渤海湾潮下带底栖线虫群落的垂直分布＊

张青田，王新华，胡桂坤

（1.天津科技大学 海洋资源与化学重点实验室，天津300457；2.南开大学 生命科学学院，天津300071）

渤海湾潮下带底栖线虫群落的垂直分布＊

张青田1，2，王新华2＊，胡桂坤1

（1.天津科技大学 海洋资源与化学重点实验室，天津300457；2.南开大学 生命科学学院，天津300071）

2007年春季在渤海湾天津潮下带采集小型底栖生物样品，分析沉积物中自由生活线虫的垂直分布情况。多元统计分析结果表明，底栖线虫的垂直分布和沉积物深度有关。在较深的5～10cm层，线虫群落与其上层次的差异较大：0～2cm层和5～10cm层差异极显著（P＝0.001），2～5cm层和5～10cm层间差异显著（P＝0.016）。不同站点间底层的线虫群落差异明显。而沉积物0～2cm层和2～5cm间的线虫群落差异不明显（P＝0.541）。列出了SIMPER分析中16种明显影响表层－底层群落的线虫，13种明显影响中层－底层间群落比较的线虫。在研究和比较线虫群落时，应该考虑取样深度的影响。

底栖线虫；自由生活线虫；群落；垂直分布；渤海湾

海洋自由生活线虫是海洋小型底栖动物的重要类群之一。从近岸的高潮线到深海的最深海沟处，从寒冷的两极到深海脊上的高温热泉生物群落都可发现线虫的踪迹［1］。在大多数海洋生境中，自由生活海洋线虫数量占后生动物的60%以上，在我国近海则往往占据90%左右［2－3］。海洋线虫在海洋底栖生态系统的能量流动和物质循环中起着重要的作用［4－6］，因而成为海洋底栖生态学研究的重要内容之一。

在我国沿海海域已经开展了小型底栖生物，包括海洋自由生活线虫的多年研究［3，7－9］。我国海洋线虫的研究以分类和生态分布为主。据估计，我国海域习见自由生活线虫约500～560种，自由生活线虫总种数约1 000种［9］。我国已记录的自由生活线虫有400多类，但鉴定到种的不足200种。已有的生态学研究涉及线虫的水平分布、垂直分布和时间分布的规律，积累了许多线虫丰度和生物量分布的资料。但线虫群落结构的研究集中在水平分布方面，在垂直分布方面尚缺乏研究报道，影响了线虫生态学的深入研究。目前在渤海进行了较多的线虫研究，在线虫鉴定和群落分析方面都积累了经验［10－12］。选择渤海湾近岸海域进行了底栖自由生活线虫群落随沉积物深度变化的研究，旨在丰富我国线虫研究的内容，为底栖生物生态学的深入研究，以及环境保护和监测提供帮助。

1 材料与方法

1.1 调查海域与站位

在渤海湾天津市近岸海域设置了15个调查站位（图1），于2007－04进行了海洋底栖线虫的采样工作。

1.2 样品采集和制片

用内径2.4cm有机玻璃管从0.05m2箱式采泥器中采取芯样，芯样长度为10cm以上。要求沉积物样品不受扰动，采样位置必须离开采泥器边缘2cm以上；然后按5～10cm，2～5cm和0～2cm的层次快速将所获芯样分段，分别装入样品瓶。每站采集4个芯样用于生物分析，样品的麻醉、固定方法等严格按《海洋生物生态调查技术规程》［13］和国家《海洋调查规范》执行［14］。

