鄭耀洋, 江 濤, 呂淑果, 岑競(jìng)儀, 呂頌輝, 徐艷紅, 江天久

?

冬季海南島五個(gè)海灣浮游植物光合色素分布的比較研究

鄭耀洋1, 2, 江 濤2, 呂淑果3, 岑競(jìng)儀1, 呂頌輝1, 徐艷紅1, 江天久1

(1. 暨南大學(xué)赤潮與海洋生物學(xué)研究中心, 廣東廣州 510632; 2. 農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所, 山東青島 266071; 3. 海南省環(huán)境科學(xué)研究院, 海南?？?71126)

為了研究海南島周邊海灣浮游植物群落分布特征, 于2010年12月在海南島周邊5個(gè)海灣 (?？跒?、澄邁灣、洋浦-新英灣、陵水新村灣、三亞大東海) 進(jìn)行生態(tài)調(diào)查, 分析了調(diào)查區(qū)域表層水的光合色素分布特征、浮游植物群落結(jié)構(gòu)以及環(huán)境因素, 對(duì)浮游植物不同類群的影響。本次調(diào)查共檢出17種光合色素, 巖藻黃素和葉綠素是含量最高的兩種色素, 平均值分別達(dá)到0.410mg/L和0.278mg/L。CHEMTAX分析表明, 調(diào)查海灣浮游植物類群主要包括硅藻、甲藻、藍(lán)藻、青綠藻、隱藻等; 浮游植物類群以硅藻為主, 其次是隱藻與青綠藻。海南島北部3個(gè)海灣 (?？跒?、澄邁灣、洋浦－新英灣) 的硅藻比例低于南部2個(gè)海灣 (陵水新村灣、三亞大東海), 但其隱藻比例高于南部海灣。RDA結(jié)果顯示, 不同門類的浮游植物受環(huán)境因子影響的模式不同: 定鞭藻、金藻、藍(lán)藻與鹽度、溫度呈較強(qiáng)正相關(guān), 而與硅酸鹽呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān); 硅藻與鹽度、溫度呈較強(qiáng)正相關(guān), 與DIN、硅酸鹽、磷酸鹽呈負(fù)相關(guān); 甲藻、綠藻與DIN、磷酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān)并與其他環(huán)境因子相關(guān)性較小; 隱藻、青綠藻與硅酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān), 與鹽度、溫度呈極強(qiáng)負(fù)相關(guān)。

海南島; 浮游植物群落結(jié)構(gòu); 光合色素; 化學(xué)分類法

浮游植物是海洋中的主要初級(jí)生產(chǎn)者, 在生物地化循環(huán)中起重要作用。浮游植物群落結(jié)構(gòu), 包括種類及豐度、粒徑分布等, 能反映初級(jí)生產(chǎn)量及食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài), 有助于了解相關(guān)海域生態(tài)系統(tǒng)狀況。基于浮游植物的生態(tài)功能或特定特征可將浮游植物劃分為不同的功能類群(Phytoplankton Functional Types), 如根據(jù)浮游植物在生物地化循環(huán)中的作用, 可將浮游植物分為固氮浮游植物 (Nitrogen-fixers)、硅化浮游植物(Silicifiers)、鈣化浮游植物(Calcifiers)、產(chǎn)DMS浮游植物 (DMS producers) 等; 根據(jù)粒徑可以將浮游植物分為小型浮游植物(Micro-phytoplankton, >20 μm)、微型浮游植物 (Nano-phytoplankton, 2~20 μm) 和微微型浮游植物 (Pico-phytoplankton, 0.2~2 μm)[1-2]。

