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珠江口咸淡水池塘浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因素

2023-06-11 17:15魏南陸堯李國(guó)棟孫凱峰
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年10期
關(guān)鍵詞:群落結(jié)構(gòu)輪蟲沉水植物

魏南 陸堯 李國(guó)棟 孫凱峰

摘要 [目的]研究河口浮游生物生態(tài)較少涉及的咸淡水池塘這一小型特殊生境。[方法]選取珠江口淇澳島紅樹林保護(hù)區(qū)內(nèi)一人工池塘作為研究對(duì)象,通過4年的月季調(diào)查,分析其物種組成、生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)特征及其主要影響因素,為河口濕地生境的保護(hù)、恢復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐。[結(jié)果]共發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物100種(不含浮游幼體),其中輪蟲為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)類群,具70種,平均豐度為467.3 個(gè)/L(17.0~1 924.0 個(gè)/L);群落結(jié)構(gòu)分析可聚類為4個(gè)類群,且各類群之間都差異極顯著(P<0.01),其差異主要由各類群的優(yōu)勢(shì)物種在月份間的豐度差異造成;各生物多樣性指數(shù)[Margalef物種豐富度指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(J′)和ShannonWiener多樣性指數(shù)(H′)]在類群間的總體差異均極顯著(P<0.01);BEST/BIOENV和典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)都得出沉水植物(清塘導(dǎo)致沉水植物消失)、鹽度、經(jīng)濟(jì)魚類養(yǎng)殖活動(dòng)等因素對(duì)浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)影響顯著,其中沉水植物消失影響最大。[結(jié)論]人為因素對(duì)淇澳島咸淡水池塘生境的過度干擾,導(dǎo)致調(diào)查后期浮游動(dòng)物物種多樣性銳減,優(yōu)勢(shì)物種趨于單一化,群落結(jié)構(gòu)已嚴(yán)重退化。

關(guān)鍵詞 浮游動(dòng)物;群落結(jié)構(gòu);咸淡水池塘;輪蟲;沉水植物

中圖分類號(hào) Q958? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611(2023)10-0053-11

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.013

Abstract [Objective] Researches on estuarine zooplankton mainly focused on pelagic area,few papers on littoral small water bodies,such as estuarine ponds.[Method] In order to study this special habitat,an artificial brackishwater pond in the mangrove nature reserve on Qiao Island in the Pearl River Estuary was selected.The species composition,community structure characteristics and their main influencing factors were studied through four years of monthly sampling.[Result]100 species (excluding planktonic larva) were found in total,among which rotifer was the most dominant group,with 70 species recorded; the average total abundance was 467.3 ind./L,fluctuating between 17.0 ind./L and 1 924.0 ind/L.The zooplankton community was classified into four groups by the Nonparametric Multidimensional Scaling Analysis (NMDS),and the differences of structure between the groups were all significant (P<0.01).It was mainly caused by the differences in the abundance of dominant species between months in each group.Margalefs species richness index (D),Pielous species evenness index (J′) and Shannon-Wiener diversity index (H′) were all significantly different between groups (P<0.01).Both BEST/BIOENV and Canonical Correspondence Analysis (CCA) showed that submerged plants (the disappearance of submerged plants caused by mechanical cleaning of pond sediment),salinity,and economic fish aquaculture activities all had significant effects on zooplankton community structure,among which the disappearance of submerged plants had the greatest effect.[Conclusion]The excessive disturbance of the brackishwater pond on Qiao Island by human activities had led to a sharp decrease in zooplankton species diversity,the dominant species tended to be homogeneous and the community structure had been seriously degraded in the late stage of the survey.

