石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物生态学研究

马 林, 李新正, 王洪法, 董 栋, 张宝琳

(1. 中国科学院 海洋研究所, 山东 青岛 266071; 2. 中国科学院 研究生院, 北京 100049)

潮间带处于陆地与海洋的过渡地带, 是沿岸带从最大高潮水面到最小低潮水面之间的区域, 由于生境的异质性较高, 生物资源极其丰富。同时该区域又受海洋与陆地两大生态系统的理化环境因子的共同影响, 底栖动物群落结构也存在受影响和生态适应的过程。近年来, 国外对于潮间带大型底栖动物的研究较多, 如 Schlacher & Thompson[1]对澳大利亚Noosa南部沙滩, Walker & Schlacher[2]对昆士兰Burrum河口大型底栖生物的调查研究, Sivadas等[3]研究了生境异质性对印度Kalbadevi沙滩大型底栖生物的影响。我国对山东半岛潮间带的生态调查研究从20世纪30年代即开始, 张玺等[4]曾对胶州湾潮间带进行过多次考察, 60年代庄启谦等[5]对胶州湾沧口潮间带进行过连续 17个月的生态调查, 近年来, 围绕山东半岛潮间带也相继开展了一些调查工作, 这些工作对了解该区域底栖动物群落现状积累了重要的资料。如王洪法等[6], 李宝泉等[7], 李新正等[8], 张宝琳等[9]对胶州湾周边潮间带的大型底栖动物进行了调查研究, 王晓晨等[10]对黄河口岔尖岛、大口河岛和望子岛潮间带的大型底栖动物进行了生态调查研究, Wang 等[11]调查研究了烟台长岛潮间带大型底栖动物的群落结构, 马林等[12]对乳山口西村潮间带大型底栖动物生态特点进行了研究。

石岛位于山东半岛东南端, 濒临黄海。石岛港是一级渔港, 是我国北方最大的渔港, 在山东半岛东南岸渔业生产活动中占有重要地位, 捕捞季节该港的渔船停靠相当频繁, 渔船数量逐年增加, 从 2005年的5054艘增长到2009年的9384艘, 2008年的渔捕量约为40万吨。近年来石岛沿海的养殖面积急剧扩大, 2006年海水增养殖面积达 31.8万亩, 沿岸生活污水排放量增加及航运等经济活动快速发展, 使潮间带的海水富营养化程度及污染状况明显加重。大鱼岛村潮间带附近有滩涂养殖, 底质为碎石、砂,附近有一个生活污水排放口。本研究在石岛港西南端的大鱼岛村潮间带进行了四个季度的观测 (图 1),为了解石岛港进出船只对周边海洋底栖动物的影响和今后的底栖生物比较研究以及即将兴建的石岛湾核电站建成后对该潮间带环境质量及底栖动物的栖息环境是否有潜在性的影响提供基础资料。

图1 石岛大鱼岛村潮间带采样站位 (Δ表示采样地点)Fig. 1 Sample station of the intertidal zones in Dayudao Village, Shidao Town, Shandong Peninsula (Δ represents sample station)

1 材料与方法

所用材料为2008年8月, 2008年11月, 2009年2月和5月4个季度月(夏、秋、冬、春季)在山东半岛东南岸的石岛大鱼岛村潮间带采集获得。该处潮间带高、中两个潮带底质均为沙、石块, 低潮带为岩石。在大鱼岛村南、石岛湾湾口西南侧潮间带取一垂直于海岸的断面, 从高潮的基准面下退15 m至低潮区附近等距离设3个站(高、中、低潮区分别表示为 SD1(36°51.906′N, 122°24.980′E), SD2(36°51.899′N,122°24.966′E), SD3(36°51.898′N, 122°24.962′), 用GPS定位以便 4个季度重复取样, 对大型底栖生物进行调查取样。每个取样站分别进行定量和定性采集。定量采集用0.25 m2的取样框重复取样2次(取样深度30 cm), 用1.0 mm孔径的样品筛冲洗获得大型底栖生物, 重复采样两次是为了减少采样数据的偶然性。定性采集是在定量取样站附近尽可能多地采集生物样品, 以补充定量采集生物种类组成上的不足。将获得的样品用 75%的酒精固定后带回实验室进行。在实验室对所获样品进行挑选、种类鉴定、个体计数和称质量(用精度为 0.001 g的电子天平),计算其生物量和栖息密度。