顯微鏡檢法是浮游植物分類鑒定的傳統(tǒng)方法, 但該法具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力、對(duì)操作者要求高等缺點(diǎn), 同時(shí)對(duì)小粒徑(如微微型和部分微型浮游植物) 和易破碎或變形的浮游植物難以進(jìn)行鑒定。近二十年來(lái), 光合色素高效液相色譜 (HPLC) 定性定量分析技術(shù)日趨完善, 浮游植物化學(xué)分類法得到了快速發(fā)展[3-4]。浮游植物化學(xué)分類法建立的基礎(chǔ)是浮游植物含有的某些光合色素具有生物標(biāo)志性, 如巖藻黃素、多甲藻素、葉綠素通常分別指示硅藻、甲藻、綠藻的存在等[5]。目前, 光合色素化學(xué)分類應(yīng)用最為成熟的方法是Mackey等建立的CHEMTAX計(jì)算模式[6]。總的來(lái)講, 浮游植物化學(xué)分類法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:(1)具有快速、高效和批量處理的特點(diǎn); (2)能夠較好地處理某些小粒徑 (如微微型和部分微型浮游植物) 或者難固定的浮游植物 (如隱藻) 等種群結(jié)構(gòu)和生物量, 從而能夠提供更加豐富的浮游植物分類特征。海南島位于東亞大陸南緣, 屬于熱帶氣候, 周邊水域廣闊, 總體水質(zhì)較好。但是由于近年海南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速, 人類活動(dòng)使部分海域水體質(zhì)量急劇降低, 導(dǎo)致一些水體交換能力弱的港灣地區(qū)出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象, 藻華時(shí)有爆發(fā)且規(guī)模有擴(kuò)大趨勢(shì)[7]。例如, 近年來(lái)海口灣因生活污水、養(yǎng)殖業(yè)及工業(yè)廢水的大量排放,導(dǎo)致水質(zhì)污染明顯加劇, 并多次發(fā)生藻華[8-9], 三亞大東海、陵水新村灣富營(yíng)養(yǎng)化狀況也有加劇趨勢(shì), 陵水新村灣分別在1996、2001和2006年曾發(fā)生程度不一的藻華, 對(duì)養(yǎng)殖業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失[10-12]。然而, 有關(guān)海南近岸海域浮游植物群落的研究工作還比較少。

本調(diào)查選取了?？跒?、澄邁灣、洋浦-新英灣、陵水新村灣、三亞大東海5個(gè)區(qū)域, 重點(diǎn)研究水體中的光合色素組成及分布狀況, 通過(guò)光合色素化學(xué)分類法分析浮游植物群落組成和豐度, 結(jié)合理化環(huán)境數(shù)據(jù), 比較研究海南島不同海域浮游植物的空間分布和環(huán)境影響因素, 為該區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與地點(diǎn)

采樣時(shí)間為2010年12月15日~30日之間。調(diào)查區(qū)域包括海口灣 (HK)、澄邁灣 (CM)、洋浦-新英灣 (YP)、陵水新村灣 (LS)、三亞大東海 (SY), 共計(jì)25個(gè)站位 (圖1)。

1.2 樣品的采集與保存

有機(jī)玻璃采水器取表層水樣 (1 m) 并經(jīng)200 μm篩絹除去大的浮游動(dòng)物和雜質(zhì), 在弱真空 (<0.03 MPa) 下經(jīng)47mm Whatman GF/F玻璃纖維膜過(guò)濾, 濾膜置于液氮, 上岸后轉(zhuǎn)移至–80℃冰箱中保存并等待進(jìn)行色素測(cè)定; 過(guò)濾水樣用于測(cè)定營(yíng)養(yǎng)鹽。磷酸鹽、溶解性無(wú)機(jī)氮 (DIN)、硅酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽分析方法參照海洋調(diào)查規(guī)范[13]。溫度、鹽度等水文指標(biāo)采用YSI (6600, 美國(guó)) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

1.3 光合色素液相色譜分析

HPLC選用Agilent 1200系列。配置包括G1311四元梯度泵、G1311自動(dòng)進(jìn)樣器、G1315C二極管陣列檢測(cè)器、Eclipse XDB C8反相柱 (150 mm×4.6 mm, 3.5 μm, Aglient Technologies公司)。所用色素標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自DHI公司 (DHI, 丹麥), 包括葉綠素(Chl)、脫鎂葉綠素(Phe)、二乙烯基葉綠素(DV chl)、葉綠素(Chl)、葉綠素c(Chlc)、葉綠素c(Chlc)、Mg DVP、多甲藻素 (Peri)、脫鎂葉綠酸(Pheide)、19’-己?；趸瘞r藻黃素 (Hex-Fuco)、19’-丁?；趸瘞r藻黃素 (But-Fuco)、巖藻黃素 (Fuco)、新葉黃素 (Neo)、青綠黃素 (Pras)、紫黃素 (Viola)、硅甲藻黃素 (Diadino)、硅藻黃素 (Diato)、別藻黃素 (Allo)、玉米黃素 (Zea)、葉黃素 (Lut)、角黃素 (Cantha)、β-胡蘿卜素 (β, β-Car)。

將樣品從–80℃冰箱取出并解凍。剪碎濾膜, 置于聚乙烯塑料離心管中, 加入3 mL 95%甲醇, 冰浴超聲處理5 min, 采用0.45 μm尼龍濾膜針筒濾器過(guò)濾。HPLC方法參照Z(yǔ)apata等[14]。