Key words Zooplankton;Community structure;Brackishwater pond;Rotifer;Submerged plant

河口作為河流與海洋交匯區(qū),受海、陸相互作用及人為干擾強(qiáng)烈,是環(huán)境變化的敏感區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)的脆弱帶,一直以來都是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一[1-4]。浮游動(dòng)物作為河口生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵類群之一,其動(dòng)態(tài)變化控制著初級(jí)生產(chǎn)力的節(jié)律、規(guī)模和歸宿,同時(shí)亦在水體營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)和再生方面起重要作用,在河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物流和能流中扮演重要角色[5-7]。其種類組成、豐度及生物量的時(shí)空變化都對(duì)河口生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能運(yùn)轉(zhuǎn)、漁業(yè)資源和環(huán)境產(chǎn)生影響[1,3-4]。因此,對(duì)河口浮游動(dòng)物的生態(tài)學(xué)特征進(jìn)行研究,具有十分重要的理論和實(shí)際意義。

珠江口是中國(guó)最具代表性的熱帶亞熱帶過渡性大型海岸帶河口生態(tài)系統(tǒng)[8],其區(qū)域內(nèi)的浮游動(dòng)物調(diào)查已有相當(dāng)積累,覆蓋珠江8大口門[9-10]、伶仃水道[11]、潮間帶[12]、河口及其近岸等區(qū)域[13-21],相關(guān)的研究主要集中在河口區(qū)的開闊水域,對(duì)其沿岸的一些小型濕地生境鮮有涉及,同時(shí)調(diào)查頻次也較少,多為一年兩次(旱季、雨季),缺少長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。為獲得河口區(qū)小型生境中浮游動(dòng)物群落長(zhǎng)期的調(diào)查數(shù)據(jù),該研究選取珠江口珠海淇澳島紅樹林自然保護(hù)區(qū)內(nèi)一咸淡水池塘作為調(diào)查對(duì)象,展開了長(zhǎng)達(dá)4年的月季跟蹤調(diào)查。通過分析這一小型生境的浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)組成及其動(dòng)態(tài)變化,積累河口浮游生物群落的生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),為河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、恢復(fù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及采樣點(diǎn)概況 淇澳島位于廣東省珠海市唐家鎮(zhèn)東北約2 km處,是珠江口西側(cè)的一個(gè)小島,海島面積約24 km2(圖1)。亞熱帶海洋季風(fēng)氣候,年均溫23.1 ℃,溫度范圍12.6~32.0 ℃,年降水1 999.3 mm,雨季主要從4月到9月,潮汐屬不正規(guī)半日潮[22]。島上紅樹林保護(hù)區(qū)是珠海淇澳—擔(dān)桿島省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的一部分,保護(hù)面積為5 103.77 hm2,其中紅樹林濕地面積419.03 hm2[22],主要位于西北部的大圍灣內(nèi)。淇澳島是目前珠江三角洲地區(qū)紅樹林分布最為集中、面積最大的地區(qū)[23],有豐富的物種資源,具重大的保護(hù)價(jià)值和科研價(jià)值。

該研究涉及的咸淡水池塘(113° 37′51.73″E,22° 25′ 40.03″N)位于淇澳島的紅樹林保護(hù)區(qū)內(nèi),其形狀為三角形,水深不超過1.5 m,下埋管道與潮溝相連,并受人為控制其水體交換,外側(cè)潮溝水位亦由鄰近閘口控制,因而池塘與外部水體交換相對(duì)較少。具體位置見圖1。

調(diào)查前期咸淡水池塘受人為因素干擾相對(duì)較少,沿岸區(qū)域常年零星分布有狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)。2008年8月至12月,狐尾藻生長(zhǎng)迅速、大量增殖。為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)魚類養(yǎng)殖,于2008年12月底進(jìn)行了機(jī)械清塘(包括清理底泥、構(gòu)筑塘壩,同時(shí)清理了泛濫的狐尾藻),后投放了較低密度的魚類(主要為尼羅羅非魚Oreochromis niloticus)。

1.2 樣品采集與處理 浮游動(dòng)物樣品采集于2007年1月至2010年12月間,每月下旬采集1次,持續(xù)4年。浮游動(dòng)物定量樣品使用2.5 L有機(jī)玻璃在采樣點(diǎn)重復(fù)采集2次混合,裝入5 L的塑料桶,后立刻加入終濃度為4%的甲醛固定水樣,帶回實(shí)驗(yàn)室靜置48 h后,去除水樣上清液,濃縮至50 mL倒入80 mL透明小瓶?jī)?nèi)待鏡檢計(jì)數(shù)。定性樣品使用25號(hào)浮游生物網(wǎng)(64 μm孔徑)以“∞”型來回拖網(wǎng)5 min,分樣2份,1份使用80 mL的透明小瓶收集,立刻用甲醛溶液固定,用于物種定性鑒定;1份不固定,使用500 mL的小瓶收集,加入適量原位樣點(diǎn)水,帶回實(shí)驗(yàn)室活體觀察。

