplankton count between net sampling and LOPC at size of 480μm

3 討論

3.1 LOPC測(cè)量結(jié)果可靠性

國(guó)外多位學(xué)者針對(duì)LOPC與其它浮游動(dòng)物野外調(diào)查儀器做比較, 如與浮游生物采樣網(wǎng)、OPC、Wider LOPC、Multinet、Video Plankton Recorder均做過(guò)兩兩之間的數(shù)據(jù)分析。Herman等(2006)在加拿大St.Lawrence海灣通過(guò)NBSS(標(biāo)準(zhǔn)生物量譜)分析LOPC和采用浮游生物網(wǎng)采數(shù)據(jù)(網(wǎng)口寬0.5m, 網(wǎng)目孔徑大小80μm), 發(fā)現(xiàn)對(duì)在小于900μm的浮游動(dòng)物中兩者吻合性較高(斜率大于0.7), 說(shuō)明LOPC采集的顆粒物的組成較大比例(超過(guò)69%)是浮游動(dòng)物。另有研究表明,在冬季挪威北部海岸中使用LOPC和Multinet發(fā)現(xiàn)在900—1500μm兩者之間誤差小, 然而, LOPC在節(jié)省船時(shí)、獲取數(shù)據(jù)快速分析及結(jié)合水文因素的緊密度等方面更具優(yōu)勢(shì)(Gaardstedet al, 2010), 目前已經(jīng)成熟地運(yùn)用在大尺度范圍內(nèi)的海洋浮游生物, 特別是浮游動(dòng)物的豐度及分布情況調(diào)查中(Basedowet al,2012)。

然而需要注意, LOPC記錄的顆粒物并不僅代表浮游動(dòng)物, 其測(cè)量的誤差主要來(lái)源于非生物成分(雜質(zhì)、氣泡)和生物成分(海雪、較大型的浮游植物)等因素的干擾。由于LOPC的設(shè)計(jì)思路所限, 儀器無(wú)法對(duì)采集的顆粒物進(jìn)行分類。南黃海35°N斷面深水區(qū)是冷渦泥質(zhì)區(qū)域, 存在懸浮體濃度高值區(qū)(韋欽勝,2012), 對(duì)發(fā)生絮凝作用而粒度粗化的顆粒物(較大的浮游植物、海洋雪花及海洋碎屑)儀器統(tǒng)一當(dāng)成浮游動(dòng)物進(jìn)行計(jì)數(shù); 根據(jù)LOPC的設(shè)計(jì)原理可以看出測(cè)出的粒徑大小(ESD)僅與顆粒所遮擋的光線量有關(guān), 除重合現(xiàn)象外, 生物的透明度、形狀及其在光道中的方向都可能會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確度(李征, 2008)。本文選取200μm以上計(jì)數(shù)個(gè)體進(jìn)行分析, 目的是盡可能減少儀器的檢測(cè)干擾因素, 同時(shí)LOPC無(wú)法鑒別進(jìn)入采樣通道的浮游動(dòng)物的存活狀態(tài), 對(duì)活體浮游動(dòng)物和浮游動(dòng)物的殘?bào)w一并計(jì)數(shù)。這也將使得LOPC所得數(shù)據(jù)高于鏡檢計(jì)數(shù)結(jié)果。

結(jié)合本航次的常規(guī)調(diào)查站的網(wǎng)采數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助分析, 如121.5°E浮游生物中網(wǎng)采集的樣品進(jìn)行分析,浮游動(dòng)物豐度(含夜光蟲)在2.3×104ind/m3, 優(yōu)勢(shì)種為中華哲水蚤、小擬哲水蚤、強(qiáng)壯箭蟲, 夜光蟲豐度最高, 而使用LOPC測(cè)定顆粒物的豐度在1.94—9.58×104ind/m3, 較網(wǎng)采的豐度高。