1.4 光合色素CHEMTAX分析

根據(jù)測(cè)得的色素, 加入分析的浮游植物類群包括: 青綠藻 (Prasinophytes)、甲藻 (Dinoflagellates)、隱藻 (Cryptophytes)、定鞭藻 (Haptophytes)、金藻 (Chrysophytes)、綠藻 (Chlorophytes)、藍(lán)藻 (Cyan-o-bacteria)、硅藻 (Diatoms)。CHEMTAX分析初始比值矩陣見(jiàn)表1。

表1 CHEMTAX運(yùn)行初始色素比值

1.5 診斷色素

診斷色素法是將一些特征色素作為診斷色素, 根據(jù)某一類群浮游植物相對(duì)應(yīng)的特征色素存在與否或其含量來(lái)表征浮游藻功能類群的組成結(jié)構(gòu)。診斷色素指標(biāo)計(jì)算公式見(jiàn)表2。

表2 藻類色素指標(biāo)和計(jì)算公式 (改編自Aiken等[17], Uitz等[18])

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行水體理化因素及色素單因素方差分析統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。采用CANOCO 4.5軟件, 以CHEMTAX計(jì)算得出的浮游植物Chl生物量(即不同門類浮游植物對(duì)Chl的貢獻(xiàn)量)作為物種數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余分析(RDA)。

2 結(jié)果

2.1 水體理化特征

因緯度區(qū)別, 5個(gè)海灣的水溫存在一定的差異。海南島北部3個(gè)海灣(海口灣、澄邁灣、洋浦-新英灣) 之間水溫沒(méi)有顯著性差異(>0.05), 但與南部的陵水新村灣、三亞大東海之間存在顯著性差異。5個(gè)海灣的硅酸鹽數(shù)值差異較大, 最高的是洋浦-新英灣, 其次是?？跒?。海口灣磷酸鹽濃度最高, 與其他海灣有顯著性差異(<0.05)。5個(gè)海灣的DIN差異較大, 最高的是海口灣, 其次依次是澄邁灣和洋浦-新英灣, 最低的是三亞大東海。從Redfield比值 (N/P摩爾比為16︰1)[19]的角度而言, 研究海域大部分以磷限制為主, 只有三亞大東海、陵水新村的極少數(shù)站點(diǎn)存在氮限制(表3)。

表3 海南島周邊5個(gè)海灣水體指標(biāo)及代表性光合色素分布 (平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差)

注: 字母a、b、c、d表示多重比較結(jié)果: 同一行數(shù)值中標(biāo)注同樣字母的數(shù)值之間沒(méi)有顯著性差異(>0.05); N/P比值為各海灣DIN平均值和磷酸鹽平均值之比

2.2 色素分布與診斷色素指標(biāo)

本調(diào)查共檢出出色素17種, 分別是Chl、Chl、Chlc、Chlc、Peri、Fuco、But-Fuco、Hex-Fuco、Allo、Zea、Pras、Lut、Neo、Viola、Diadino、Diato和β-Car。結(jié)果表明, 不同灣的色素分布差異較大 (表3)。Fuco和Chl是含量最高的兩種色素, 平均值分別為0.410 μg/L和0.278 μg/L。由診斷色素計(jì)算得知, 海南島周邊海灣浮游植物粒徑總體而言主要為小型浮游植物占優(yōu) (占72.6%~89.9%) (圖2)。陵水新村灣分布模式與其他區(qū)域差異較大: 小型浮游植物比例平均值為89.9%, 為最高值, 微微型浮游植物比例平均值為3.4%, 為最低值。

Chl/TP (Chl對(duì)總色素的貢獻(xiàn)率) 在5個(gè)海灣中變化范圍較大 (圖3), 最高值出現(xiàn)在洋浦-新英灣 (40.7%±0.1%), 最低值出現(xiàn)在三亞大東海 (12.1%± 0.1%)。Chl/TP值有隨Chl含量的升高而升高的趨勢(shì)。緯度相近的海灣的站點(diǎn)在圖中有相近的分布 (圖3), 南部2個(gè)海灣 (陵水新村灣、三亞大東海) Chl/TP值都較低; 而北部3個(gè)海灣 (海口灣、澄邁灣、洋浦-新英灣) Chl/TP值較高。PPC/PSC最高值出現(xiàn)在洋浦-新英灣 (0.69±0.11), 最低值出現(xiàn)在陵水新村灣 (0.28±0.40)。緯度相近的海灣站點(diǎn)有相近分布, 而且更高的Chl/TP值大致對(duì)應(yīng)著更高的PPC/PSC值, 只有三亞大東海的趨勢(shì)與其他海灣不同: Chl/TP值最低, PPC/PSC值卻高于陵水新村灣。

