宋 倫, 周遵春, 王年斌, 馬志強(qiáng), 薛 克, 田 金, 楊 爽, 王召會(huì), 吳金浩

(遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院, 遼寧省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)總站, 遼寧 大連116023)

遼東灣浮游動(dòng)物多樣性及其與海洋環(huán)境因子的關(guān)系

宋 倫, 周遵春, 王年斌, 馬志強(qiáng), 薛 克, 田 金, 楊 爽, 王召會(huì), 吳金浩

(遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院, 遼寧省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)總站, 遼寧 大連116023)

以 2005年 7～9月遼東灣浮游動(dòng)物的調(diào)查數(shù)據(jù)為主, 并結(jié)合以往的調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)浮游動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)、分布特征、多樣性指數(shù)的變化及其與海洋環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明, 遼東灣浮游動(dòng)物個(gè)體數(shù)量主要集中在北部海區(qū), 而其生物多樣性與均勻度指數(shù)卻明顯低于西部和東南部海區(qū), 說明該海區(qū)水體、生態(tài)環(huán)境、生物群落不如西部和東南部海區(qū)穩(wěn)定、成熟。浮游動(dòng)物多樣性主要受透明度(rH′= 0.599＞r0.01; rE= 0.322＞r0.05, n = 40)、水溫(rH′= 0.469＞r0.01, rE= 0.432＞r0.01, n = 40)、COD(rH′=-0.389＞r0.05; rE= -0.217＜r0.05, n = 40)、W(rH′= -0.461＞r0.01; rE= -0.417＞r0.01, n = 40)、物種數(shù)(rH′=0.835＞r0.01; rE= 0.653＞r0.01, n = 40)影響較大。

遼東灣; 浮游動(dòng)物; 生物群落; 生物多樣性; 環(huán)境因子

遼東灣處于我國海區(qū)的最北端, 三面為大陸所環(huán)抱, 是凡納濱對(duì)蝦、毛蝦、河蟹、海蜇的產(chǎn)卵場(chǎng), 并且灘涂貝類資源豐富, 毛蝦與海蜇曾經(jīng)一度是當(dāng)?shù)貪O民的主要經(jīng)濟(jì)來源。但是近十多年來, 過度的捕撈使得遼東灣水產(chǎn)資源日漸枯竭。另一方面由于水交換能力差, 該水域的污染相對(duì)比較嚴(yán)重, 遼東灣水域環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前制約漁業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。同時(shí)遼東灣作為斑海豹在我國海域唯一的繁殖區(qū)[1], 更應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

有關(guān)浮游動(dòng)物多樣性與海洋環(huán)境關(guān)系的研究報(bào)道較少, 徐兆禮[2]曾對(duì)長江口鄰近水域浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)與溫度、鹽度等環(huán)境因子進(jìn)行過研究; 洪旭光等[3]曾對(duì)東海北部黑潮區(qū)浮游動(dòng)物的多樣性與海洋環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行過研究, 而在遼東灣未見到此方面的報(bào)道。作者以 2005年 7～9月份遼東灣浮游動(dòng)物的調(diào)查數(shù)據(jù)為主, 并結(jié)合以往的調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)浮游動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)、分布特征、多樣性指數(shù)的變化及其與海洋環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行了分析, 旨在為該水域的生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 站位的設(shè)置

在遼東灣近岸海域共設(shè)置40個(gè)調(diào)查站位(圖1)。同時(shí), 為了分析和討論的方便, 根據(jù)遼東灣的歷史資料記載和近年來掌握的調(diào)查數(shù)據(jù)及遼東灣地理特點(diǎn), 將遼東灣北部海區(qū)人為劃分為三部分： 東南部,北緯39o～40o的區(qū)域(1～18站位); 北部, 錦州灣以東的區(qū)域(19～29站位); 西部, 錦州灣以西的區(qū)域(30～40站位)。北部區(qū)域?qū)儆诤涌趨^(qū)和重工業(yè)污染比較嚴(yán)重的區(qū)域, 東南部和西部區(qū)域環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。

