遼東灣浮游動物多樣性及其與海洋環境因子的關系

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

(遼寧省海洋水產科學研究院, 遼寧省海洋環境監測總站, 遼寧 大連116023)

遼東灣浮游動物多樣性及其與海洋環境因子的關系

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

(遼寧省海洋水產科學研究院, 遼寧省海洋環境監測總站, 遼寧 大連116023)

以 2005年 7～9月遼東灣浮游動物的調查數據為主, 并結合以往的調查數據對浮游動物的種群結構、分布特征、多樣性指數的變化及其與海洋環境因子的關系進行了分析。結果表明, 遼東灣浮游動物個體數量主要集中在北部海區, 而其生物多樣性與均勻度指數卻明顯低于西部和東南部海區, 說明該海區水體、生態環境、生物群落不如西部和東南部海區穩定、成熟。浮游動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(rH′=0.835＞r0.01; rE= 0.653＞r0.01, n = 40)影響較大。

遼東灣; 浮游動物; 生物群落; 生物多樣性; 環境因子

遼東灣處于我國海區的最北端, 三面為大陸所環抱, 是凡納濱對蝦、毛蝦、河蟹、海蜇的產卵場, 并且灘涂貝類資源豐富, 毛蝦與海蜇曾經一度是當地漁民的主要經濟來源。但是近十多年來, 過度的捕撈使得遼東灣水產資源日漸枯竭。另一方面由于水交換能力差, 該水域的污染相對比較嚴重, 遼東灣水域環境污染已經成為當前制約漁業發展的關鍵問題之一。同時遼東灣作為斑海豹在我國海域唯一的繁殖區[1], 更應該加強對其生態環境的保護。

有關浮游動物多樣性與海洋環境關系的研究報道較少, 徐兆禮[2]曾對長江口鄰近水域浮游動物的多樣性指數與溫度、鹽度等環境因子進行過研究; 洪旭光等[3]曾對東海北部黑潮區浮游動物的多樣性與海洋環境的關系進行過研究, 而在遼東灣未見到此方面的報道。作者以 2005年 7～9月份遼東灣浮游動物的調查數據為主, 并結合以往的調查數據對浮游動物的種群結構、分布特征、多樣性指數的變化及其與海洋環境因子的關系進行了分析, 旨在為該水域的生態環境提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 站位的設置

在遼東灣近岸海域共設置40個調查站位(圖1)。同時, 為了分析和討論的方便, 根據遼東灣的歷史資料記載和近年來掌握的調查數據及遼東灣地理特點, 將遼東灣北部海區人為劃分為三部分： 東南部,北緯39o～40o的區域(1～18站位); 北部, 錦州灣以東的區域(19～29站位); 西部, 錦州灣以西的區域(30～40站位)。北部區域屬于河口區和重工業污染比較嚴重的區域, 東南部和西部區域環境相對穩定。

1.2 樣品采集及測定方法

浮游動物的調查方法依照《海洋監測規范》[4],使用淺水I、Ⅱ型浮游生物網自底至表垂直拖取, 采集到的浮游動物樣品用5%甲醛固定保存。樣品處理后使用雙目立體解剖鏡進行種類鑒定和數量統計。

多樣性指數(H′)的計算采用Shannon-Wiener 公式：

均勻度指數( E ) 采用 Pielou 公式：

E = H′/ log2S

式中, S為樣品中的物種個數; Pi為第i種的個體數與樣品中的總個數的比值[5]。

2 結果

2.1 浮游動物數量分布與生物多樣性

近20年來遼東灣有關浮游動物種群動態系統的研究未見報道。此次調查共鑒定出浮游動物 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)和原生動物(7 種)等。

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

整個遼東灣海域 7～9月的浮游動物豐度為5 580～101 400個/m3, 全區平均值27 648.7個/m3(表1、圖2)。其中遼東灣北部較高(36 562個/m3), 西部次之(34 560.1個/m3), 東南部最少(17 978個/m3)。浮游動物多樣性指數(H′)為 0.761～4.749, 全區平均值2.239; 均勻度指數(E)為 0.240～0.875, 全區平均值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)。遼東灣海區水文、化學、生物因子和多樣性、均勻度指數平均值列于表3。

表 4列出了浮游動物生物多樣性指數和均勻度指數與環境因子的相關系數。

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)、化學因素(無機氮DIN、無機磷DIP、化學耗氧量COD)和生物因素(物種數s、生物量W、葉綠素Chla)的相關性分別進行討論。