大型底栖动物的优势种类计算公式:

式中N为采泥样品中所有种类的总个体数目,ni为第i种的个体数;fi为该种在各站位出现的频率;当物种优势度Y＞0.02时, 该种即为优势种。

运用物种多样性指数、物种均匀度指数和物种丰度指数对底栖动物的群落结构、组成特点及数量动态特点进行分析。

Margalef物种丰富度指数(D):D=(S-1)／log2N s

物种多样性指数采用 Shannon-Wiener(1949)指数(H’):

物种均匀度指数(J):J=H′/log2S

S为采泥样品中的种类总数,Pi为第i种的个体数与样品中的总个体数的比值(ni/N)。

2 结果与讨论

2.1 种类组成及季节变化

2.1.1 种类组成及优势种

调查共采获大型底栖动物68种, 其中定量调查采到59种, 定性调查补充24种(表1)。群落中的优势类群为多毛类, 达30种, 占总数的44.12%; 其次为软体动物22种, 占总数的32.35%; 甲壳动物12种, 占总数的17.65%; 其他动物(包括腔肠动物、纽虫动物、星虫动物和曳鳃动物)4种, 占总数的5.88%。

在优势种组成方面, 葛氏囊须虫Saccocirrus gabriellaeMarcus(优势度0.1211)和仙居虫Naineris laevigata(Grube)(优势度0.0277)具有明显的优势地位。其他常见种类还包括: 平背蜞Gaetice depressus(de Haan), 菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum(AdamsetReeve), 短滨螺Littorina brevicula(Philippi), 矮拟帽贝Patelloida pygmaea(Dunker), 嫁虫戚Cellana toreuma(Reeve)和史氏背尖贝Notoacmea schrenckii(Lischke)。

2.1.2 季节变化

冬季出现种数最多, 为 35种; 其次为夏季, 为32种; 最后是春季和秋季, 分别为20种和19种。

种数(S)的季节变化为:S冬季＞S夏季＞S春季＞S秋季。

表2为石岛大鱼岛村潮间带各站各季节的大型底栖动物种数的分布状况。从各站种数的季节变化来看, SD2站出现的种数最多, 为45种, SD3站次之,为33种, SD2站和SD3站种数的季节变化均为冬季＞夏季＞春季＞秋季; SD1站出现的种数为 29种,种数的季节变化为夏季＞冬季＞秋季＞春季。各站种数的季节变化规律不同, 三个站共同决定种数的季节变化。

2.2 栖息密度和生物量

2.2.1 密度和生物量组成

由表 3可以看出, 调查区潮间带大型底栖动物总平均密度为 397.7个/m2, 其中多毛类为 330.7个/m2, 占 83.15%; 软体动物 44个/m2, 占 11.06%;甲壳动物19个/m2, 占4.78%; 其他动物4个/m2, 占1.01%。调查区各站大型底栖动物的平均栖息密度以高潮带最高, 为 808个/m2, 其中优势类群为多毛类,低潮带最低, 为 123个/m2。以潮带为因子相似性分析(One—way ANOSIM检验)表明: 调查区不同潮带大型底栖动物群落间的差异不显著(R=0.056,P=0.314)。

表1 石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物种名录及分布Table 1 List and distribution of macrobenthic species from the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town,Shandong Peninsula

续表

表2 石岛大鱼岛村潮间带各站各季节的大型底栖动物种数Tab. 2 The seasonal species number of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town, Shandong Peninsula

由表 4可以看出, 调查区潮间带大型底栖动物总平均生物量为 99.874 g/m2, 其中软体动物为87.772 g/m2, 占 87.88%; 多毛类动物为 7.251 g/m2,占7.26%; 甲壳动物为2.902 g/m2, 占2.91%; 其他动物为1.949 g/m2, 占1.95%。大型底栖动物平均生物量则以低潮带最高, 为122.2 g/m2, 其中软体动物贡献最大, 占55%; 高潮带最低, 为87.4 g/m2。

2.2.2 季节变化

表3为石岛大鱼岛村潮间带各站大型底栖动物各类群的栖息密度的季节变化以及分布状况。石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物的平均密度以冬季最高, 为1 296个/m2, 其次为夏季, 为172个/m2, 秋季和春季, 分别为 68个/m2和 54.67个/m2。平均密度各季节比较为:D冬季＞D夏季＞D秋季＞D春季, 高潮带的多毛类是冬季高栖息密度的主要贡献者, 栖息密度高达 3000个/m2以上。以时间为因子相似性分析(One—way ANOSIM检验)表明: 调查区不同季节大型底栖动物群落间的差异不显著(R=0.265,P=0.034)。

