吳思成，許永久，何江楠，貴冬晴，黃思奇，王 超，胡嘉豪

（浙江海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山 316022）

東海北部區(qū)域，是我國的傳統(tǒng)漁場，受到長江沖淡水和臺灣暖流的影響，營養(yǎng)鹽豐富，浮游生物餌料繁多。隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，東海北部區(qū)域沿岸所產(chǎn)生的大量工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活污水進入東海[1-2]，使得東海北部水體富營養(yǎng)化程度嚴重，赤潮頻發(fā)，浮游動物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化[3]。

浮游動物是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的豐度、穩(wěn)定性能直接反映當前海域的生態(tài)與環(huán)境狀況[4]。浮游動物的粒級結(jié)構(gòu)能夠反映生態(tài)系統(tǒng)能量流動的效率[5]。近年來國內(nèi)許多學(xué)者對東海北部浮游動物進行了大量的調(diào)查研究[6-10]，主要側(cè)重于浮游動物群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量分布及季節(jié)變化等，但針對浮游動物粒級組成和粒級結(jié)構(gòu)的研究相對較少。本文通過分析東海北部浮游動物粒級結(jié)構(gòu)的組成及生物量的空間分布，探討影響浮游動物粒級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因子，以期為東海北部區(qū)域的浮游生物監(jiān)測調(diào)查以及海洋環(huán)境生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查海域和站位設(shè)置

2016年8月在東海北部進行了浮游動物采樣調(diào)查，設(shè)置站位18個（圖1）。

圖1 調(diào)查海域站位圖Fig.1 Survey stations map

1.2 樣品采集

浮游動物樣品的采集方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范—海洋生物調(diào)查》[11]，以淺水Ⅱ型生物網(wǎng)（網(wǎng)口內(nèi)經(jīng)為31.6 cm，網(wǎng)篩孔徑約0.160 mm）采集樣品，拖網(wǎng)方式采用由底層至表層的垂直拖網(wǎng)，采集的浮游動物樣品放入500 mL采樣瓶中，加入福爾馬林溶液，至體積分數(shù)為5%保存，并運回實驗室。

1.3 樣品測定方法

1.3.1 粒徑分組

采集的樣品用分樣篩進行過濾分級，分樣篩孔徑從上至下依次為5 mm，1 mm，0.5 mm。根據(jù)分樣篩的孔徑依次將浮游動物劃分為小型S0.5（s＜0.5）、中型S0.5-1（0.5＜s＜1）、大型S1-5（1＜s＜5），其中大于5 mm的以膠質(zhì)類動物為主，故不作為浮游動物考慮。

1.3.2 浮游動物生物量的測定

將分級過濾后獲得的樣品快速用去離子水沖洗，轉(zhuǎn)移到預(yù)先在450℃下煅燒并稱重的玻璃纖維膜上（WhatmanGF/C），然后置于烘箱內(nèi)，于60℃下烘干36 h，用感量為0.1 mg的電子天平稱重，減去濾膜的初始重量，即得到不同粒徑組浮游動物的干重值，將得到的干重值比上拖網(wǎng)濾過的海水體積，即得到各站位不同粒徑組浮游動物的生物量。

1.3.3 遙感水溫和葉綠素a

本航次東海北部表層水溫、表層葉綠素a（三級產(chǎn)品）數(shù)據(jù)均通過美國NASA網(wǎng)站（https：//www.oceancolour.org/）下載獲得。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

本研究使用Microsoft Office Excel、IBM SPSS Statistics 19軟件進行數(shù)據(jù)處理，并用Surfer11軟件繪圖。

香農(nóng)-威納指數(shù)（Shannon-weaner index）可用來描述種類個體出現(xiàn)的紊亂和不確定性，不確定性越高，多樣性也就越高[12]。在香農(nóng)-威納指數(shù)中包含兩個因素：種類豐富（equitability）和個體分配的均勻性（evenness）。種類數(shù)目多，可增加多樣性；同樣種類間個體分配的增加也可使多樣性提高。香農(nóng)-威納指數(shù)的計算公式為：

公式中H′為多樣性指數(shù)，它的值的大小反映多樣性指數(shù)的高低，其值越大，代表多樣性就越高。Pi為某一站位采集樣品中第i粒徑組浮游動物生物量占該站總生物量的比例。