样品带回实验室后及时整理和清点样品，采用离心法从沉积物中分选出小型底栖生物。

分选前，生物样品经虎红染液染色大约24h。样品经过500μm和41μm孔径套筛冲洗，41μm套筛截留物转入硅溶胶（Ludox－TM）中悬浮离心，上清液离心3次；样品用41μm套筛过滤后转入培养皿。在高倍体式显微镜下将线虫挑出以备制片。由于线虫个体较小，必须制成装片，然后在显微镜下观察。封片前，首先要用适量的体积分数为90%的酒精甘油溶液（体积分数为50%酒精与甘油）对虫体进行透明。然后等待酒精和水挥发，甘油渗入虫体内，使线虫透明。封片用的载玻片和盖玻片提前用盐酸和酒精处理。制片时挑选体积大小较一致的线虫10条～20条放入一个片子，虫体尽量分散，避免重叠到一起；选取若干粒直径与虫体直径大致相同的玻璃珠，均匀放置于线虫周围，然后加盖玻片，四周用加拿大树胶封闭。待树胶干燥后，在Olympus微分干涉相差显微镜下进行参数测量和鉴定［2，9］。

图1 渤海湾调查站位设置和等深线Fig.1 Survey stations and their water depth in Bohai Bay

1.3 数据统计分析

使用Primer软件进行底栖线虫群落的多元统计分析和比较，包括等级聚类（Cluster）、非度量多维标度（MDS）、ANOSIM（Analysis of Similarities）分析和SIMPER（Similarity Percentages－species contributions）分析；以及环境相关的生物－环境分析（BIO－ENV，Biota and Environment matching）［15］。

2 结果与讨论

该航次共鉴定出87种自由生活线虫，以及少量未鉴定残体等；线虫种类出现的频率差异较大，生物丰度以Dorylaimopsis rabalaisi占有巨大优势［11］；从水平分布来看，所调查站位的线虫群落存在差异，可以分为4个组别［12］，这里重点分析底栖线虫群落在不同沉积物层次中的差异。为了比较垂直层次间的线虫群落，对15个站位共45个层次的线虫群落进行聚类分析和MDS分析。生物芯样品在现场按0～2cm，2～5cm和5～10cm的层次分段，为了便于结果比较，这3个层次被依次标记为1，2和3，记录在该站站号之后以示区分。所以此节聚类分析和MDS分析结果中的标号包含了站号和层次号，前3位为站号，末一位为层次号。

2.1 聚类分析

对于15个站位的线虫群落数据进行等级聚类分析（图2）。聚类图表明，各样品的相似性程度较低，在40%相似性水平上可将45个样品分为20个组别；在20%相似性水平上则可分为9个组别。和站位间（水平分布）的聚类结果不同［12］，考虑沉积物层次（垂直分布）的聚类结果明显复杂。各自沉积物层次中的线虫组成和数量不同，这明显影响了聚类分析的结果，也说明了取样深度将会影响聚类分析。在聚类图中，最深层次样品间差异明显，相似度很低；虽然深层次的线虫数量和种类明显少于浅层的，但对群落结构的影响仍不容忽视。

图2 不同层次线虫群落的聚类分析结果Fig.2 Cluster result of nematode community among different layers

2.2 MDS分析

底栖线虫组成的MDS分析结果见图3。MDS图形的stress值为0.17，说明该图有一定的解释意义［16］。45个样品对象的分组情况较复杂，在MDS图中难以看出明显的分组界限。

图3 不同层次线虫群落的MDS分析结果Fig.3 MDS result of nematode community among different layers

分布于图边缘的绝大多数对象为底层样品，并且互相间距离远，可见底层线虫群落结构差异较大。这和聚类分析的结果有很好的吻合度。在图3的中心部位聚集着过半数（9个站位）的表层和中层样品对象，一些对象几乎叠加在一起。表明了表层和中层线虫群落有较高的相似性，而和底层的不同。只有BH06，BH07，BH08和BH12站位的表层线虫群落不同于其他站位的，距离中心较远，并且各自间距离也较远。中层样品只有BH07站位的位于图边缘，与同层其它站位群落差异较大。该站位3个层次的线虫群落结构相似，但是和其他站点层次相距较远，说明该站位线虫群落具有独特性。

