烟台西港倾倒区海域浮游生物的群落特征

2014-10-12宁璇璇夏炳训伯云台王小清赵建民

中国环境监测 2014年4期

宁璇璇，夏炳训，伯云台，王小清，赵建民

1.国家海洋局烟台海洋环境监测中心站，山东烟台 264006

2.中国科学院烟台海岸带研究所，山东烟台 264003

浮游植物是海洋生态系统中最重要的初级生产者，也是水体溶解氧的主要来源，不仅构成了海洋食物链的主要起点，其群落的现状特征也能够反映水质的污染状况和营养水平［1-2］。浮游动物是主要的次级生产力之一，它既能摄食浮游植物，又是许多经济海产动物的饵料，它的数量变化直接影响海洋渔业资源量［3-5］。此外，浮游动物随波逐流的生活方式使其对环境因子的变动比较敏感，可以用它们的群落波动来指示环境［6］。因此，作为监测评价水体生态环境的一种重要手段，浮游生物群落特征的研究具有重要意义。

烟台西港倾倒区是为烟台港西港区建设工程所设定的临时海洋倾倒区，倾倒物为西港航道基建性清洁疏浚物。倾倒区于2009年4月启用，2012年3月关闭，批准倾倒量为480×104m3，实际倾倒量为191.877×104m3。主要倾倒活动集中于2009年6月至2010年11月和2011年3—7月，分别占总倾倒量的71.92%和22.77%。该文根据2011年8、10月与2012年7月的监测资料，对倾倒活动结束后海域浮游生物群落特征进行分析，为了解倾倒区停用后该海域的浮游生物群落结构、稳定性及生态环境质量提供数据积累。

1 实验部分

1.1 调查区域与方法

在倾倒区的4个顶点和中心共布设5个采样站位(图1)，采样方法按照《海洋监测规范》［7］进行，浮游植物使用浅水Ⅲ型、浮游动物使用浅水Ⅰ型浮游生物网，自底至表进行垂直拖网采样。浮游植物样品采用饱和碘液固定，个体显微鉴定计数确定种类组成和密度;浮游动物样品经5%福尔马林溶液固定后，镜检分类计数，并进行称重，记录湿重生物量。

图1 采样站位示意图

1.2 数据分析

物种多样性采用 Shannon-Winner指数(H’)［8］:

物种丰富度采用 Margalef指数(D)［9］:

均匀度采用 Pielou 指数(J)［10］:

优势种优势度(Y)的计算公式为［11］:

式中:S为样品中的种类总数，N为所有种类的总个体数，ni为第i种的总个体数，fi为该种在各样品中出现的频率，Pi为第i种的个体数与样品中总个体数的比值(ni/N)。

《近岸海域环境监测规范》［12］对生物多样性评价指标进行了规定，根据H’将生境质量分为4级，H’≥30为优良，2.0≤H’＜3.0为一般，1.0≤H’＜2.0为差，H’＜1.0为极差。

2 结果与讨论

2.1 浮游植物群落结构特征

浮游植物种类组成及生态特征［13-16］详见表1。

表1 调查区域浮游植物种类组成

3次调查共发现浮游植物3门19属36种，其中硅藻13属26种，甲藻5属9种，金藻1属1种。在2011年8月的调查中，鉴定浮游植物3门13属18种，包括硅藻类8属9种，甲藻类4属8种，金藻1属1种;2011年10月，鉴定浮游植物2门15属21种，包括硅藻11属16种，甲藻4属5种;2012年7月，鉴定浮游植物3门13属23种，包括硅藻类9属18种，甲藻3属4种，金藻1属1种(种类数量不包括未定名物种)。调查区域浮游植物的生态类型多为温带近岸性或广温、广布物种，少数为大洋性物种或偏暖海性物种。

调查中浮游植物细胞丰度呈增加趋势。2011年8月调查区浮游植物细胞丰度为 13.40×104～73.62×104个/m3，平均值为 35.99×104个/m3。其中，硅藻的平均数量为22.66×104个/m3，占浮游植物总量的62.95%，甲藻的平均数量为10.73×104个/m3，占29.80%，金藻的平均数量为 2.61×104个/m3，占 7.25%。2011年 10月，浮游植物细胞丰度为28.86×104～43.70×104个/m3，均值为 38.29 ×104个/m3。其中，硅藻的平均数量为23.81×104个/m3，占浮游植物总量的 62.17%，甲藻丰度均值为 14.49×104个/m3，占 37.83%。2012年 7月，细胞丰度为40.16×104～93.36×104个/m3，平均值为56.57×104个/m3。其中，硅藻平均数量为56.40×104个/m3，占浮游植物总量的99.69%，甲藻平均数量为0.16×104个/m3，占0.29%，金藻占0.02%。

调查海域浮游植物群落优势种列于表2。2011年8月，调查区优势度最高的种类为具槽帕拉藻，单种优势度达57%，其次为三角角藻，单种优势度达22%，浮游植物群落以两者联合占据绝对优势，种群结构简单;2011年10月，主要优势种类为角藻、直链藻、角毛藻、圆筛藻及辐环藻，优势种类数量丰富;2012年7月，角毛藻属的联合优势度达79%，在种类和数量上均占有绝对优势，此外，具槽帕拉藻也具有一定优势，单种优势度为15%。

表2 浮游植物优势种及优势度

倾倒区海域浮游植物群落总体上具有硅藻为主、甲藻为次的特征，生态性质以温带近岸性物种为主。倾倒活动结束后，浮游植物群落的物种数量与细胞丰度有所增加，尤其是2012年调查发现硅藻在物种及数量上的比例明显上升，甲藻数量骤减，优势类群表现为角藻的衰退和角毛藻的兴起。