2 結(jié)果

2.1 調(diào)查海域溫度、葉綠素a的空間分布

夏季，東海北部表層水溫變化范圍為26～31℃，從空間上來看，長江口外海水域表層水溫較高，而江蘇沿岸與舟山海區(qū)受到上升流的影響，水溫較低（圖2a）。從空間上看，葉綠素a高值區(qū)呈一羽狀峰分布（圖2b），高值區(qū)變化范圍為4～40 mg/m3。葉綠素a在外海較低，變化范圍為0.04～2.5 mg/m3，在調(diào)查海域上呈西北向東南角遞減的趨勢?？沙醪秸J為長江沖淡水的擴展路徑是葉綠素a高值區(qū)呈羽狀峰分布的主要原因。

對各空間站位的溫度、葉綠素a數(shù)據(jù)進行聚類分析（圖3a）。本航次調(diào)查的18個站位可劃分為兩個組，G1（圖3b藍色部分）與G2（圖3b紅色部分）。G1組站位分布在東海北部葉綠素a高值區(qū)，而G2組站位分布在葉綠素a的低值區(qū)，因此可初步將G1與G2分為沖淡水的較大影響區(qū)與較小影響區(qū)。

2.2 調(diào)查海域粒級結(jié)構(gòu)多樣性的空間分布

各站位香農(nóng)-威納指數(shù)介于0.39～1.60之間，平均值為1.15。在調(diào)查海域西北角（B1、B2、B5站位）、東南側(cè)（B14、B18站位）和B04站位附近形成3個高值區(qū)，3個高值區(qū)的香農(nóng)-威納指數(shù)平均值分別為1.46，1.55，1.43；在調(diào)查海域124.5°E上的3個站位（B06、B11、B17）和 B03 站位，香農(nóng)-威納指數(shù)較低，介于0.70～1.00 之間，平均值為 0.86；在調(diào)查海域東北角（B07、B08、B13站位），香農(nóng)-威納指數(shù)形成1個低值區(qū)，平均值為0.76，并在B07站位達到最低值，為0.39。調(diào)查海域香農(nóng)-威納指數(shù)總體上呈西北、東南兩側(cè)向中央遞減，東南側(cè)向東北角遞減的趨勢（圖4）。

2.3 不同粒徑組生物量的空間分布

圖2 海域溫度及葉綠素a對數(shù)值（以10為底）Fig.2 Investigated sea area temperature and chlorophyll-a logarithm （base 10）

圖3 浮游動物調(diào)查站位聚類分析Fig.3 Cluster analysis of zooplankton survey stations

圖4 粒徑組多樣性指數(shù)Fig.4 Particle size group diversity index

浮游動物生物量的空間分布如圖5所示。S0.5粒徑組（圖5a）的浮游動物在G1的B03和B13站位分布最多，生物量分別為0.036 1（單位g/m3，下同）和0.038 1，B04和B07站位分布稍多，生物量分別為0.012 5和0.019 8；在G2組群，S0.5粒徑組的浮游動物分布較少，但較為均勻，生物量均低于0.010 0。

S0.5-1粒徑組（圖5b）的浮游動物總體上分布較為均勻，只在G2組群的 B11、B16和 B17站位有稍多分布，生物量分別為0.010 3、0.017 6和0.016 4，其它站位S1-5粒徑組浮游動物生物量均低于0.010 0。

S1-5粒徑組（圖5c）的浮游動物在G2組群的B11站位分布最多，生物量為0.046 0，在B16站位分布較多，生物量為 0.023 8，B09站位分布稍多，生物量為0.017 4；而在G1組群，S1-5粒徑組的浮游動物分布較少，只在B06站位有較多分布，生物量為0.024 3，其它站位S1-5粒徑組浮游動物生物量均低于0.010 0。

2.4 不同影響區(qū)浮游動物的生物量與多樣性的差異性分析

根據(jù)站位的聚類結(jié)果，將浮游動物粒級結(jié)構(gòu)的多樣性與不同粒徑組的生物量分為兩個組別，分別用IBM SPSS Statistics 19作箱圖分析，結(jié)果如圖6所示。