1.2 樣品采集及測(cè)定方法

浮游動(dòng)物的調(diào)查方法依照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[4],使用淺水I、Ⅱ型浮游生物網(wǎng)自底至表垂直拖取, 采集到的浮游動(dòng)物樣品用5%甲醛固定保存。樣品處理后使用雙目立體解剖鏡進(jìn)行種類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

多樣性指數(shù)(H′)的計(jì)算采用Shannon-Wiener 公式：

均勻度指數(shù)( E ) 采用 Pielou 公式：

E = H′/ log2S

式中, S為樣品中的物種個(gè)數(shù); Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中的總個(gè)數(shù)的比值[5]。

2 結(jié)果

2.1 浮游動(dòng)物數(shù)量分布與生物多樣性

近20年來遼東灣有關(guān)浮游動(dòng)物種群動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的研究未見報(bào)道。此次調(diào)查共鑒定出浮游動(dòng)物 43種,其中有： 橈足類14 種, 枝角類、毛顎類、端足類、被囊類和磷蝦類各 1種, 糠蝦類 3 種, 十足目和水母類各 2 種, 以及一些浮游幼蟲(10種)和原生動(dòng)物(7 種)等。

圖1 遼東灣近岸海域浮游動(dòng)物調(diào)查站位Fig. 1 Investigation stations of zooplankton in the inshore area of Liaodong Bay

整個(gè)遼東灣海域 7～9月的浮游動(dòng)物豐度為5 580～101 400個(gè)/m3, 全區(qū)平均值27 648.7個(gè)/m3(表1、圖2)。其中遼東灣北部較高(36 562個(gè)/m3), 西部次之(34 560.1個(gè)/m3), 東南部最少(17 978個(gè)/m3)。浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)(H′)為 0.761～4.749, 全區(qū)平均值2.239; 均勻度指數(shù)(E)為 0.240～0.875, 全區(qū)平均值0.639。其中H′和E在東南部較高, 分別為2.860和0.822; 北部次之, 分別為1.740和0.694; 西部最低,分別為1.723和0.650(表2、圖3)。遼東灣海區(qū)水文、化學(xué)、生物因子和多樣性、均勻度指數(shù)平均值列于表3。

表 4列出了浮游動(dòng)物生物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)。

下面將生物多樣性(H′和E)同水文因素(溫度T、鹽度S、透明度)、化學(xué)因素(無機(jī)氮DIN、無機(jī)磷DIP、化學(xué)耗氧量COD)和生物因素(物種數(shù)s、生物量W、葉綠素Chla)的相關(guān)性分別進(jìn)行討論。

表1 遼東灣浮游動(dòng)物種數(shù)和豐度分布Tab. 1 Species and abundance distributions of zooplankton in Liaodong Bay

表2 遼東灣浮游動(dòng)物豐度、多樣性指數(shù)分布Tab. 2 Distributions of zooplankton abundance and divevsity indices in Liaodong Bay

2.2 生物多樣性同水文因素的關(guān)系

由表5可以看出： 浮游動(dòng)物H′、E與T、透明度相關(guān)極顯著(rT,H′= 0.469＞r0.01,r透,H′= 0.599＞r0.01;rT,E= 0.432＞r0.01,r透,E= 0.322＞r0.05,n= 40), 而與S相關(guān)不顯著(rH′= -0.311＜r0.05;rE= 0.303＜r0.05,n=40)。說明浮游動(dòng)物生物多樣性受水溫和透明度影響較鹽度大, 這與洪旭光[4]研究結(jié)果大致相同。

2.3 生物多樣性同化學(xué)因素的關(guān)系

由表 4可以看出： 浮游動(dòng)物H′和E與 DIN 和DIP 負(fù)相關(guān)(rH′,DIN= -0.223＜r0.05,rH′,DIP= -0.236＜r0.05;rE,DIN= -0.301＜r0.05,rE,DIP= -0.186＜r0.05,n=40)均不顯著。

圖2 浮游動(dòng)物豐度分布(×104個(gè)/m3)Fig. 2 Density distributions of zooplankton (×104ind/m3)

