东山湾浮游动物数量特征与养殖活动及水团关系分析

孙鲁峰,李秀启,徐兆礼

(1.山东省淡水渔业研究院,山东济南250013;2.中国水产科学研究院东海水产研究所,上海200090)

东山湾浮游动物数量特征与养殖活动及水团关系分析

孙鲁峰1、2,李秀启1,徐兆礼2

(1.山东省淡水渔业研究院,山东济南250013;2.中国水产科学研究院东海水产研究所,上海200090)

为研究东山湾浮游动物数量特征与养殖活动及水团的关系,于2012年11月(秋季)、2013年2月(冬季)、5月(春季)和8月(夏季)对东山湾浮游动物数量进行了调查。结果表明：东山湾浮游动物在种类、生物量和栖息密度的分布上主要集中在漳江河口、八尺门附近海域、湾口站位和湾外的几个固定站位,这种分布特点与东山湾的水团水系以及养殖环境有较大关系,春季漳江径流最大,导致河口海域呈现浮游动物高值区,夏季外海水团对外海水域影响势力最强,导致夏季湾外站位浮游动物丰富,秋季和冬季水团势力减弱,浮游动物往往在养殖活动盛行的区域较为丰富;水团和养殖活动对东山湾浮游动物的影响也导致了优势种的季节变化,2012年11月优势种为太平洋纺锤水蚤Acartia pacifica、针刺拟哲水蚤Paracalanus aculeatus和中华哲水蚤Calanus sinicus,2013年2月优势种为中华哲水蚤,2013年5月优势种为中华哲水蚤、太平洋纺锤水蚤和小拟哲水蚤Paracalanus parvus,2013年8月优势种为异体住囊虫Oikopleura dioica、亚强次真哲水蚤Subeucalanus subcrassus和肥胖箭虫Sagitta enflata;优势种在各个季节的平面分布也有所不同,中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤是调查海域秋季、冬季和春季的主要优势种,主要分布在湾内海域,8月份肥胖箭虫和亚强次真哲水蚤主要分布在湾外海域,而异体住囊虫适温性较高,在夏季代替中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤成为湾内最重要的优势种类。研究表明,东山湾养殖活动和水团的变化对浮游动物的分布具有一定的影响。

东山湾;浮游动物;养殖活动;水团

东山湾位于台湾海峡南口的西岸,该湾三面为山丘环抱,呈不规则的梨形伸入陆地,湾顶有漳江入海,湾口狭窄,宽仅5 km,是一个半封闭的海湾。得益于东山湾特殊的地理条件,湾内养殖产业发达,养殖品种较多,紫菜、海带等大型藻类和波纹巴非蛤、长牡蛎等贝类是东山湾的主要养殖对象。因此,全面了解东山湾的浮游动物状况,对其生物资源生产潜力的评价、资源综合利用和保护均有重要意义。

国外对海湾浮游动物的研究较为重视,Coyle等[1]调查并模拟了阿拉斯加海湾北部浮游动物数量的变化,Salas-de-León等[2]对加利福尼亚海湾浮游动物和洋流的关系进行了相关研究。国内学者对三沙湾[3]、乐清湾[4]、杭州湾[5]和兴化湾[6]等海湾浮游动物状况也做了一些研究,20世纪80年代,福建海洋研究所(1981—1982年)和国家海洋局第三研究所(1988—1989年)对东山湾的浮游动物进行过调查研究[7-9],近年来,随着东山湾海域环境污染的加重,以及海水养殖压力带来的影响,近海海域的生态环境已发生了较大变化。因此,有必要对东山湾的浮游动物数量和分布进行重新采样调查。

1 材料与方法

1.1 调查时间与调查站位

2012年11月(秋季)在调查海域布设12个采样站位,2013年2月(冬季)、5月(春季)和8月(夏季)调查航次均设15个采样站位,较秋季调查新增3个湾外站位(13、14、15号)(图1、表1)。