浮游動(dòng)物鏡檢計(jì)數(shù),首先將濃縮的固定樣品搖勻,后吸取1 mL樣品注入1 mL的Sedgewick-Rafter浮游生物計(jì)數(shù)框中,在光學(xué)顯微鏡(Nikon E800,日本)10倍鏡下觀察計(jì)數(shù),重復(fù)計(jì)數(shù)至少2次,若2次計(jì)數(shù)結(jié)果偏差較大,增加計(jì)數(shù)次數(shù),直至偏差控制在總個(gè)體數(shù)的±20%范圍之內(nèi)。若樣品豐度較小,將樣品濃縮至合適豐度后再進(jìn)行計(jì)數(shù),每份樣品所計(jì)總個(gè)體數(shù)在200個(gè)以上,或者整個(gè)樣品都要計(jì)數(shù)[24]。

1.3 物種鑒定 各浮游動(dòng)物類群中,單卵巢類輪蟲、浮游橈足類和枝角類鑒定到種水平,而固定后的蛭態(tài)類輪蟲標(biāo)本縮為一團(tuán),丟失了分類學(xué)特征,因而只進(jìn)行計(jì)數(shù)。其他類群如底棲猛水蚤和浮游幼蟲等也只鑒定到大類并計(jì)數(shù)。

橈足類物種鑒定主要參考《中國(guó)海洋浮游橈足類多樣性》[25],枝角類鑒定主要參考《中國(guó)動(dòng)物志 淡水枝角類》[26],輪蟲鑒定主要參考《Rotatoria:Die Rdertiere Mitteleuropas》[27]。橈足類和枝腳類標(biāo)本挑選和解剖在體視顯微鏡(舜宇SZ,寧波)下進(jìn)行。

1.4 環(huán)境因子測(cè)定 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境指標(biāo)水溫(temperature)和鹽度(salinity)測(cè)定與浮游動(dòng)物采集同步進(jìn)行,使用YSI 650水質(zhì)分析儀測(cè)定??偟╰otal nitrogen)和總磷(total phosphorus)水化學(xué)指標(biāo),采集500 mL表層水帶回實(shí)驗(yàn)室分別測(cè)定。環(huán)境因子每2個(gè)月測(cè)定1次,具體采集和測(cè)定方法參考《海洋調(diào)查規(guī)范(GB/T 12763.4—2007)》[28]。