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

表2 遼東灣浮游動物豐度、多樣性指數分布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系

由表5可以看出： 浮游動物H′、E與T、透明度相關極顯著(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相關不顯著(rH′= -0.311＜r0.05;rE= 0.303＜r0.05,n=40)。說明浮游動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]研究結果大致相同。

2.3 生物多樣性同化學因素的關系

由表 4可以看出： 浮游動物H′和E與 DIN 和DIP 負相關(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 浮游動物豐度分布(×104個/m3)Fig. 2 Density distributions of zooplankton (×104ind/m3)

圖3 遼東灣海區浮游動物多樣性變化Fig. 3 The diversity indices of zooplankton in Liaodong Bay

表3 遼東灣海區環境因子平均值Tab. 3 Average values of oceanic environmental factors of Liaodong Bay

表4 浮游動物群落多樣性和海洋環境的相關分析*Tab. 4 Correlation analysis of zooplankton diversity and oceanic environment factors

表5 浮游動物H′與E和環境因子的相關性Tab. 5 Correlations of zooplankton diversity indices and environmental factors

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

2.4 生物多樣性同生物因素的關系

浮游動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(s)正相關極顯著(rH′= 0.835＞r0.01;rE= 0.653＞r0.01,n= 40); 與生物量(W)負相關也極顯著(rH′= -0.461＞r0.01;rE= -0.417＞r0.01,n=40);H′與葉綠素a(Chla)相關不顯著(r= -0.196＜r0.05,n= 40),E與Chla負相關極顯著(r= -0.551＞r0.01,n= 40)。

3 討論

3.1 遼東灣浮游動物的數量分布

浮游動物作為海洋生態系統中次級生產者, 它們必須從生活環境中獲得能量, 攝食浮游植物或其他浮游動物、魚卵或浮游幼蟲, 消耗水中溶解氧, 可以富集環境中的微量離子, 而本身又是各類游泳動物、魚類等的主要營養源。因而它們同海洋生態環境有密切的聯系, 其生物量的大小是反映海洋次級生產力的重要指標, 對于海洋生物資源的開發起著重要的指示作用[6]。同時浮游動物生物多樣性的變化從側面也反映了該水體穩定性及群落成熟度。從2005年 7～9月份遼東灣調查的浮游動物數據來看,其個體數量主要集中在北部海區(圖 2), 這主要是由于該海區受大凌河、遼河與雙臺子河的影響, 營養鹽比較豐富, 間接地影響著浮游動物的豐度。

3.2 遼東灣浮游動物多樣性

從浮游動物多樣性與均勻度指數分布來看(表2、圖3), 遼東灣北部海區的動物多樣性與均勻度指數明顯低于西部和東南部海區, 可能是因為來自葫蘆島和錦州的工業和生活污水主要注入錦州灣, 并且該區域的水交換是整個遼東灣最差的區域, 污染嚴重。生物多樣性可以表示水體穩定性及群落成熟度, 其數值的高低可以為赤潮的預報提供參考。而均勻度代表群落內物種分布的均勻程度, 是群落是否成熟和穩定的特征之一。此次調查說明遼東灣西部和東南部海區水體、生態環境、生物群落較北部海區穩定、成熟。

3.3 遼東灣浮游動物多樣性與環境因子的關系

海水中浮游動物的現存量與環境因子是密切相關的, 季節的變化, 沿岸徑流的大小, 生物的活動等均能引起海區理化因子的差異。遼東灣東北部的遼河與雙臺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鹽和其他的營養物質及污染物直接影響著沿岸水域的海洋生態環境, 對初級生產者浮游植物和細菌的影響很大, 也間接影響著浮游動物群落的變化。浮游動物與環境因子之間的關系也很復雜, 所以對遼東灣海域浮游生物與環境因子進行相關性分析, 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, 遼東灣浮游動物多樣性主要受水溫、透明度、化學耗氧量等環境因子的制約。說明上述環境因子的變化直接影響著該海域水體和浮游動物群落的穩定性、成熟度。另外, 此次分析的顯著相關因子只是建立在線性基礎上的回歸分析, 而生物多樣性與其他環境因子是否存在非線性關系還需進一步研究。

[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物群落特征及變動趨勢[J]. 生態學雜志, 2005, 24(7)： 780-784.

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

[4] GB 17378.7-2007, 海洋監測規范[S] .

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

[6] 郭遠瓊, 黃偉建, 韓博平, 等. 大鵬灣浮游動物種群密度變化的一次數學模擬[J]. 生態學雜志, 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

國家十五科技攻關計劃項目(2001BA603B-06-05)

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

(本文編輯： 張培新)