图1 采样站位Fig.1 Sampling stations of zooplankton

表1 采样站位的经纬度Fig.1 Latitude and longitude of the sampling stations

1.2 方法

1.2.1 样品的采集 浮游动物样品的采集用浅水Ⅰ型浮游生物网,自海底至海面垂直拖拽获得。浮游动物采集方法及标本处理等均按《海洋调查规范》进行。所获样本均经5%福尔马林溶液固定后带回实验室进行称重、分类、鉴定和统计。本研究中生物量用湿质量表示,单位为mg/m3,个体丰度单位为ind./m3。1.2.2 指标的计算 优势种的确定采用以下公式[10-12]：

其中：ni为第i种的丰度;fi为该种在各站位中出现的频率;N为总丰度。取浮游动物优势度Y≥0.02的种为优势种[13]。

1.3 数据处理

运用DPS数据处理系统分析优势种丰度对总丰度的影响关系,以各个优势种的栖息密度为自变量,每个站位浮游动物总栖息密度为因变量,根据P(＜0.05)值筛选出对浮游动物栖息密度回归方差贡献显著的优势种,然后计算其标准回归系数(β),标准回归系数值反映该优势种对栖息密度变动贡献的大小。

2 结果与分析

2.1 种类数平面分布

由图2可见：2012年11月,秋季调查海域种类数较高的2个站位均是东山湾与湾外海域水体交换的区域,分别是东山湾湾口和八尺门大桥海域; 2013年2月,冬季调查开始补充湾外样品的采集,湾内种类数明显高于湾外,湾内种类数最高的站位位于东山湾西侧列屿镇岸边海域;2013年5月,春季湾内浮游动物种类数同冬季一样,呈现湾内大于湾外这一规律;2013年8月,夏季湾外浮游动物种类数明显高于湾内,呈现的规律基本与秋季一致,湾口和湾外站位的种类数明显高于湾内数据。

2.2 生物量分布

由图3可见：2012年11月调查海域浮游动物平均生物量为35.67 mg/m3,2013年2月平均为64.46 mg/m3,2013年5月平均为59.60 mg/m3, 2013年8月平均为69.19 mg/m3,4个航次生物量变化不大,秋季生物量最低。

纵观4个航次的调查,浮游动物生物量较高的站位基本均分布在湾内几个区域,即八尺门大桥附近海域、列屿镇附近海域和漳江入海口附近海域,这几个区域恰好也是东山湾养殖活动旺盛的海域。随着季节的变化,每个季节浮游动物生物量的高值区也会发生一些变化：2012年11月八尺门大桥附近海域以及紧邻古雷半岛西侧的海域为浮游动物生物量高值区;2013年2月列屿镇附近海域为生物量高值区,2013年5月漳江口入海海域为生物量高值区,2013年8月漳江入海口区域及列屿镇附近海域以及八尺门大桥海域为生物量高值区。

2.3 东山湾浮游动物丰度的分布特征

由图4可见：2012年11月调查海域浮游动物平均丰度为42.51 ind./m3,2013年2月平均丰度为4.35 ind./m3,2013年5月平均丰度为19.92 ind./m3,2013年8月平均丰度为26.39 ind./m3。秋季浮游生物丰度最高,冬季浮游生物丰度最低。

图2 东山湾浮游动物种类数平面分布Fig.2 Horizontal distribution of species richness of zooplankton in Dongshan bay

图3 东山湾浮游动物生物量平面分布Fig.3 Horizontal distribution of zooplanktonic biomass in Dongshan bay

图4 东山湾浮游动物总丰度平面分布Fig.4 Horizontal distribution of zooplanktonic abundance in Dongshan bay

2.4 优势种丰度对总丰度的影响

由表2可见：2012年11月共出现优势种3种,分别为太平洋纺锤水蚤Acartia pacifica、针刺拟哲水蚤Paracalanus aculeatus和中华哲水蚤Calanus sinicus,其中太平洋纺锤水蚤优势度和贡献率均最高,中华哲水蚤虽然优势度较针刺拟哲水蚤低,但它对总丰度的贡献却高于针刺拟哲水蚤; 2013年2月出现优势种1种,为中华哲水蚤,对总丰度贡献率也较高;2013年5月出现优势种3种,分别为中华哲水蚤、太平洋纺锤水蚤和小拟哲水蚤Paracalanus parvus,其中小拟哲水蚤优势度最低,且与总丰度无显著相关性,中华哲水蚤对总丰度的贡献率最高;2013年8月出现优势种3种,分别为异体住囊虫Oikopleura dioica、亚强次真哲水蚤Subeucalanus subcrassus和肥胖箭虫Sagitta enflata,其中亚强次真哲水蚤与总丰度无显著相关性,优势度较低的肥胖箭虫对总丰度贡献率最大。