1.5 數(shù)據(jù)分析 該研究浮游動(dòng)物群落生態(tài)數(shù)據(jù)使用PRIMER 6.1[29]和CANOCO 5.0[30]進(jìn)行多元非參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。具體步驟為:豐度數(shù)據(jù)首先經(jīng)log(x+1)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化,利用Bray-Curtis相似性方法構(gòu)建相似性矩陣,后使用非參數(shù)多維尺度分析(non-metric multi-dimensional scaling,NMDS)方法進(jìn)行排序分析,并根據(jù)分析結(jié)果劃分類群,使用主坐標(biāo)約束分析(constrained analysis of principal coordinates,CAP)對(duì)上述分組結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化分組。利用相似性分析(analysis of similarity,ANOSIM)功能檢驗(yàn)劃分類群間的差異性,相似性百分比(similarity percentage analysis,SIMPER)分析構(gòu)成各類群之間差異顯著的主要物種及各物種的貢獻(xiàn)率。環(huán)境因子數(shù)據(jù)首先經(jīng)log(x+1)正態(tài)化轉(zhuǎn)化并標(biāo)準(zhǔn)化處理,利用Euclidean距離方法構(gòu)建相似性矩陣。使用REALTE功能檢驗(yàn)群落結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)矩陣與環(huán)境因子矩陣的相關(guān)性,后使用BEST/BIOENV進(jìn)一步分析影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)最佳的環(huán)境因子組合,同時(shí)使用CANOCO 5.0的前向選擇(step forward selection)進(jìn)一步驗(yàn)證浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子之間的關(guān)系,并使用典范對(duì)應(yīng)分析(canonical correspondence analysis,CCA)序標(biāo)分析可視化相關(guān)結(jié)果。優(yōu)勢(shì)種根據(jù)種的Mcnaughton優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Y)來確定[31],Y≥0.02的種類視為優(yōu)勢(shì)種。生物多樣性指數(shù)使用Margalef物種豐富度指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(J′)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)表示,并使用單因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)檢驗(yàn)各生物多樣性指數(shù)分組的總體差異及兩兩分組之間的差異性。浮游動(dòng)物豐度與理化因子的關(guān)系使用Pearson相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子 珠江口淇澳島咸淡水池塘各環(huán)境因子的變化見圖2。鹽度、溫度、總氮和總磷的波動(dòng)范圍分別為2.0‰~18.0‰、12.0~32.5 ℃、0.13~5.38 mg/L和0.02~0.60 mg/L,其平均值分別為8.7‰、25.0 ℃、1.08 mg/L和0.13 mg/L。鹽度和溫度變化較有規(guī)律,呈季節(jié)性周期性變化,其中鹽度冬季出現(xiàn)峰值,夏季出現(xiàn)最低值,而溫度的變化趨勢(shì)與鹽度大致相反,夏季出現(xiàn)峰值,冬季出現(xiàn)最低值??偟涂偭诐舛葲]有明顯的變化規(guī)律,總氮濃度最低值出現(xiàn)在2007年7月,最高值出現(xiàn)在2007年5月,2009年11月之后的月份濃度總體上相對(duì)較高;總磷最低值出現(xiàn)在2008年7月,最高值出現(xiàn)在2007年9月,2010年5月之后的月份濃度總體上相對(duì)較高。

2.2 種類組成 珠江口淇澳島咸淡水池塘共鑒定到100種浮游動(dòng)物和只能鑒定到大類的10類幼體或其他類群,分別為瓣鰓類幼蟲、腹足類幼蟲、多毛類幼蟲、蔓足類幼蟲、橈足幼體、魚仔、長(zhǎng)尾類幼蟲、蛭態(tài)類、猛水蚤、水母。其中輪蟲物種數(shù)最多,為70種,占總物種數(shù)的70.0%;其次為橈足類23種,占總物種數(shù)的23.0%;枝角類最少,為7種,占總物種數(shù)的7.0%。具體物種名錄及其生態(tài)習(xí)性見表1。

4年浮游動(dòng)物調(diào)查期間,各月份出現(xiàn)的物種數(shù)平均值為12種,物種數(shù)最多的月份為2008年的11月份,有28種;最少的為2009年9月,僅5種。總體來說,月份間物種數(shù)的變化沒有明顯規(guī)律,其中2007年1月、2008年8月、9月、10月、11月和2009年6月、7月和8月物種數(shù)相對(duì)較高,均大于16個(gè)物種,其他月份相對(duì)較低(圖3)。

2.3 豐度

珠江口淇澳島咸淡水池塘各浮游動(dòng)物類群月份間豐度變化見圖3。4年的浮游動(dòng)物平均豐度為467.3 個(gè)/L,其中豐度最大值為1 924.0 個(gè)/L,出現(xiàn)于2010年5月,最小值為17.0 個(gè)/L,出現(xiàn)于2010年1月。2007—2010年各年份的平均豐度大小順序?yàn)?007年550.9 個(gè)/L(77.5~1 475.0 個(gè)/L)>2008年523.2 個(gè)/L(52.0~1 785.0 個(gè)/L)>2010年448.5 個(gè)/L(17.0~1 924.0 個(gè)/L)>2009年335.6 個(gè)/L(34.5~860.0 個(gè)/L)。而從其各組成類群的平均豐度上來看,大小順序?yàn)闃镒泐悾òㄆ溆左w)244.7 個(gè)/L(7.0~1 786.0 個(gè)/L)>輪蟲191.9 個(gè)/L(0.5~1 106.0 個(gè)/L)>其他浮游幼體(除去橈足類幼體)30.4 個(gè)/L(1.5~270.0 個(gè)/L)>枝角類27.8 個(gè)/L(1.0~132.0 個(gè)/L)。