2.3 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

海南島周邊海灣浮游植物類群以硅藻為主, 對(duì)Chl貢獻(xiàn)比例的平均值為45.6%, 其次是隱藻 (占17.1%) 與青綠藻(占16.0%), 其他藻類類群占Chl生物量比例都在10%以下, 其中綠藻的比例最小, 僅為2.7% (圖4)。不同海灣浮游植物群落結(jié)構(gòu)有較明顯的空間變化。?？跒场⒊芜~灣、洋浦-新英灣的浮游植物群落結(jié)構(gòu)較為相似, 而與陵水新村灣、三亞大東海的群落結(jié)構(gòu)不同。?？跒持饕母∮沃参镱惾阂来问枪柙?、隱藻和青綠藻, 這三者的Chl生物量比例分別為35.2%、24.6%和11.2%。澄邁灣主要浮游植物類群依次為硅藻、青綠藻和隱藻, 其Chl生物量比例分別為36.9%、26.7%和20.8%。洋浦-新英灣的浮游植物群落結(jié)構(gòu)與澄邁灣相似。三亞大東海的浮游植物類群與北部三個(gè)海灣不同, 主要浮游植物類群依次為硅藻、藍(lán)藻和隱藻, 三者Chl生物量比例分別為46.2%、13.8%和12.2%。陵水新村灣的浮游植物群落結(jié)構(gòu)較為特殊, 硅藻為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群, 比例達(dá)到64.2%, 其次是比例為10.8%的青綠藻, 其他藻類比例都較低。

2.4 RDA分析

RDA分析結(jié)果中第一、二軸的特征值分別為0.274和0.177, 物種環(huán)境相關(guān)性分別可達(dá)到0.895和0.767, 物種-環(huán)境累計(jì)百分比分別可達(dá)到55.3%和91.0%。不同門類的浮游植物受環(huán)境因子影響模式不同(圖5), 定鞭藻(Hapto)、金藻(Chryso)、藍(lán)藻(Cyano) 受環(huán)境因子影響的模式較為相近, 都與鹽度(Sali.)、溫度(Tem.)呈較強(qiáng)正相關(guān), 而與硅酸鹽(Sili.)呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān)。硅藻(Diat)與鹽度、溫度呈較強(qiáng)正相關(guān), 與DIN、硅酸鹽、磷酸鹽(Phos.)呈負(fù)相關(guān)。甲藻(Dino)、綠藻(Chloro)受環(huán)境因子影響的模式較為相近, 與DIN、磷酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān)并與其他環(huán)境因子相關(guān)性較小。隱藻(Crypto)、青綠藻(Prasino)與硅酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān), 與鹽度、溫度呈極強(qiáng)負(fù)相關(guān)。

3 討論

海南島沿岸5個(gè)海灣水體中色素種類較為豐富, 表明了浮游植物群落結(jié)構(gòu)的多樣性。Fuco通常作為硅藻的指示色素, 此外定鞭藻和金藻也含有Fuco, 但后二者的特征色素分別是Hex-Fuco與But- Fuco[6]。Fuco是海南島5個(gè)海灣水體中主要的胡蘿卜素類色素, 而Hex-Fuco和But-Fuco濃度在所有海灣中都較低, 表明Fuco主要由硅藻貢獻(xiàn)。Fuco最高值出現(xiàn)在陵水新村灣, 這表明了硅藻在陵水新村灣的大量存在。Zea通常指示了藍(lán)藻 (主要是聚球藻和原綠球藻) 的存在, 其中聚球藻主要存在于熱帶或亞熱帶的海濱區(qū)表層水, 而原綠球藻主要存在于開(kāi)闊海域[20-21]。所有海灣中均檢出Zea而未檢出原綠球藻的指示色素DV chl, 這表明Zea的主要貢獻(xiàn)者是聚球藻。青綠藻以高豐度分布在全球海域[22], 在中國(guó)沿海也有大量分布, 如膠州灣、欽州灣、長(zhǎng)江口等海域[23-25], 在本研究所有海灣水體中均檢出Pras, 指示了青綠藻在海南島周邊海域的廣泛存在。

Aiken等[26]發(fā)現(xiàn)在小型浮游植物占優(yōu)勢(shì)的海域常對(duì)應(yīng)著較高的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、Chl濃度與Chl/TP, 微微型浮游植物占優(yōu)勢(shì)的海域則對(duì)應(yīng)較低的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、Chl濃度與Chl/TP, 微型浮游植物占優(yōu)勢(shì)海域情況則介于兩者之間。這與本研究的結(jié)果部分相符: 在營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高的北部3個(gè)海灣伴隨著較高的Chl/TP, 寡營(yíng)養(yǎng)鹽的三亞大東海地區(qū)伴隨著最低的Chl濃度與Chl/TP, 而在營(yíng)養(yǎng)鹽濃度不高的臨水新村灣雖有較高的Chl濃度與小型浮游植物比例, 但其Chl/TP的值依然符合規(guī)律, 是較低的。