2.5 主要优势种的平面分布

由图5可见：中华哲水蚤2012年11月调查海域丰度平均值为4.97 ind./m3,2013年2月丰度平均值为1.18 ind./m3,2013年5月丰度平均值为5.47 ind./m3,分别占总丰度的11.69%、27.13%和27.46%。

表2 浮游动物优势种类对总丰度的贡献Tab.2 Contribution of dominant species to total abundance in zooplankton

由图6可见：太平洋纺锤水蚤2012年11月和2013年5月丰度平均值分别为16.02、2.19 ind./m3,分别占总丰度的37.69%和10.99%。

由图7可见：夏季优势种中,异体住囊虫、肥胖箭虫和亚强次真哲水蚤的丰度平均值分别为7.61、2.11、5.21 ind./m3。分别占总丰度的28.84%、8.00%和19.74%,3者占夏季浮游动物总丰度的56.57%。

图5 中华哲水蚤丰度分布图Fig.5 Distribution of abundance of copepod Calanus sinicus

图6 太平洋纺锤水蚤丰度分布Fig.6 Distribution of abundance of copepod Acartia pacifica

图7 2013年8月优势种丰度分布图Fig.7 Distribution of dominant species in August of 2013

综上所述,2012年11月,八尺门大桥附近海域1号站为浮游动物丰度最高的站位,其中太平洋纺锤水蚤占该站位丰度的68.29%,其次为位于古雷半岛附近海域的10号站位,中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤分别占10站位丰度的47.83%和 8.70%。2013年2月,列屿镇附近的2号站位浮游动物丰度最高,中华哲水蚤丰度占该站位的37.5%。2013年5月,5、6和7号站位浮游动物丰度最高,其中太平洋纺锤水蚤分别占该3个站位丰度的50%、75%和50%。2013年8月,调查海域浮游动物分布较高的1号～4号站位,主要由异体住囊虫组成,占这4个站位丰度的95%,湾外15号站位则主要由亚强次真哲水蚤和肥胖箭虫组成,分别占该站位的52.02%和24.89%。

2.6 东山湾养殖分布和季节变化

东山湾湾口向南,口小腹大,八尺门水道于20世纪50年代筑堤截断,形成水流交换差、养殖环境严重污染的区域。据2012年11月—2013年8月浮游动物调查过程中收集的资料,东山湾水域养殖主要分为以下3类区域：(1)底播贝类养殖区域,主要集中在漳江入海口及云霄县海岸线附近的海域;(2)浅海设施养殖区,主要集中在东山湾八尺门、湾口附近海域和古雷半岛西侧水域,常年均有鱼类养殖,虾蟹类海水池塘养殖区主要分布在湾顶东北侧沿岸,在春季至夏季对青蟹、梭子蟹和对虾进行室外海水养殖;(3)藻类养殖区域,包括湾顶东北侧养殖水域及湾内北部水域,大、小霜岛附近水域,主要养殖海带、江蓠和紫菜,一般秋季播种下苗,经冬、春和夏季收获(图8)。

图8 东山湾养殖平面分布图Fig.8 Distribution of aquaculture locations in Dongshan bay

3 讨论

3.1 浮游动物丰度、生物量平面分布与养殖活动和水团的关系

从生物量平面分布(图3)和丰度平面分布(图4)可知,东山湾浮游动物丰度与生物量的分布趋势基本一致,生物量较高的区域浮游动物丰度也较为丰富,这种规律与国内许多海湾浮游动物的研究规律基本一致。纵观东山湾年际浮游动物的平面分布,浮游动物在东山湾漳浦县湾顶的站位及东山湾西侧近列屿镇海域几个站位往往是丰度和生物量的高值区,山湾这一浮游动物带状分布高值区的形成,与东山湾特殊的养殖分布和水团变化息息相关：从调查所获的养殖分布平面图图8上也可以看出,浮游动物这种带状分布的位置与养殖活动盛行的位置基本一致,均是沿着东山湾的一个环状分布区域;此外,依据河海大学郑斌鑫等[14]的研究,东山湾是一个半封闭的海湾,其动力系数比为7.66,属于潮控性海湾,且存在一个逆时针向循环的水平余环流系统,正是因为这个逆时针向循环水流的存在,加上东山湾养殖活动盛行区域也恰好位于这个环流带上,故东山湾内才出现浮游动物高值区呈带状分布的特点。