由各浮游動(dòng)物類群豐度組成百分比(圖4)可知,橈足類為絕大多數(shù)月份樣品中的優(yōu)勢(shì)類群,其豐度百分比的平均值為53.8%,其中比例最高的為2007年10月,高達(dá)95.8%;其次為輪蟲,其豐度百分比的平均值為37.1%,其中比例最高的為2010年8月,高達(dá)93.9%;豐度占比較少的為其他浮游幼體和枝角類,其豐度百分比的平均值分別為7.3%和1.8%。

通過計(jì)算咸淡水池塘浮游動(dòng)物物種的優(yōu)勢(shì)度(Y≥0.02),可知優(yōu)勢(shì)物種有10種,分別為S.cf.kitina、圓型臂尾輪蟲B. rotundiformis、環(huán)頂六腕輪蟲Hexarthra fennica、角突臂尾輪蟲Brachionus angularis、愛德里亞狹甲輪蟲Colurella adriatica、披針紡錘水蚤A.southwelli、囊形腔輪蟲Lecane bulla、史氏腔輪蟲L.stenroosi、Synchaeta bicornis和奧貢中劍水蚤Mesocyclops ogunnus,具體優(yōu)勢(shì)度見表2。

RELATE相關(guān)性檢驗(yàn)各年份間豐度矩陣的相似性,分析得出2007與2008年之間具有最高的相似性(ρ=0.463,P<0.01),其次為2009與2010年之間(ρ=0.434,P<0.01),最低的為2008年與2009年之間(ρ=0.314,0.010.05)。

2.4 群落結(jié)構(gòu)聚類分析 淇澳島咸淡水池塘浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)非參數(shù)多維尺度(NMDS)序標(biāo)分析結(jié)果見圖5,并根據(jù)CAP檢驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化聚類結(jié)果。結(jié)果顯示,4年浮游動(dòng)物群落樣品可聚類劃分為4個(gè)類群。根據(jù)聚類結(jié)果,使用SIMPER分析獲得各類群的主要物種,同樣通過計(jì)算各類群中物種的優(yōu)勢(shì)度(Y≥0.02),得出各類群的優(yōu)勢(shì)物種名錄(表2),結(jié)果與SIMPER分析基本一致,因此以其主要物種(對(duì)群落豐度貢獻(xiàn)度累加超過70%的物種)進(jìn)行類群命名,具體結(jié)果如下:①類群a,斑紋腔輪蟲Lecane punctata-愛德里亞狹甲輪蟲-囊形腔輪蟲-奧貢中劍水蚤-史氏腔輪蟲-月形腔輪蟲L.luna-尖趾腔輪蟲L.closterocerca,該群落僅包括2008年的9、10、11和12月4個(gè)月份;②類群b,環(huán)頂六腕輪蟲-圓型臂尾輪蟲-角突臂尾輪蟲-S.cf.kitina,該類群主要包括2007年至2010年間主要的夏季月份(6、7、8、9月);③類群c,披針紡錘水蚤-愛德里亞狹甲輪蟲-Notholca sp.n-矮小擬鏢劍水蚤Paracyclopina nana-壺狀臂尾輪蟲B. urceolaris,該類群主要包括除去類群a和類群b所含月份,2008年12月底咸淡水池塘清塘前,無水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)的月份;④類群d,S.cf.kitina-披針紡錘水蚤,該類群主要包括除去類群a和類群b所含月份,2008年12月底咸淡水池塘清塘后,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)魚類養(yǎng)殖活動(dòng)的月份。