另一方面, 本次調(diào)查L(zhǎng)OPC集成在MVP中使用,而不是集成在浮游動(dòng)物拖網(wǎng)中進(jìn)行采樣, 同時(shí)采用了傳統(tǒng)調(diào)查所得的浮游動(dòng)物網(wǎng)樣, 固定保存進(jìn)行鏡檢分析后, 與之進(jìn)行比對(duì)。兩種調(diào)查方式的不同也造成了一定差異。首先, 本航次網(wǎng)采樣品經(jīng)過(guò)近20個(gè)月的保存后進(jìn)行分析, 不可避免地會(huì)有細(xì)胞破裂、體液損失以及個(gè)體組分的浸出等多種會(huì)導(dǎo)致數(shù)量、生物量變化的情形出現(xiàn)(Bottgeret al, 1986), 經(jīng)過(guò)固定的樣品所包含的個(gè)體信息可能與浮游動(dòng)物活體有相當(dāng)?shù)某鋈?Omori, 1978; Williamset al, 1982); 另一方面,一些易碎的生物體捕集效率較低, 在網(wǎng)中被破壞而不被鏡檢計(jì)數(shù), 導(dǎo)致網(wǎng)采樣品鏡檢結(jié)果數(shù)據(jù)偏小(Gallienneet al, 2001)。其次, 對(duì)網(wǎng)采浮游動(dòng)物樣品進(jìn)行分析, 浮游動(dòng)物在垂直方向的分布可能具有不均勻性。王榮等(2002)指出浮游動(dòng)物在實(shí)際海域中斑塊分布的特點(diǎn), 局部水層或水塊的豐度達(dá)到104ind/m3或者105ind/m3都是可能的。浮游動(dòng)物的斑塊分布, 增加了兩種取樣方法對(duì)比的不確定性。今后可以結(jié)合浮游動(dòng)物垂直分層采樣進(jìn)一步驗(yàn)證LOPC與網(wǎng)采浮游動(dòng)物的豐度的比例, 更好地校正LOPC高估浮游動(dòng)物豐度的誤差。最后, 由本文圖3可知, 為保證儀器安全及減少干擾因素, LOPC下降剖面選取水深5m層以下、離底10m層以上水體; 而浮游動(dòng)物網(wǎng)樣則為自底到海表面垂直拖網(wǎng)。實(shí)際測(cè)量范圍的差異也會(huì)對(duì)兩種方法所得數(shù)據(jù)的相關(guān)性造成干擾。

盡管存在以上種種不足, LOPC的測(cè)量結(jié)果與網(wǎng)樣鏡檢計(jì)數(shù)結(jié)果仍然存在一定相關(guān)性, 可以認(rèn)為L(zhǎng)OPC測(cè)量結(jié)果在一定程度上反映了浮游動(dòng)物豐度的真實(shí)值?？傮w上, LOPC的結(jié)果有一定的可信性, 本航次浮游動(dòng)物的豐度分布趨勢(shì)與2006年7月份齊衍萍(齊衍萍, 2008)在南黃海調(diào)查得到的浮游動(dòng)物豐度分布趨勢(shì)較一致。

3.2 LOPC數(shù)據(jù)反映浮游動(dòng)物與環(huán)境因子的關(guān)系

3.2.1 溫度與浮游動(dòng)物的關(guān)系 溫度對(duì)浮游生物的分布起了重要的作用(左濤, 2004), 黃海夏季溫躍層的存在對(duì)浮游動(dòng)物的垂直移動(dòng)具有明顯的阻隔作用(圖6)。本文使用MATLAB程序作溫度與LOPC所得顆粒物豐度分布的相關(guān)性分析, 發(fā)現(xiàn)在122°E以西表層、次表層海水中兩者的相關(guān)性吻合很好, 體現(xiàn)正相關(guān), 相關(guān)系數(shù)r＞0.9。這表明在這一區(qū)域, 浮游動(dòng)物主要分布于高溫低鹽水層即夏季表層水體; 122°E以東區(qū)域中位于黃海冷水團(tuán)中心區(qū), 由于表層溫度較高(＞27°C), 為躲避高溫的影響, 大部分浮游動(dòng)物分布在溫躍層及以下區(qū)域。LOPC顆粒物豐度反映出,斷面的底層浮游動(dòng)物豐度與溫度多為負(fù)相關(guān), 相關(guān)系數(shù)r＜–0.8, 結(jié)合對(duì)網(wǎng)采樣品分析, 中大型浮游動(dòng)物中華哲水蚤和太平洋磷蝦主要分布于低溫高鹽的水層, 如夏季溫躍層以下水體即黃海冷水團(tuán)中心區(qū), 這與LOPC測(cè)得結(jié)果基本一致。