先前研究[27-28]發(fā)現(xiàn)浮游植物PPC/PSC值會(huì)隨光照強(qiáng)度的增加而增加。本研究結(jié)果表明, 海南島南、北部海灣PPC/PSC值隨光照強(qiáng)度的增加而增加的趨勢(shì)不明顯, 例如: 位于海南島最南端的三亞12月水平面平均輻照量高于海口[29], 而本研究中前者的PPC/PSC平均值0.45±0.14卻并不低于后者的0.44± 0.05。推測(cè)造成這種現(xiàn)象的原因是: 1) 與Barlow等[30]的研究結(jié)果對(duì)比, 本研究中的光照差距過(guò)小而不足以產(chǎn)生明顯趨勢(shì); 2) 本研究沒(méi)有考慮水體中懸浮物質(zhì)的影響。在本研究中, PPC/PSC與磷酸鹽、可溶性無(wú)機(jī)氮之間并沒(méi)有相關(guān)性(>0.05)。Barlow等[30]發(fā)現(xiàn)高PPC含量更可能出現(xiàn)在低氮含量(<0.007 μmol/L) 環(huán)境中, 這可能表明海南島近岸5海灣在非寡營(yíng)養(yǎng)條件下(平均磷酸鹽濃度為 (0.21μmol/L±0.20μmol/L),平均DIN濃度為 (8.18μmol/L±7.68μmol/L), PPC/PSC與磷酸鹽、可溶性無(wú)機(jī)氮濃度之間并沒(méi)有明顯的相關(guān)趨勢(shì)。

海南島南部海灣比北部有更低營(yíng)養(yǎng)鹽濃度, 與此形成對(duì)比的是南部的2個(gè)海灣(三亞大東海和陵水新村灣)中硅藻占類群比例更高。先前研究[31]結(jié)果表明, 相對(duì)于藍(lán)藻和鞭毛藻, 細(xì)胞較大的硅藻在較高營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的環(huán)境下更容易取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì), 本研究結(jié)果卻不符合這一規(guī)律。北部海灣具有相對(duì)較高的N︰P摩爾比, 而南部2個(gè)海灣N︰P摩爾比則相對(duì)較低(表3), 這也可能造成了南部硅藻比例較高的現(xiàn)象[32-35]。另外, 硅藻與溫度、鹽度之間存在明顯的正相關(guān), 這說(shuō)明鹽度和溫度等水文因素也是影響硅藻分布的重要因素。值得關(guān)注的是, RDA分析顯示硅藻Chl生物量與硅酸鹽濃度呈負(fù)相關(guān)(圖5)。海南島周邊5個(gè)海灣硅酸鹽相對(duì)于DIN和磷酸鹽具有較高濃度, 無(wú)明顯硅限制存在, 說(shuō)明硅酸鹽濃度不是影響硅藻分布的制約因素, 而存在別的對(duì)硅藻分布產(chǎn)生影響的環(huán)境因子, 這可能是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因。RDA結(jié)果顯示隱藻與鹽度存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 在鹽度更低的北部3個(gè)海灣, 隱藻的Chl生物量比例明顯更高。這與Chakraborty等[31]的結(jié)果相符, 隱藻在低鹽度時(shí)可能更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而藍(lán)藻Chl生物量最高值出現(xiàn)在溫度最高、DIN與磷酸鹽濃度最低的三亞大東海, 表明藍(lán)藻在貧營(yíng)養(yǎng)、水溫高的海域生長(zhǎng)狀況較好[31]。

4 結(jié)論

(1) 通過(guò)診斷色素指標(biāo)計(jì)算浮游植物粒徑分布, 可知海南島周邊浮游植物粒徑分布較為相似。所有海灣都是以小型浮游植物為主, 比例最高的是陵水新村灣。微微型浮游植物比例最高的是三亞大東海。

(2) 北部3個(gè)海灣與南部2個(gè)海灣之間浮游植物群落結(jié)構(gòu)存在差異。在所有5個(gè)調(diào)查海灣都以硅藻占優(yōu)勢(shì)為主, 甲藻比例較小, 隱藻在海南島北部的3個(gè)海灣占有相對(duì)較大的比例。在調(diào)查海灣中還分布有青綠藻、藍(lán)藻、隱藻等類群的浮游植物。