ANOSIM(One-Way)檢驗(yàn)咸淡水池塘浮游動(dòng)物4個(gè)類群之間的差異性,結(jié)果表明各類群之間的總體差異較大(Global R=0.667,P<0.01),且兩兩類群之間的差異也都差異顯著,其中類群a與其余3個(gè)類群之間的差異最大(類群a與類群d的R=0.991,P<0.01;類群a與類群c的R=0.930,P<0.01;類群a與類群b的R=0.862,P<0.01),其次為類群b與類群c和d之間的差異(類群b與類群d的R=0.641,P<0.01;類群b與 類群c的R=0.604,P<0.01),最小的為類群c和類群d之間的差異(R=0.557,P<0.01)。SIMPER進(jìn)一步分析造成各類群之間差異的原因,其差異多由各類群的優(yōu)勢(shì)物種在月份間豐度的差異造成。如差異性最大的類群a和類群d,主要是類群a的優(yōu)勢(shì)物種(斑紋腔輪蟲、愛德里亞狹甲輪蟲、囊形腔輪蟲、奧貢中劍水蚤、史氏腔輪蟲、月形腔輪蟲、尖趾腔輪蟲)在類群d的相應(yīng)月份豐度較低,而類群d的優(yōu)勢(shì)物種(S. cf.kitina、披針紡錘水蚤)在類群a的相應(yīng)月份豐度較低。同理,差異性最小的類群c和類群d,主要由其相應(yīng)類群的優(yōu)勢(shì)物種在不同月份豐度的差異造成,具體見表3。

2.5 生物多樣性分析 ANOVA(One-Way)分析淇澳島咸淡水池塘浮游動(dòng)物3種多樣性指數(shù)[Margalef物種豐富度指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(J′)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)]在4個(gè)類群間的差異可知,3種多樣性指數(shù)總體差異均顯著(D,F(xiàn)=4.800,P<0.01;J′,F(xiàn)=3.535,0.01類群b>類群c>類群d(圖6)。同樣方法分析3種多樣性指數(shù)在清塘養(yǎng)殖前后的差異,其差異均顯著(D,F(xiàn)=4.480,0.01

2.6 群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)性 RELATE/BIO-ENV分析浮游動(dòng)物豐度矩陣與環(huán)境因子矩陣的相關(guān)性,得出二者具有較高的相關(guān)性(ρ=0.522,P<0.01)。BEST進(jìn)一步分析影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化最大的環(huán)境因子組合,得出沉水植物(R=0.522)為影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)最大的因素,其次為鹽度(R=0.182)和養(yǎng)殖活動(dòng)(R=0.135),而其余因子的影響都相對(duì)較?。≧<0.1)。同樣,使用典范對(duì)應(yīng)分析(canonical correspondence analysis,CCA)前向選擇(step forward selection)的方法驗(yàn)證環(huán)境因子與浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性,沉水植物也為影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)最大的因素(pseudo-F=2.9,P<0.01),其次為鹽度(pseudo-F=1.7,P<0.01)、總磷(pseudo-F=1.6,0.01

使用典范對(duì)應(yīng)分析CCA重新分析浮游動(dòng)物主要優(yōu)勢(shì)物種與前向選擇的4個(gè)影響因子之間的相關(guān)性(pseudo-F=2.0,P<0.01),并構(gòu)建序標(biāo)圖(圖7),排序的所有特征值共解釋了主要優(yōu)勢(shì)浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)變異程度的31.28%。由CCA序標(biāo)圖可知,主要物種多分布于圖中3個(gè)區(qū)域,其中多數(shù)物種與沉水植物的爆發(fā)呈正相關(guān),分布于圖的右側(cè);一部分物種與鹽度正相關(guān),分布于圖的左上方;另有少部分物種與養(yǎng)殖活動(dòng)呈正相關(guān),分布于圖的左下側(cè)(圖7)。