在季节变化上,尽管4个季节浮游动物高值区呈现的规律基本一致,但这一现象形成的机理却又不同。冬季,东山湾养殖活动减弱,影响其分布的主要原因是水团的变化,此时,东山湾湾顶漳江处于枯水期,入海径流不大,而东山湾外台湾暖流的强度较弱,径流量较小的漳江冲淡水以及势力较弱的台湾暖流引起的逆时针向循环交汇区域便位于东山县湾顶以及列屿镇东侧海域,正是这个交汇区域的存在,浮游动物在这两个水团交汇面上呈现丰度和生物量的高值区;春季、夏季和秋季,东山湾的养殖活动盛行,养殖活动和水团的变化共同对其产生影响,从图3和图4可以看出,尽管八尺门附近海域的1号站位水团交换能力较弱,但这3个季节八尺门海域养殖活动的盛行,导致浮游动物在此海域的生物量和丰度也较高,外加上水团对海域的影响[15-16],使得4个季节浮游动物的分布基本是沿着东山湾呈环状分布。

3.2 浮游动物种类数与养殖活动和水团的关系

从浮游动物种类数的平面分布结果(图2)可以看出：春季、夏季和秋季在八尺门附近海域浮游动物种类数较高,尽管此区域所处的位置水团对其影响较弱,但受到了东山湾内浅海设施养殖的影响,在养殖活动较冬季旺盛的春、夏和秋季,八尺门附近海域种类数较东山湾其他海域丰富;此外,冬季调查海域平均水温为17.7℃,依据徐兆礼等[17-20]的研究,东海暖温带近海种浮游动物类群较少,水温是冬季影响浮游动物分布的主要因素,而东山县铜陵镇北部为旗滨玻璃厂,冬季玻璃厂的热源排水导致了铜陵镇北部附近海域水温较其他海域高[21],也成为了浮游动物种类数分布在该海域较高的原因。春季漳江径流量水量最大,携带营养盐物质大量入海,故漳江口附近海域浮游动物种类数较高;夏季浮游动物种类数高值区特别明显,湾内海域明显低于湾外海域,这种差别与夏季东山湾水团和洋流较其他季节势力增强有一定的关系。

此外,除了东山湾特殊的养殖活动和水团对其分布的影响,优势种的变化也是影响浮游动物分布的主要因素。

3.3 优势种的贡献分析

浮游动物优势种对总丰度回归的方差贡献分析结果显示,秋季太平洋纺锤水蚤的标准回归系数β值最大,冬季和春季对总丰度贡献最大的是中华哲水蚤,夏季是异体住囊虫。

秋季调查海域平均水温为21.25℃,依据徐兆礼等[22-28]的相关文献,太平洋纺锤水蚤属于亚热带近海种,亚热带种温度界限为20～25℃,因此,秋季太平洋纺锤水蚤成为最明显的优势种,对该海域浮游动物丰度的影响权重最大。

冬季调查海域平均水温为17.70℃,该季节的水温最适合暖温带种(15～20℃)的生长,而中华哲水蚤便是典型的暖温带近海种,因此,在冬季中华哲水蚤成为唯一的优势种。

春季调查海域平均水温为22.88℃,由于冬季中华哲水蚤是唯一优势种,此时还未完全消亡,成为春季的优势种。此外,适宜生长的亚热带近海种太平洋纺锤水蚤也成为该季节重要的优势种,中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤对春季浮游动物丰度的影响起着决定性的作用。

夏季大潮期间调查海域平均水温为28.79℃,水温的升高使得春季优势种中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤在该海域消失,适温较高的种类异体住囊虫成为该海域最重要的优势种,对浮游动物的影响权重最大。