(3) RDA結(jié)果顯示, 不同門類的浮游植物受環(huán)境因子影響的模式不同: 定鞭藻、金藻、藍(lán)藻與鹽度、溫度呈較強(qiáng)正相關(guān), 而與硅酸鹽呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān); 硅藻與鹽度、溫度呈較強(qiáng)正相關(guān), 與DIN、硅酸鹽、磷酸鹽呈負(fù)相關(guān); 甲藻、綠藻與DIN、磷酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān)并與其他環(huán)境因子相關(guān)性較小; 隱藻、青綠藻與硅酸鹽呈較強(qiáng)正相關(guān), 與鹽度、溫度呈極強(qiáng)負(fù)相關(guān)。

(4) 本研究分析了葉綠素含量與2個(gè)色素指標(biāo) (Chl/TP、PSC/TC)的關(guān)系, 發(fā)現(xiàn)葉綠素對(duì)總色素的貢獻(xiàn)率隨葉綠素含量的提高有提高的趨勢(shì)。南部2個(gè)海灣的Chl/TP值、PPC/PSC值較低; 而北部3個(gè)海灣數(shù)值較高。

[1] Queue C L, Harrison S P, Prentice I C, et al. Ecosystem dynamics based on plankton functional types for global ocean biogeochemistry models[J]. Global Change Biology, 2005, (11): 2016-2040.

[2] Nair A, Sathyendranath S, Platt T, et al. Remote sensing of phytoplankton functional types[J]. Remote Sensing of Environment, 2008, 112(8): 3366-3375.

[3] Wong Chu Kwan, Wong Chong Kim. HPLC pigment analysis of marine phytoplankton during a red tide occurrence in Tolo Harbour, Hong Kong[J]. Chemosphere, 2003, 52(9): 1633-1640.

[4] 胡俊, 柳欣, 王磊, 等. 應(yīng)用反相高效液相色譜定性和定量浮游植物光合色素[J]. 海洋科學(xué), 2011, 35(11): 19-28. Hu Jun, Liu Xin, Wang Lei, et al. RP-HPLC determination of photosynthetic pigments[J]. Marine Sciences, 2011, 35(11): 19-28.

[5] Moreno D V, Marrero J P, Morales J, et al. Phytoplankton functional community structure in Argentinian continental shelf determined by HPLC pigment signatures[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2012, 100: 72-81.

[6] Mackey M D, Mackey D J, Higgins H W, et al. CHEMTAX - a program for estimating class abundances from chemical markers: application to HPLC measurements of phytoplankton[J]. Marine Ecology Progress, 1996, 144: 265-283.

[7] 石?，? 海南島沿岸海洋災(zāi)害特征及防御對(duì)策[J]. 海洋開(kāi)發(fā)與管理, 2013, (12): 70-75.Shi Haiying. Coastal marine disaster characteristics and preventing strategies in Hainan island[J]. Ocean Development and Management, 2013, (12): 70-75.

[8] 陳春華, 王路, 王道儒. ?？跒承阌⒃?chǎng)水質(zhì)狀況及其影響機(jī)制分析[J]. 海洋學(xué)報(bào), 1996, 18(3): 45-52. Chen Chunhua, Wang Lu, Wang Daoru. Water quality and influencing mechanism analysis of Xiuying Seawater Baths in Haikou Bay[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1996, 18(3): 45-52.

[9] 王彬, 張妍妍. ?？谑泻０毒€入海排放口污染源調(diào)查與分析[J]. 黑龍江環(huán)境通報(bào), 2011, 35(4): 87-92. Wang Bin, Zhang Yanyan. Pollution source survey and analysis of sea outfall along coastline in Haikou City[J]. Heilongjiang Enviromental Journal, 2011, 35(4): 87-92.

[10] 李巧香, 黃文國(guó), 周永召. 新村港水體富營(yíng)養(yǎng)化與赤潮發(fā)生的初步研究[J]. 海洋湖沼通報(bào), 2010, (4): 9-15. Li Qiaoxiang, Huang Wenguo, Zhou Yongzhao. A preliminary study of eutrophication and occurrence of red tides in Xincun Harbour[J]. Transactions of Oceanology and Limnology, 2010, (4): 9-15.

[11] 王紅勇, 唐天樂(lè), 黃飛. 海南省赤潮狀況及防治對(duì)策[J]. 中國(guó)水產(chǎn), 2010, (1): 66-67. Wang Hongyong, Tang Tianle, Huang Fei. Red tides and preventing strategies in Hainan province[J]. China Fisheries, 2010, (1): 66-67.