综合来看，聚类分析结果和MDS标序结果表现出良好的吻合性，有较好的分析意义。底栖线虫的组成和数量与沉积物深度有关，线虫种类在表层和中层沉积物中比较接近，而与底层的明显不同。而且，各站位底层线虫群落之间也有较大差异，对线虫群落分析产生影响。

2.3 3层线虫群落比较

为了定量了解3层的线虫群落差异，对3层线虫群落结构的差异进行统计检验，找出对样品分组起主要作用的种类，继续进行了ANOSIM分析和SIMPER分析（结果见表1）。

表1 影响层次间群落差异的主要线虫种类Table 1 Main nematode species affecting the diversity of nematode community

ANOSIM分析结果表明，3层次线虫群落结构总体上有极显著差异（R＝0.094，P＝0.006）。而各层次间分别比较时的，差异显著性不同，表层和中层的差异不显著（R＝－0.008，P＝0.541）；而表层和底层的群落结构差异极显著（R＝0.172，P＝0.001）；中层和底层群落的差异显著（R＝0.104，P＝0.016）。此结果和线虫群落垂直层次的聚类分析、MDS分析结果是一致的。

3个沉积物层次中的线虫组成均会影响群落结构比较，限于篇幅，表1中仅列出了贡献累计率达50%时的重要类群。不同线虫对群落比较的贡献率不同，在本研究海域，多数线虫具有广适性，可分布于不同站位和层次中。同时，一些具有特性的线虫分布范围狭窄，对群落分析影响大。在表层和底层的群落差异比较中，16种线虫的贡献率累积达到51.41%，而中层和底层的比较中，13种线虫的贡献累计率即达52.25%。这些分析不但指出了线虫在群落分析中的作用，而且有助于线虫生物学，以及生物和环境间关系的研究。

2.4 沉积物环境因子分析

生物的分布和生境相关，底栖线虫的垂直分布差异也应该受沉积物环境差异的影响。根据项目要求，测定的多项沉积物理化指标集中于表层（0～2cm），仅对沉积物叶绿素和粒径做了分层测定。从现场观察看，黑泥层（氧化还原电位不连续层深度）极少出现在5cm深度以内，而在5～10cm范围内则出现频率增多。这在一定程度上限制了某些线虫的分布深度。沉积物叶绿素a一直被认为是小型底栖生物的食物来源之一，本研究中各层次的叶绿素a值为表层0.49～4.37μg／g；中层0.14～2.54μg／g；底层0.06～1.56 μg／g［17］，下降趋势明显，这对线虫垂直分布的数量和种类产生影响（相关性分析显著，P＜0.05）。表层和底层沉积物平均粒径差异极显著（P＝0.002，n＝15），中值粒径亦然（P＝0.001，n＝15）［2］。这些差异为线虫提供了不同的生态位，将影响线虫种类的垂直分布。今后，进行底栖生物的垂直研究时建议多进行沉积物指标的分层取样，以及不同因素影响机理的研究。

前面是常规性的分析，很大程度反映的是线虫丰度的变化；要了解环境因素对生物群落的影响则需进行BIO－ENV分析。这里选用了同航次的环境因素进行分析。测定了沉积物的叶绿素a（Chl a）、脱镁色素、中值粒径、平均粒径；以及有机质、重金属和氧化还原电位。考虑到水体和沉积环境的相互影响，还测定了底层水体的温度、盐度、水深、溶解氧、pH、总碱度、氮磷营养盐等因素。BIO－ENV分析结果显示，对本海域线虫群落组成起关键作用的环境因素有沉积物中的Chl a，脱镁色素和沉积物粒径；还有底层水体的pH，氮、磷营养盐、温度、盐度和溶解氧。与上段分析不同的是，氧化还原电位未表现出影响。这和取样深度有关，项目只要求测表层的氧化还原电位。现场的观察显示了氧化还原电位的差异，也是影响线虫分布深度的一个因素。这些因素的综合作用决定了各种海洋自由生活线虫的分布情况；要了解每种线虫的具体影响因素还需要生态学实验的深入研究。