從圖6a可以看出，G1組群中S0.5組生物量的中位數(shù)為0.003 7（單位g/m3，下同），S0.5-1組生物量的中位數(shù)為0.002 1，S1-5組生物量的中位數(shù)為0.001 7；G2組群中S0.5組生物量的中位數(shù)為0.002 0，S0.5-1組生物量的中位數(shù)為0.007 1，S1-5組生物量的中位數(shù)為0.008 1。使用IBM SPSS Statistics19軟件對以上結(jié)果進行獨立樣本U檢驗，分析S0.5、S0.5-1、S1-53個粒徑組的浮游動物生物量在G1、G2組群上分布的差異顯著性，顯著性水平取0.05，結(jié)果顯示，S0.5-1與S1-5組的浮游動物在G1、G2組群上分布的差異性不顯著，P值分別為0.160和0.063，而S0.5組的浮游動物在G1、G2組群上分布的差異性顯著，P值為0.042。S0.5組的浮游動物出現(xiàn)差異性分布可能與G1、G2組群所在水域水文條件的不同有關(guān)。

從圖6b可以看出，G1組群中多樣性指數(shù)的中位數(shù)為1.289 9，G2組群中多樣性指數(shù)的中位數(shù)為1.206 9。使用IBM SPSS Statistics19軟件對以上結(jié)果進行獨立樣本U檢驗，分析多樣性在G1、G2組群分類水平下差異的顯著性，顯著性水平取0.05，結(jié)果顯示，多樣性指數(shù)在G1、G2組群分類水平下差異性不顯著，P值為0.751。

圖5 各粒徑組的浮游動物生物量的空間分布Fig.5 Spatial distribution of zooplankton biomass in different particle size groups

圖6 粒徑組生物量、多樣性指數(shù)箱圖分析Fig.6 Analysis of biomass and diversity index box of particle size group

3 討論

3.1 長江沖淡水對浮游動物粒級結(jié)構(gòu)的影響

夏季，臺灣暖流增強，蘇北沿岸流減弱，長江沖淡水先順河口走向朝東南方向流動，在口門附近向左轉(zhuǎn)向東北或北[13-14]，這與G1站位所處的水域走向相吻合。同時，東海北部區(qū)域受長江沖淡水、臺灣暖流等多種因素的影響，水文環(huán)境復(fù)雜[15]。長江徑流是本次調(diào)查海域硝酸鹽、硅酸鹽高值的來源之一，硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽高濃度分布在調(diào)查海域31°N以北的區(qū)域[16]，與葉綠素a的高值區(qū)重合。高濃度的營養(yǎng)鹽給浮游植物的大量繁殖提供了有利條件[17]，浮游動物餌料更加充足[18]。但相比之下，小型浮游動物與浮游植物在空間分布上有著更為密切的聯(lián)系[19]，與本研究所得S0.5粒徑組浮游動物大量分布在G1組群的結(jié)果相符合，這可能與小型浮游動物攝食范圍較大型浮游動物更為狹窄有關(guān)[20]，可初步斷定長江沖淡水是造成該結(jié)果的主要原因之一。

3.2 浮游動物粒級結(jié)構(gòu)空間分布及影響因素

浮游動物的群落分布與水文環(huán)境條件有著密切聯(lián)系，水溫、葉綠素a和營養(yǎng)鹽等環(huán)境因子都對浮游動物的分布起著決定性作用[21]，夏季，高溫高鹽的臺灣暖流表層水團可至長江口南岸約31°N處[22]，在G2組群附近與長江沖淡水、江浙沿岸流交匯，形成一個多水團交匯的水域。一般來說，多水團交匯的水域生態(tài)環(huán)境相對復(fù)雜，小型浮游動物被捕食的幾率更大，使其更傾向于分布在環(huán)境條件相對穩(wěn)定的水域中[23]。綜上所述，環(huán)境因子對浮游動物的分布有著很大的影響，長江沖淡水的存在使得G1組群水域初級生產(chǎn)力（葉綠素a）高于G2組群，多水團的交匯使得G2組群水域環(huán)境條件更為復(fù)雜，導(dǎo)致東海北部小型浮游動物的空間分布存在顯著的區(qū)域性差異。

致謝：本航次搭載東海水產(chǎn)研究所漁業(yè)科考船，特別感謝東海水產(chǎn)研究所程家驊研究員、劉勇副研究員的幫助。