3.4 优势种的平面分布与浮游动物分布的关系

从表2可知,中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤是调查海域秋季、冬季和春季的主要优势种,纵观这两个物种3个季节的平面分布(图5和图6),这两种浮游动物主要分布在湾内海域,中华哲水蚤是暖温带近海种,太平洋纺锤水蚤是亚热带近海种,因此,两种物种主要分布在盐度较低的湾内,这两种优势种的平面分布也决定了这3个季节东山湾浮游动物生物量和丰度的平面分布,这与图2和图3的结果一致,此时,东山湾的浮游动物主要集中在湾内。8月份肥胖箭虫和亚强次真哲水蚤主要分布在湾外海域,这两种浮游动物均是外海高温高盐种,因此,主要分布在受台湾暖流影响较为显著且盐度较高的湾外海域,而异体住囊虫适温性较高,在夏季代替中华哲水蚤和太平洋纺锤水蚤成为湾内最重要的优势种类,因此,东山湾浮游动物8月份的分布在湾内和湾外均较为丰富。

4 结语

由2012—2013年度东山湾浮游动物在种类数、生物量和丰度的平面分布可以看出,东山湾养殖活动和水团的变化对浮游动物分布有一定影响,这是因为浮游动物的丰度与海水营养物质含量呈一定的正相关关系[29-30],东山湾浅海设施养殖过程中需要向海水中投放饵料,造成海水中营养物质过盛[31],特别是湾内八尺门附近海域的浅海设施养殖区域,在该区域养殖活动旺盛的春、夏和秋季浮游动物均有较高的生物量和丰度。此外,水团的交汇处往往营养盐也较为丰富,在湾顶(漳江与湾内水团交汇)、湾口(湾内与湾外水体交换明显)和东山湾两侧(水平余环流系统[14])海水营养化程度较高,在这些海域浮游动物丰度也相应较高。

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Relationship between quantity characteristics of zooplankton and aquaculture activity and water masses in Dongshan bay

SUN Lu-feng1,2,LI Xiu-qi1,XU Zhao-li2
(1.Shandong Freshwater Fisheries Research Institute,Jinan 250013,China;2.East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Shanghai 200090,China)

The zooplankton quantity was monitored in November of 2012(autum),February(winter),May (spring)and August(summer)of 2013 in Dongshan Bay,Shandong province,to study the relationship between zooplankton quantity characteristics and aquaculture activity and water masses in Dongshan bay.The results showed that there were more zooplankton species,abundance and biomass in several fixed stations waters near Zhangjiang estuary,Bachi Door,mouth of Zhangjiang estuary and outside the Gulf in Dongshan bay,which is related to the water masses and aquaculture environment.The high species abundance and biomass of zooplankton in the estuary waters are attributed to the maximal Zhangjiang runoff in spring,and zooplankton rich in outer bay stations in summer is resulted from the strong external forces outside water mass.The weak water mass forces in autumn and winter,however,zooplankton was found to be more abundant in farming activity prevailing area,leading to seasonal changes in dominant species in Dongshan bay：from the dominant species Acartia pacifica,Paracalanus aculeatus and Calanus sinicus in November 2012 to Calanus sinicus in February 2013.There were three dominant species Calanus sinicus.Acartia pacifica and Paracalanus parvus in May of 2013,and dominant species Oikopleura dioica, Subeucalanus subcrassus and Sagitta enflata were observed in August 2013.Different horizontal distributions of dominant species were found in various season：Calanus sinicus and A.pacifica in the Gulf in autumn,winter and spring and Sagitta enflata and Subeucalanus subcrassus in the waters outside the Gulf in August.Oikopleura dioica had a wide range of temperature adaptation,became the most important species in the Gulf instead of Calanus sinicus and A.pacifica,indicating that aquaculture activity and water masses affect in some extent the distribution of zooplankton in Dongshan bay.

Dongshan bay;zooplankton;aquaculture;water mass

Q954.4

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.04.015

2095-1388(2017)04-0465-08

2016-12-01

国家自然科学基金资助项目(41176131);国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB428705)

孙鲁峰(1985—),男,助理研究员。E-mail：bensun236@163.com

徐兆礼(1958—),女,研究员。E-mail：Xu_zhaoli@126.com