圖3 遼東灣海區(qū)浮游動(dòng)物多樣性變化Fig. 3 The diversity indices of zooplankton in Liaodong Bay

表3 遼東灣海區(qū)環(huán)境因子平均值Tab. 3 Average values of oceanic environmental factors of Liaodong Bay

表4 浮游動(dòng)物群落多樣性和海洋環(huán)境的相關(guān)分析*Tab. 4 Correlation analysis of zooplankton diversity and oceanic environment factors

表5 浮游動(dòng)物H′與E和環(huán)境因子的相關(guān)性Tab. 5 Correlations of zooplankton diversity indices and environmental factors

H′與COD負(fù)相關(guān)(r= -0.389＞r0.05,n= 40)較顯著,而E與COD正相關(guān)(r= -0.217＜r0.05,n= 40)不顯著。

2.4 生物多樣性同生物因素的關(guān)系

浮游動(dòng)物多樣性受生物因素影響較大, 由表 5可知：H′和E與物種數(shù)(s)正相關(guān)極顯著(rH′= 0.835＞r0.01;rE= 0.653＞r0.01,n= 40); 與生物量(W)負(fù)相關(guān)也極顯著(rH′= -0.461＞r0.01;rE= -0.417＞r0.01,n=40);H′與葉綠素a(Chla)相關(guān)不顯著(r= -0.196＜r0.05,n= 40),E與Chla負(fù)相關(guān)極顯著(r= -0.551＞r0.01,n= 40)。

3 討論

3.1 遼東灣浮游動(dòng)物的數(shù)量分布

浮游動(dòng)物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中次級(jí)生產(chǎn)者, 它們必須從生活環(huán)境中獲得能量, 攝食浮游植物或其他浮游動(dòng)物、魚卵或浮游幼蟲, 消耗水中溶解氧, 可以富集環(huán)境中的微量離子, 而本身又是各類游泳動(dòng)物、魚類等的主要營養(yǎng)源。因而它們同海洋生態(tài)環(huán)境有密切的聯(lián)系, 其生物量的大小是反映海洋次級(jí)生產(chǎn)力的重要指標(biāo), 對(duì)于海洋生物資源的開發(fā)起著重要的指示作用[6]。同時(shí)浮游動(dòng)物生物多樣性的變化從側(cè)面也反映了該水體穩(wěn)定性及群落成熟度。從2005年 7～9月份遼東灣調(diào)查的浮游動(dòng)物數(shù)據(jù)來看,其個(gè)體數(shù)量主要集中在北部海區(qū)(圖 2), 這主要是由于該海區(qū)受大凌河、遼河與雙臺(tái)子河的影響, 營養(yǎng)鹽比較豐富, 間接地影響著浮游動(dòng)物的豐度。

3.2 遼東灣浮游動(dòng)物多樣性

從浮游動(dòng)物多樣性與均勻度指數(shù)分布來看(表2、圖3), 遼東灣北部海區(qū)的動(dòng)物多樣性與均勻度指數(shù)明顯低于西部和東南部海區(qū), 可能是因?yàn)閬碜院J島和錦州的工業(yè)和生活污水主要注入錦州灣, 并且該區(qū)域的水交換是整個(gè)遼東灣最差的區(qū)域, 污染嚴(yán)重。生物多樣性可以表示水體穩(wěn)定性及群落成熟度, 其數(shù)值的高低可以為赤潮的預(yù)報(bào)提供參考。而均勻度代表群落內(nèi)物種分布的均勻程度, 是群落是否成熟和穩(wěn)定的特征之一。此次調(diào)查說明遼東灣西部和東南部海區(qū)水體、生態(tài)環(huán)境、生物群落較北部海區(qū)穩(wěn)定、成熟。