3 結(jié)論與討論

3.1 物種多樣性及其生態(tài)類群 該研究珠江口淇澳島咸淡水池塘共發(fā)現(xiàn)100種浮游動(dòng)物,其中包括70種輪蟲、23種橈足類、7種枝角類,以及未鑒定的浮游幼體等類群,與珠江口歷史調(diào)查資料相比,輪蟲超過了一向?yàn)閮?yōu)勢(shì)類群的橈足類[4,9-20],為該次浮游動(dòng)物調(diào)查的優(yōu)勢(shì)群體。主因珠江口海域浮游動(dòng)物的研究多采用《海洋調(diào)查規(guī)范(GB/T 12763.6—2007)》[32]和《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范(GB 17378.7—2007)》[33]所規(guī)定的具較大網(wǎng)孔的淺水Ⅰ型(網(wǎng)孔505 μm)或淺水Ⅱ型(網(wǎng)孔160 μm)網(wǎng)采集,導(dǎo)致體型相對(duì)較小的輪蟲(體長(zhǎng)一般為50~1 000 μm[34])多被大孔徑的濾網(wǎng)濾過,致使僅少數(shù)研究涉及輪蟲類群[9-10,12,15,21,35-36],且物種多相對(duì)較少,除Wei等[36]在淇澳島另外區(qū)域開展的研究外,最高的為王慶等[35]對(duì)珠江口磨刀門浮游輪蟲的研究為56種。Wang等[37]研究指出,使用64 μm孔徑的浮游生物網(wǎng)過濾水樣會(huì)導(dǎo)致90%的小型輪蟲丟失,使用20 μm孔徑的網(wǎng)過濾水樣不會(huì)顯著降低輪蟲的豐度,采用直接沉淀法最能體現(xiàn)自然狀態(tài)下的輪蟲群落面貌,該研究采用直接沉淀的方法,能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)咸淡水池塘浮游動(dòng)物群落物種的組成。

根據(jù)浮游動(dòng)物的生態(tài)習(xí)性和地理分布,珠江口區(qū)的浮游動(dòng)物一般可劃分為淡水生態(tài)類群、河口低鹽生態(tài)類群、廣溫廣鹽生態(tài)類群、近岸暖水生態(tài)類群、外海暖水生態(tài)類群5個(gè)生態(tài)類群[13-14,17]。由于該研究采樣點(diǎn)僅為半封閉的咸淡水池塘,相較于其他大范圍開闊水域的調(diào)查,生態(tài)類別相對(duì)較少,主要為河口和淡水類群。調(diào)查到的23種橈足類和7種枝角類多為河口低鹽種,另有少數(shù)淡水種出現(xiàn)于咸淡水池塘鹽度較低的月份(表1)。

根據(jù)Fontaneto等[38-39]對(duì)全球生活在咸水生境中輪蟲物種的統(tǒng)計(jì),河口和海洋中生存的輪蟲可分為咸水偶見種(haloxenous)、廣鹽種(euryhaline)和真正海水種(strictly haline)3個(gè)類群。該研究采集到的70種輪蟲,多為廣鹽種和咸水偶見種,同時(shí)發(fā)現(xiàn)了15種真正海洋物種(表1),遠(yuǎn)高于該區(qū)域已有的相關(guān)研究[9-10,12,15,21,35],同時(shí)與國(guó)外其他河口輪蟲的調(diào)查相比,真正海洋物種也相對(duì)較多,如Azémar等[40]對(duì)比利時(shí)Schelde河河口的調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)52種輪蟲,其中51種為淡水種,僅有1種為真正海洋種;Rougier等[41]對(duì)法屬圭亞那的Kay河河口的輪蟲調(diào)查,108種輪蟲中只有4種為海洋種。

3.2 群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化及其影響因素 由珠江口淇澳島咸淡水池塘浮游動(dòng)物NMDS分析(圖5)和RELATE相關(guān)性檢驗(yàn)各年份間豐度矩陣的相似性都可知,2008年12月底進(jìn)行的機(jī)械清塘(沉水植物消失)及后續(xù)的經(jīng)濟(jì)魚類養(yǎng)殖活動(dòng),嚴(yán)重影響了咸淡水池塘生態(tài)系統(tǒng),其中人為因素導(dǎo)致的沉水植物消失是影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的最大因素(R=0.522)。有較多的研究表明,沉水植物及其周叢生物是水生生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)典和碎食食物鏈的重要基礎(chǔ),亦是浮游動(dòng)物提供產(chǎn)卵、孵化、育幼棲息地和躲避捕食的庇護(hù)場(chǎng)所[42],因而相較開闊水域,沉水植物區(qū)域更有利于形成較高生物多樣性和豐度的群落[43-44]。且周叢生物的物種豐富度和豐度通常與沉水植物的結(jié)構(gòu)有關(guān),更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),可提供更多種類的棲息地,以及更多數(shù)量或種類的食物[44-45]。該研究淇澳島咸淡水池塘狐尾藻于2008年9月至12月期間大量存在,較高生物量的沉水植物孕育了相對(duì)較高物種多樣性(圖3、圖6)和豐度(圖3)的浮游動(dòng)物群落(類群a),且其群落物種組成和群落結(jié)構(gòu)顯著有別于具少量或無沉水植物的月份(類群b、c、d)(圖5)。類群a的主要物種(斑紋腔輪蟲、愛德里亞狹甲輪蟲、囊形腔輪蟲、奧貢中劍水蚤、史氏腔輪蟲、月形腔輪蟲、尖趾腔輪蟲)適應(yīng)于沉水植物較多的生境(圖7),多為底棲-懸垂生活(benthic-periphytic)的物種(表1),而類群b、c、d(少量或無沉水植物的月份)的主要物種多為浮游的物種(圖7,表1),因而致使沉水植物為該研究最大的影響因素。