[12] 車志偉. 榆林灣海域營(yíng)養(yǎng)化狀況評(píng)價(jià)與防控對(duì)策[J]. 海南師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 19(4): 362- 365. Che Zhiwei. Assessment and preventive countermeasures for eutrophication status of Yulin Bay[J]. Journal of Hainan Normal University (Natural Science), 2006, 19(4): 362-365.

[13] GB/T 12763-2007, 海洋調(diào)查規(guī)范[S]. GB/T 12763-2007, Specfication of Oceanographic Investigation[S].

[14] Zapata M, Rodriguez F, Garrido J L. Separation of chlorophylls and carotenoids from marine phytoplankton: a new HPLC method using a reversed phase C8 column and pyridine-containing mobile phases[J]. Marine Ecology Progress, 2000, 195: 29-45.

[15] Wang Lei, Huang Bangqin, Liu Xin, et al. The modification and optimizing of the CHEMTAX running in the South China Sea[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2015, 34(2): 124-131.

[16] Lohrenz S E, Carroll C L, WEIDEMANN A D, et al. Variations in phytoplankton pigments, size structure and community composition related to wind forcing and water mass properties on the North Carolina inner shelf[J]. Continental Shelf Research, 2003, 23(14-15): 1447-1464.

[17] Aiken J, Pradhan Y, Barlow R, et al. Phytoplankton pigments and functional types in the Atlantic Ocean: A decadal assessment, 1995—2005[J]. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 2009, 56(15): 899-917.

[18] Uitz J, Claustre H, Morel A, et al. Vertical distribution of phytoplankton communities in open ocean: An assessment based on surface chlorophyll[J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2006, 111(C8).

[19] Redfield A C. The biological control of chemical factors in the environment[J]. Science Progress, 1960, 11: 150-170.

[20] Mitbavkar S, Saino T. Diurnal variability of Synechococcus abundance in Sagami Bay, Japan[J]. Hydrobiologia, 2014, 747(1): 133-145.

[21] Madhu N V, Ullas N, Ashwini R, et al. Characterization of phytoplankton pigments and functional community structure in the Gulf of Mannar and the Palk Bay using HPLC–CHEMTAX analysis[J]. Continental Shelf Research, 2014, 80: 79-90.

[22] Not F, Latasa M, Marie D, et al. A single species, Micromonas pusilla (Prasinophyceae), dominates the eukaryotic picoplankton in the Western English Channel[J]. Appl Environ Microbiol, 2004, 70(7): 4064- 4072.

[23] Yu Zhigang, Deng Chunmei, Yao Peng, et al. Prasinoxanthin-constaining Prasinophyceae Discovered in Jiaozhou Bay, China[J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2007, 49(4): 497-506.

[24] 叢敏, 江濤, 呂頌輝, 等. 珠江口水域表層水體光合色素分布特征研究[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2012, 31(3): 305-309. Cong Min, Jiang Tao, Lü Songhui, et al. Distribution of photosynthetic pigment in surface waters of the Zhujiang River Estuary[J]. Marine Environmental Science, 2012, 31(3): 305-309.

[25] 賴俊翔, 俞志明, 宋秀賢, 等. 利用特征色素研究長(zhǎng)江口海域浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽加富的響應(yīng)[J]. 海洋科學(xué), 2012, 36(5): 42-52. Lai Junxiang, Yu Zhiming, Song Xiuxian, et al. Pigment-based assessment of the response of phytoplankton to nutrient addition at the Changjiang Estuary[J]. Marine Sciences, 2012, 36(5): 42-52.

[26] Aiken J, Hardman-Mountford N J, BARLOW R, et al. Functional links between bioenergetics and bio-optical traits of phytoplankton taxonomic groups: an overarching hypothesis with applications for ocean colour remote sensing[J]. Journal of Plankton Research, 2008, 30(2): 165-181.

[27] Goericke R, Montoya J P. Estimating the contribution of microalgal taxa to chlorophyll a in the field- variations of pigment ratios under nutrient- and light-limited growth[J]. Marine Ecology Progress Series, 1998, 169: 97-112.

[28] Ras J, Claustre H, Uitz J. Spatial variability of phytoplankton pigment distributions in the Subtropical South Pacific Ocean: comparison between in situ and predicted data[J]. Biogeosciences, 2007, 5(2): 353-369.

[29] 王長(zhǎng)安, 汪國(guó)杰. 海南省太陽(yáng)能資源分布規(guī)律研究[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 24(2): 168- 173.Wang Changan, Wang Guojie. Study of distribution rule of solar energy resources in Hainan[J]. Journal of Hainan Normal University (Natural Science), 2011, 24(2): 168-173.