3 结语和展望

1）对研究海域底栖线虫群落的聚类分析和MDS分析表明，底栖线虫的垂直分布和沉积物深度有关。在较深的底层（5～10cm），线虫群落与其上层次的差异较大；并且在不同站点间，底层的线虫群落差异明显。而沉积物表层（0～2cm）和中层（2～5cm）间的线虫群落差异不明显。ANOSIM分析也表明线虫群落随沉积物深度而变，表层和底层的群落结构（R＝0.172，P＝0.001）及中层和底层的群落结构（R＝0.104，P＝0.016）均显著差异；但表层和中层的差异不显著（R＝－0.008，P＝0.541）。SIMPER分析列出了显著影响表层－底层，中层－底层间群落分析的一些线虫种类。

2）由前述结论可知，取样的深度将影响到线虫样品的获得及其群落结构的分析。目前我国近海的小型底栖生物研究逐渐增多，但是取样深度并不统一，有5cm，8cm和10cm等多种情况，这将影响线虫群落的分析和比较。栖居深层次的线虫在种类和数量上均少于表层，但是其独特性对群落结构分析会产生不容忽视的影响。今后应该加强底栖线虫垂直分布的研究，确定适宜、统一的取样深度。期待更多的自由生活线虫群落的垂直结构多元分析以作比较。

3）目前关于小型底栖动物群落垂直分布的研究很少，这和线虫鉴定困难有一定关系。据估计，我国海洋底栖线虫总种数约1 000种，但目前鉴定的仅约200种，推进生物鉴定工作将会极大地促进线虫群落生态的研究进度。目前的底栖线虫研究在取样时几乎都进行了分层，如果继续开展深入研究和数据共享，将极大地促进我国底栖生态学的进步。

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（高 峻 编辑）

Study on the Vertical Distribution of Benthic Nematode Community in Sublittoral Zone of Bohai Bay，China

ZHANG Qing－tian1，2，WANG Xin－hua2，HU Gui－kun1
（1.Tianjin Key Laboratory of Marine Resources and Chemistry，Tianjin University of Science ＆ Technology，Tianjin 300457，China；2.School of Life Science，Nankai University，Tianjin 300071，China）

The meiofaunal core samples were collected in April 2007and the nematodes were identified in the laboratory.The multivariate statistical results indicated that the distribution of benthic nematode community had vertical variation.The nematode community in 5～10cm layer was different from that of the upper two layers and the differences were significant.The significance of community difference between 0～2cm layer and 5～10cm layer was P＝0.001；and that between 2～5cm layer and 5～10cm layer was P＝0.016.Furthermore，the nematode species composition of 5～10cm layer among these survey stations varied obviously.On the other hand，the community difference between 0～2cm layer and 2～5cm layer was not significant（P＝0.541）.Some nematode species obviously affecting the community composition were also listed by the SIMPER analysis.There were 16species between 0～2cm and 5～10cm layer and 13species between 2～5cm and 5～10cm layer affecting the communities composition evidently.Consequently，the sampling depth should be taken into consideration in further study and comparison of nematode community.

benthic nematode；free－living nematode；community；vertical distribution；Bohai Bay

February 21，2011

Q178.53

A

1671－6647（2012）03－0416－07

2011－02－21

中国近海海洋综合调查与评价专项——天津市专项海洋生物生态调查（908－TJ－10）；国家科技支撑计划重点项目——典型人工海岸污染控制与生态构建技术研究及示范（2010BAC68B04）；天津科技大学科学研究基金——小型底栖动物生物量估算模型研究（20100220）

张青田（1974－），男，天津人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事海洋生物学方面的教学和研究工作.E－mail：qtzhang@163.com

＊通讯作者，E－mail：xhwang@nankai.edu.cn