BEST和CCA分析都得出,另一人為因素——放養(yǎng)經(jīng)濟(jì)魚類的養(yǎng)殖活動(dòng)(R=0.135)亦為影響淇澳島咸淡水池塘浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的重要因素。較多的研究表明,魚類可通過攝食直接影響其攝食生物的種群密度,并沿食物鏈下傳,影響食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)[46],也可通過自身代謝活動(dòng)加速水體營(yíng)養(yǎng)鹽的循環(huán),從而對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[47]。該研究淇澳島咸淡水池塘清塘養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚類后,優(yōu)勢(shì)種由4種(包括2種橈足類,類群c)退化為2種(包括1種橈足類,類群d),且絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型較小的S.cf.kitina,群落結(jié)構(gòu)嚴(yán)重退化,各多樣性指數(shù)顯著下降(圖6),這應(yīng)該與魚類的養(yǎng)殖活動(dòng)密切相關(guān)。咸淡水池塘放養(yǎng)的羅非魚,是以浮游生物為主的雜食性魚類[48],其在幼魚開口階段以攝食小型浮游生物為主[49-50],隨著幼體的發(fā)育逐漸具備視覺主動(dòng)捕食能力,可捕食大型的枝角類和橈足類,而在發(fā)育階段后期,則轉(zhuǎn)為濾食為主的攝食方式[48,51]。由此可見,不同發(fā)育階段的羅非魚都可影響浮游動(dòng)物的種類組成、體長(zhǎng)分布等,從而表現(xiàn)在物種豐度、生物量及其群落結(jié)構(gòu)的差異。

除了上述人為因素引起的影響之外,鹽度亦為影響咸淡水池塘浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要因素。Pearson相關(guān)性分析表明,咸淡水池塘鹽度與浮游動(dòng)物總豐度顯著負(fù)相關(guān)(R=-0.384,P<0.05),此結(jié)果與Yuan等[21]對(duì)珠江口浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的研究類似,鹽度與輪蟲、枝角類和總豐度顯著負(fù)相關(guān),為影響浮游動(dòng)物多樣性和豐度的主要理化因子。CCA序標(biāo)圖也得知,僅有少數(shù)主要物種與鹽度正相關(guān)分布于圖的左上方,大多數(shù)物種與鹽度相關(guān)性不大,與鹽度的垂線多接近于圓點(diǎn)(圖7),這應(yīng)與該研究獲得的物種主要為河口種和淡水種有關(guān),較高的鹽度不適宜多數(shù)河口和淡水種的生存。一般來說物種都能耐受一定的鹽度,但是不同的種類有其不同的鹽度適宜性[38-39],從而限制了其時(shí)間與空間的分布。Egborge[52]研究了尼日利亞Lagos港口的Badagry小溪水體系統(tǒng)中的輪蟲,認(rèn)為隨著鹽度的增加,輪蟲物種數(shù)逐漸降低,大多數(shù)種類出現(xiàn)在鹽度低于1‰的水體。Fontaneto等[38]也指出全球僅有13.97%的輪蟲物種可以生活于鹽度超過1‰的鹽水中。因此,鹽度的月季變化影響了不同浮游動(dòng)物物種在咸淡水池塘中的時(shí)間分布,從而顯著影響了其群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。

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