[30] Barlow R, Stuart V, Lutz V, et al. Seasonal pigment patterns of surface phytoplankton in the subtropical southern hemisphere[J]. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2007, 54(10): 1687- 1703.

[31] Chakraborty S, Lohrenz S E. Phytoplankton community structure in the river-influenced continental margin of the northern Gulf of Mexico[J]. Marine Ecology Progress Series, 2015, 521: 31-47.

[32] Sommer U. Phytoplankton competition in Plu?see: A field test of the resource-ratio hypothesis[J]. Limnology & Oceanography, 1993, 38(4): 838-845.

[33] Liu Dongyan, Morrison R J, West R J. Phytoplankton assemblages of two intermittently open and closed coastal lakes in SE Australia[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2013, 132: 45-55.

[34] 曲克明, 陳碧鵑, 袁有憲, 等. 氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽影響海水浮游硅藻種群組成的初步研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 11(3): 445-448. Qu Keming, Chen Bijuan, Yuan Youxian, et al. A preliminary study on influence of N and P in population constituent of planktonic diatoms in seawater.[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2000, 1(3): 445-448.

[35] 蒲新明, 吳玉霖. 浮游植物的營(yíng)養(yǎng)限制研究進(jìn)展[J]. 海洋科學(xué), 2000, 24(2): 27-30.Pu Xinming, Wu Yulin. Review of nutrients limitation of phytoplankton[J]. Marine Sciences, 2000, 24(2): 27-30.

Comparative study on the distribution of phytoplankton pigments in five bays of Hainan Island

ZHENG Yao-yang1, 2, JIANG Tao2, Lü Shu-guo3, CEN Jing-yi1, Lü Song-hui1, XU Yan-hong1, JIANG Tian-jiu1

(1. Research Center for Harmful Algae and Marine Biology, Jinan University, Guangzhou 510632, China; 2. Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries, Ministry of Agriculture Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China; 3. Hainan Provincial Research Academy of Environmental Science, Haikou 571126, China)

Based on data from an ecological investigation in December 2010, in this study, we identified phytoplankton marker pigments and their functional groups using high-performance liquid chromatography (HPLC)–CHEMTAX analytical techniques in five bays along the coast of Hainan Island, including Haikou Bay (Haikou City), Chengmai Bay (Chengmai City), Yangpu-xinying Bay (Yangpu City), Xincun Bay (Lingshui city), and Dadonghai (Sanya city). We identified seventeen phytoplankton pigments and determined fucoxanthin and chlorophyllto be the two major pigments, with an average concentration of 0.410 and 0.278 μg/L, respectively. Based on their diagnostic pigments, we determined the presence of diatoms, dinoflagellates, cyanobacteria, prasinophytes, and cryptophytes. Using CHEMTAX software, we confirmed that the phytoplankton community mainly comprised diatoms, cryptophytes, and prasinophytes. Although diatoms were the most dominant algal group in all the bays studied, we found that cryptophytes in the north of the island contained more chlorophyllthan those in the south. The redundancy analysis results suggest that the ways in which phytoplankton are influenced by environmental factors differ for different phytoplanktons: haptophytes, chrysophytes, and cyanobacteria are positively correlated with water temperature and salinity and negatively correlated with silicate; diatoms are also positively correlated with water temperature and salinity but negatively correlated with dissolved inorganic nitrogen (DIN), silicate, and phosphate; dinoflagellates and chlorophytes are positively correlated with DIN and phosphate but have no obvious correlation with other factors; cryptophytes and prasinophytes are positively correlated with silicate and strongly negatively correlated with water temperature and salinity.

Hainan Island; phytoplankton community; pigment; chemotaxonomy

(本文編輯: 康亦兼)

[Basal Research foundation of Yellow Sea Fisheries Research Institute, No. 20603022015002; National Natural Science Foundation of China, No.4110611; Open Foundation of Agriculture Department East China Sea and Ocean Fishery Resources Development and Utilization Key Laboratory, No. 2014K04; Key Science and Technology Plan Projects of Hainan Province, No. ZDXM20120089]

Nov.3, 2015

Q948.8

A

1000-3096(2016)08-0001-09

10.11759/hykx20151103002

2015-11-03;

2016-03-08

中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(20603022015002); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4110611); 農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(2014K04); 海南省重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目(ZDXM20120089)

鄭耀洋(1990-), 男, 廣東梅州人, 碩士研究生, 研究方向: 海洋浮游植物與生態(tài), E-mail: Zhengfelix@126.com; 江濤, 通信作者, 副研究員, 研究方向: 海洋浮游植物與生態(tài), E-mail: jiangtaojnu@163.com