3.2.2 葉綠素與浮游動(dòng)物的關(guān)系 葉綠素a可在一定程度反映浮游植物的分布, 本次調(diào)查中, 葉綠素a在溫躍層附近形成中層最大值(圖7), 本次調(diào)查中葉綠素a高值區(qū)也是該海域夏季歷史數(shù)據(jù)中浮游植物的數(shù)量分布較多的區(qū)域(Liuet al, 2012; 韋欽勝等,2013)。浮游動(dòng)物以植食性居多, 其數(shù)量與該水層的浮游植物分布有較大關(guān)系, 一部分浮游動(dòng)物趨向于上層餌料豐富的水體中分布。在靠近海州灣外側(cè)的121°E浮游植物數(shù)量較多, 為大量浮游動(dòng)物特別是對(duì)高繁殖率的小型浮游動(dòng)物提供適宜生存的攝食環(huán)境,這可能是LOPC測(cè)定海州灣附近顆粒物的豐度較高的原因之一。

3.2.3 水團(tuán)鋒面與浮游動(dòng)物的關(guān)系 10°C或8°C等溫線包括的區(qū)域一般被認(rèn)為是黃海冷水團(tuán)的范圍(管秉賢, 1963), 而17°C等溫線則為黃海冷水團(tuán)和周圍海水的邊界(毛漢禮等, 1964)。等溫線的分布可以反映黃海冷水團(tuán)在黃海西側(cè)的分布狀況及冷水團(tuán)邊界區(qū)域(即鋒區(qū))的位置(韋欽勝等, 2011)。在本文圖6中, 海州灣外側(cè)的強(qiáng)鋒區(qū)與該海域的表層冷水區(qū)相對(duì)應(yīng), 具有典型的鋒面特征, 此區(qū)域的浮游動(dòng)物受潮致涌升積聚在表層和近表層, 這可以合理解釋LOPC檢測(cè)到35°N斷面121°E—121.5°E海域附近表層和近表層顆粒物豐度較高的原因。

4 結(jié)論及展望

本文通過(guò)分析南黃海大部分海域處在黃海冷水團(tuán)的35°N斷面近230個(gè)垂直剖面的LOPC數(shù)據(jù)并結(jié)合同航次網(wǎng)采的浮游動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助分析, 說(shuō)明LOPC可以用于走航式高密度大范圍的浮游動(dòng)物實(shí)時(shí)觀測(cè), MVP-LOPC系統(tǒng)可以用于中國(guó)近海浮游生物特別是浮游動(dòng)物的走航大面調(diào)查、垂直分布及其生態(tài)學(xué)研究。

本研究基于LOPC實(shí)測(cè)顆粒物豐度, 對(duì)35°N斷面進(jìn)行浮游動(dòng)物的水平和垂直分布進(jìn)行分析。對(duì)顆粒物豐度和環(huán)境因子的分析證實(shí), 浮游動(dòng)物的分布與溫度、浮游植物分布、潮致涌升等因素都有一定的相關(guān)性。在今后的研究中, 如船時(shí)充裕, 可選取典型站位進(jìn)行連續(xù)站觀測(cè), 便于分析浮游動(dòng)物晝夜垂直遷移; 應(yīng)嘗試使用多種調(diào)查采樣儀器(Multinet、VPR等)及將LOPC固定在浮游動(dòng)物采樣網(wǎng)中使用, 通過(guò)以上儀器及更多的網(wǎng)樣比對(duì)資料, 進(jìn)一步提高濾除干擾因素的技術(shù)。LOPC的實(shí)用化將增加中國(guó)海域的浮游動(dòng)物分布的研究方式, 從而更好地以浮游動(dòng)物功能群的空間分布及季節(jié)變化來(lái)模擬能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。

致謝感謝中國(guó)科學(xué)院海洋研究所膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外研究站孫曉霞研究員、羅璇老師提供的本航次葉綠素的數(shù)據(jù), 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所環(huán)境工程中心孫淑慧、魏傳杰、李昂在LOPC數(shù)據(jù)處理過(guò)程中給予指導(dǎo)。

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