3.3 遼東灣浮游動(dòng)物多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系

海水中浮游動(dòng)物的現(xiàn)存量與環(huán)境因子是密切相關(guān)的, 季節(jié)的變化, 沿岸徑流的大小, 生物的活動(dòng)等均能引起海區(qū)理化因子的差異。遼東灣東北部的遼河與雙臺(tái)子河是遼東灣最重要的兩條河流, 每年由這兩條河流帶來的營養(yǎng)鹽和其他的營養(yǎng)物質(zhì)及污染物直接影響著沿岸水域的海洋生態(tài)環(huán)境, 對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者浮游植物和細(xì)菌的影響很大, 也間接影響著浮游動(dòng)物群落的變化。浮游動(dòng)物與環(huán)境因子之間的關(guān)系也很復(fù)雜, 所以對(duì)遼東灣海域浮游生物與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析, 并找出該水域的生物多樣性限制性因子是十分必要的。

從表4、表5可以看出, 遼東灣浮游動(dòng)物多樣性主要受水溫、透明度、化學(xué)耗氧量等環(huán)境因子的制約。說明上述環(huán)境因子的變化直接影響著該海域水體和浮游動(dòng)物群落的穩(wěn)定性、成熟度。另外, 此次分析的顯著相關(guān)因子只是建立在線性基礎(chǔ)上的回歸分析, 而生物多樣性與其他環(huán)境因子是否存在非線性關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

[1] Rugh D J, Shelden K E W, Withrow D E.Spotted Seals,Phoca largha, in Alaska[J]. Marine Fisheries Review,1997, 59(1)： 1-18.

[2] 徐兆禮. 長江口鄰近水域浮游動(dòng)物群落特征及變動(dòng)趨勢(shì)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2005, 24(7)： 780-784.

[3] 洪旭光, 張錫烈, 俞建鑾, 等. 東海北部黑潮區(qū)浮游動(dòng)物的多樣性研究[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2001, 23(1)：139-142.

[4] GB 17378.7-2007, 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范[S] .

[5] 馬克平. 生物群落多樣性的測(cè)定方法[A]. 中國科學(xué)院生物多樣性委員會(huì). 生物多樣性研究的原理與方法[C].北京： 中國科學(xué)技術(shù)出版社, 1994. 141-165.

[6] 郭遠(yuǎn)瓊, 黃偉建, 韓博平, 等. 大鵬灣浮游動(dòng)物種群密度變化的一次數(shù)學(xué)模擬[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 1997, 16(5)：24-27.

Zooplankton diversity of Liaodong Bay and relationship with oceanic environmental factors

SONG Lun, ZHOU Zun-chun, WANG Nian-bin, MA Zhi-qiang, XUE Ke, TIAN Jin,YANG Shuang,WANG Zhao-hui,WU Jin-hao
(Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute, Liaoning Marine Environment Monitoring Station, Dalian 116023, China)

Mar., 24, 2008

Liaodong Bay; zooplankton; community; diversity; environmental factor

Based on the data of surface zooplankton obtained in the north waters of Liaodong Bay in 2005,this paper analyzed the composition, distribution, diversity index of surface zooplankton and their correlations with environmental factors. It was found that the zooplankton in the Liaodong Bay was centralized in the north sea area, and the indices of diversity and equality in the north were lower than those of the west and the southeast. indicating that the water entironment and biology community in the north were not steady. The phytoplankton diversity was restricted by environment factors such as diaphaneity(rH′= 0.599＞r0.01; rE= 0.322＞r0.05, n = 40), water T(rH′= 0.469＞r0.01, rE= 0.432＞r0.01, n = 40), COD(rH′= -0.389＞r0.05; rE= -0.217＜r0.05, n = 40),W(rH′= -0.461＞r0.01; rE=-0.417＞r0.01, n = 40), s(rH′= 0.835＞r0.01; rE= 0.653＞r0.01, n = 40).

Q948.1

A

1000-3096(2010)03-0035-05

2008-03-24;

2008-05-20

國家十五科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2001BA603B-06-05)

宋倫(1980-), 男, 遼寧丹東人, 大學(xué)本科, 助理研究員, 研究方向： 海洋生態(tài)環(huán)境, 電話： 13384111713, E-mail： songlun827421@sohu.com

(本文編輯： 張培新)