浮游生物群落物种多样性是衡量群落稳定性的重要尺度，由于单纯使用某种指数来解释群落多样性容易造成较大偏差［17］，因此该文利用Shannon-Winner指数、Margalef指数和 Pielou指数对3次调查的群落结构进行分析，见表3。可以看出，2011年8月，浮游植物群落物种数量偏少，细胞丰度分布极不均匀，具槽帕拉藻与三角角藻优势度过大，群落结构相对单一，三大指数值处于较低水平;2011年10月的调查中群落结构状况最佳，浮游植物群落物种丰富多样，细胞数量分布均匀，群落结构稳定;2012年7月，受角毛藻属联合优势度高的影响，浮游植物群落指数值有所降低，但仍处于较高的水平，多样性指数均值为2～3，群落结构相对稳定，根据分级标准，倾倒区的生境质量处于一般偏上水平。

表3 调查海域浮游植物群落多样性

2.2 浮游动物群落结构特征

2011年8月，鉴定浮游动物 15种，其中桡足类6种，枝角类 1种，毛颚类 1种，浮游幼虫7种;2011年10月，鉴定浮游动物17种，包括桡足类 6种，枝角类 1种，毛颚类 1种及浮游幼虫9种，另外还有水母类的未定名物种;2012年7月，鉴定浮游动物15种，包括桡足类 5种，枝角类 1种，端足类1种，毛颚类1种及浮游幼虫7种，另外还有水母类和被囊类的未定名物种。调查区域浮游动物主要为温带近岸种或广温广盐种，物种组成［3，15，18-20］详见表4 。

表4 浮游动物的种类组成

2011年8月调查区浮游动物个体丰度为101.2～189.6 个/m3，均值为 161.4 个/m3，其中桡足类比例为42.3%，浮游幼虫比例为31.5%，毛颚类的比例为23.1%，枝角类的比例为3.1%;浮游动物生物量为24.3～36.3 mg/m3，平均生物量为29.9 mg/m3。10月，浮游动物个体丰度为118.1～164.7 个/m3，均值为 132.7 个/m3，其中桡足类比例为37.7%，浮游幼虫比例为32.6%，毛颚类比例为29.0%，枝角类与水母类仅在个别站位出现，且丰度较低;相比于8月，浮游动物生物量有所增大，为30.0～39.5 mg/m3，平均生物量为34.4 mg/m3。2012年7月，浮游动物个体丰度为65.50～230.0个/m3，均值为 157.4个/m3，其中桡足类所占比例为38.0%，毛颚类比例为36.3%，浮游幼虫比例为17.6%，枝角类的比例为5.7%，端足类、水母类和被囊动物所占比例很小;浮游动物生物量为43.8～99.5 mg/m3，平均生物量为77.9 mg/m3。由于浮游动物摄食浮游植物，因此其数量与浮游植物丰度存在密切关系。从上述数据可以看出，倾倒区海域浮游动物丰度、生物量与浮游植物丰度变化趋势大体一致。

根据各站位种类出现频率及相对丰度计算优势度，按照Y≥0.02来确定优势种，结果见表5。在2011年的2次调查中优势种类变化不大，主要优势种包括双刺唇角水蚤、强壮箭虫、海参的耳状幼虫、海蛇尾的长腕幼虫、短尾类幼虫、长尾类幼虫、中华哲水蚤、小拟哲水蚤、鸟喙尖头溞和背针胸刺水蚤。2012年7月的调查结果显示，浮游动物群落优势种类发生变化，中华哲水蚤成为桡足类的惟一优势种，单种优势度达36%，强壮箭虫的丰度有所增大，单种优势度也为36%，虾类幼体、海蛇尾的长腕幼虫与鸟喙尖头溞也具有一定的优势。

表5 浮游动物优势种及优势度

甲壳动物(尤其桡足类)是倾倒区海域浮游动物群落最重要的组成部分，浮游幼虫、毛颚类的强壮箭虫数量丰富，也是浮游动物群落的重要组成，而水母类与被囊动物仅在少数站位出现。2012年调查中浮游动物群落生物量增大的主要原因在于强壮箭虫与中华哲水蚤个体密度的显著增加。

倾倒区海域浮游动物群落多样性状况如表6所示。可以看出，3次调查中 Shannon-Winner多样性指数H’为2～3，表明浮游动物群落总体上处于比较稳定状态，倾倒区生境质量处于一般水平。2012年7月调查中，浮游动物群落指数值有所降低，主要是由于中华哲水蚤与强壮箭虫的数量大幅增加所致。

表6 调查海域浮游动物群落多样性

3 结论

倾倒活动结束后，烟台西港倾倒区海域的浮游生物群落特征:浮游植物群落具有硅藻为主、甲藻为次的特征，物种组成以温带近岸性为主。倾倒区停用后，随着海域生态环境质量的好转，硅藻数量大增，而甲藻数量骤减，表现为角毛藻的兴起和角藻的衰退。多样性分析表明，浮游植物群落结构比较稳定。甲壳动物尤其桡足类、浮游幼虫及毛颚类的强壮箭虫是浮游动物群落的主要组成，水母类与被囊动物仅在少数站位出现。浮游动物丰度、生物量与浮游植物丰度的变化趋势大体一致，2012年调查时生物量增大的主要原因是强壮箭虫与中华哲水蚤丰度增加。3次调查中多样性指数均值为2～3，浮游动物群落处于比较稳定状态。可以看出，倾倒区使用后期，浮游生物物种丰富多样、分布均匀，群落结构比较稳定，该海域生态环境质量尚好，未发生由倾倒引发的环境风险。

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