表4为石岛大鱼岛村潮间带各站大型底栖动物各类群的生物量的季节变化以及分布状况。石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物的总平均生物量以夏季最高, 为 198.445 g/m2, 其次为冬季, 为 109.167 g/m2, 秋季和春季, 分别为 51.805 g/m2和 40.079 g/m2。平均生物量各季节比较为:B夏季＞B冬季＞B秋季＞B春季, 软体动物的生物量是夏季平均生物量的主要贡献者。

表3 石岛大鱼岛村潮间带各站各类群大型底栖动物栖息密度的季节变化Tab. 3 The seasonal changes of mean abundances of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao, Shidao, Shandong Peninsula

表4 石岛大鱼岛村潮间带各站各类群大型底栖动物生物量的季节变化Tab. 4 The seasonal changes of mean biomass of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao,Shidao, Shandong Peninsula

2.3 群落种类多样性

对调查区潮间带大型底栖动物的多样性指数进行分析(表 5), 结果表明, Shannon-Wiener多样性指数(H′)、均匀度指数(D)和丰富度指数(J)在三个潮区的差异不大。调查区H’的平均值为2.446, 最大值出现在低潮区, 为 2.743; 最小值出现在高潮区, 为1.971。调查区D的平均值为1.821, 最大值出现在中潮区, 为 2.13; 最小值出现在高潮区, 为 1.558; 调查区J的平均值为0.779, 最大值出现在低潮区, 为0.876; 最小值出现在高潮区, 为0.709。

表5 石岛大鱼岛村潮间带各站大型底栖动物物种多样性指数的季节变化Tab. 5 The seasonal changes of three biodiversity indices including Shannon-Wiener index (H’), species richness (D)and Pielou’s evenness index (J)of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village,Shidao Town, Shandong Peninsula

对生物多样性指数的季节变化进行分析(表 5),结果表明,H′值夏季最高, 秋、春季次之, 冬季最低;D值夏季最高, 冬季次之, 春季最低;J值春季最高,秋、夏季次之, 冬季最低。

3 小结

本次石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物调查结果为总平均生物量、总平均密度和总种数分别为99.874 g/m2, 397.7个/m2, 68种, 与周边潮间带相比, 有很大差别(表6)。由表6可以看出, 调查时间相近的大鱼岛村潮间带与乳山口西村潮间带, 无论是种数, 还是平均密度和平均生物量, 大鱼岛村潮间带均远高于乳山口西村潮间带, 原因与其底质类型有关, 砂石底质潮间带比砂质底生物多样性高。而与胶州湾潮间带相比, 大鱼岛村潮间带大型底栖动物的种数高于胶州湾各潮间带, 但生物量和栖息密度远低于红石崖潮间带, 原因在于大型底栖动物的种类差别较大, 红石崖潮间带软体动物是生物量和栖息密度的主要贡献者, 生境的异质性对大型底栖生物的影响较大。大鱼岛村潮间带与岔尖岛、大口河岛、望子岛和长岛潮间带在种数、生物量、栖息密度以及物种多样性指数上的差别除了与生境有关外, 还与调查时间和调查航次有关。

表6 石岛大鱼岛村潮间带大型底栖动物种数、平均密度、生物量和物种多样性指数与周边潮间带的比较Tab. 6 Comparison of species number, mean abundances, mean biomass and Shannon-Wiener index (H’)of macrobenthos in sampling stations of the intertidal zones of Dayudao Village, Shidao Town with adjacent intertidal zones

大鱼岛村潮间带大型底栖动物的种数、生物量和栖息密度, 在不同季节差别较大, 具体为: 种数的季节变化:S冬季＞S夏季＞S春季＞S秋季; 平均密度的季节变化:D冬季＞D夏季＞D秋季＞D春季; 平均生物量的季节变化:B夏季＞B冬季＞B秋季＞B春季。此潮间带三个潮区的3个多样性指数变化不大。

致谢: 课题组李宝泉、王金宝、韩庆喜、董超、王晓晨、蔡文倩、彭松耀、孙德海等参加了外业考察采集和实验室样品分析、数据处理工作, 在此表示衷心感谢！

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