宁德市东部海域浮游动物群落及其与水环境因子的关系

程宏 徐炳旭 刘溢馨 马祖友 石志洲

摘要：浮游动物在海洋生态系统中发挥重要作用，也是海洋食物链的主要环节。为科学保护和评价海洋生态环境和渔业资源，文章基于2016年春、秋季宁德市东部海域的相关调查结果，采用多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和优势度指数以及去趋势对应分析法和冗余分析法，分析浮游动物群落及其与温度、pH值、溶解氧、无机氮、无机磷和化学需氧量6个水环境因子的关系。研究结果表明：春、秋季调查共鉴定浮游動物12类67种，季节和站位差异不大，均以水母类、桡足类和浮游幼虫为主;共出现优势种18种，春、秋季分别以桡足类和水母类为主，相同优势种仅有2种;3种指数分布无明显季节差异，但秋季指数总体较高;春、秋季浮游动物种类分别与各水环境因子呈正相关或负相关关系，其中温度是影响浮游动物种类的最主要水环境因子。

关键词：浮游动物;优势种;海水环境;生态群落;冗余分析法

Abstract：Zooplankton plays an important role in marine ecosystem and is also the main link of marine food chain.In order to protect and evaluate marine ecological environment and fishery resources scientifically，based on the relevant survey results of the eastern sea area of Ningde in spring and autumn 2016，this paper used diversity index，richness index，evenness index ，dominance index，de-trend correspondence analysis method and redundancy analysis method to analyze zooplankton community and its relationship with temperature，pH value，dissolved oxygen，inorganic nitrogen，inorganic phosphorus and chemical oxygen demand.The results showed that 67 species of zooplankton were identified in 12 classes.There was no significant difference between seasons and stations.Jellyfish，copepods and zooplankton larvae were the main species.There were 18 dominant species，copepods and jellyfish were dominant in spring and autumn，respectively.There were only 2 same dominant species in spring and autumn.There was no significant seasonal difference in the 3 index distributions，but the index was higher in autumn as a whole.In addition，zooplankton species were positively or negatively correlated with water environmental factors，and temperature was the most important factor affecting zooplankton species.

Key words：Zooplankton，Dominant species，Seawater environment，Ecological community，Redundancy analysis

0 引言

浮游动物通常个体微小、生命周期短，但代谢和繁殖能力极强。由于本身没有游泳能力或游泳能力很差，浮游动物总是随水流漂浮，其种类组成和分布受温度、盐度和pH值等水环境因子影响较大，其中不少种类可作为水环境污染和富营养化的指示生物。浮游动物在物质转化、能量流动和信息传递等生态过程中发挥重要作用，也是海洋食物链的主要环节，其群落结构和生物量与海洋渔业资源丰度密切相关[1-2]。

宁德市东部海域有多个港口和核电站等海洋工程项目，海水养殖业发达，来往船只频繁，对海域地形地貌、水文动力条件以及海水营养盐和悬浮物等产生影响，进而影响浮游动物的摄食和生长发育。本研究采用2016年春、秋季该海域的相关调查结果，分析浮游动物群落及其与水环境因子的关系，为保护和评价该海域的生态环境和渔业资源提供科学依据[3]。

1 调查区域和研究方法

本研究的调查区域为宁德市东部晴川湾以北至沙塘港以南海域，途经里山湾和福宁湾，共设30个采样站位（图1）。

采用浅水Ⅰ型和浅水Ⅱ型浮游生物网，在大潮期进行浮游动物采样，网具从海底垂直提向海面，采集、固定和计数等均按《海洋调查规范》执行，之后在实验室由专业技术人员进行种类分析和鉴定。同时，在各站位采集水样，按《海洋调查规范》的要求测定相关水环境因子指标。

研究方法采用去趋势对应分析法（DCA）和冗余分析法（RDA）。

2 调查结果

2.1 浮游动物的种类和优势种

春、秋季2次调查共鉴定浮游动物12类67种，其中包括水母类18种，桡足类17种，浮游幼虫14种，毛颚类5种，栉水母3种，端足类、涟虫类和鱼卵仔稚鱼各2种以及多毛类、磷虾类、有尾类和原生动物各1种。春、秋季的浮游动物种类数相差不大，其中春季42种、秋季47种，均以水母类、桡足类和浮游幼虫为主，但秋季增加栉水母和原生动物，各站位情况变化不大。

2次调查共出现优势种（Y≥0.02）18种，其中：桡足类7种，分别是中华哲水蚤、瘦尾胸刺水蚤、小拟哲水蚤、针刺拟哲水蚤、太平洋纺锤水蚤、精致真刺水蚤和亚强次真哲水蚤;水母类3种，分别是五角水母、双生水母和拟细浅室水母;浮游幼虫3种，分别是腹足类幼虫、短尾类溞状幼虫和糠虾幼虫;毛颚类2种，分别是百陶箭虫和肥胖箭虫;其他3种为夜光虫、仔鱼和球型侧腕水母。

春、秋季浮游动物的优势种差异较大，其中春季为12种，秋季为8种，相同优势种仅有精致真刺水蚤和拟细浅室水母2种（表1）。

2.2 指数分布

各站位春、秋季的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数的平面分布如图2至图4所示。

由图2至图4可以看出，春、秋季3种指数的分布无明显差异。春季指数的高值区出现在福宁湾内的S20站位附近海域，低值区出现在晴川湾内的沙埕港和离岸较远海域：福宁湾海域海水养殖业发达，养殖过程中投放的饵料提高水体营养水平，给浮游动物提供较好的生存环境[5];沙埕港是我国天然深水良港之一，有众多船只往来和停泊，水体泥沙含量高、透明度低，且沙埕港的上段和中段均有工厂污染排放，水环境质量较差[6-7]。秋季指数总体较高，其中均匀度指数在S27和S29站位出现高值。

2.3 浮游动物种类与水环境因子的关系

采用Canoco 5.0软件，于春、秋季分别选取28种和22种具有较好适合度的浮游动物，即在所有站位的出现频率不小于12.5%，且在至少1个站位的丰度占比不小于1%（表2）。

采用去趋势对应分析法（DCA）的分析结果显示，春、秋季4个排序轴的最大梯度长度小于3，因此排序模型选择线性模型，并采用冗余分析法（RDA）进行分析[8-9]（表3和表4）。

由表3和表4可以看出，春季前4轴共解释92.7%的物种-环境变异信息，其中第一轴贡献率最大（51.5%），全部典范特征值解释物种变异程度的20.8%;秋季前4轴共解释92.9%的物种-环境变异信息，其中第一轴贡献率最大（51.8%），全部典范特征值解释物种变异程度的32.1%。春、秋季物种排序轴的相关系数分别为-0.016 1和-0.023 2，环境排序轴的相关系数均为0，表明排序结果的可信度较高[10]。

根据RDA排序图，分析春、秋季浮游动物种类对于温度（T）、pH值（pH）、溶解氧（DO）、无机氮（DIN）、无机磷（DIP）和化学需氧量（COD）6个水环境因子的适应性（图5）。

由圖5可以看出，无论是春季还是秋季，温度均是影响浮游动物种类的最主要水环境因子。其中：方向相同的浮游动物种类与水环境因子呈正相关关系，方向越接近表明正相关关系越强;方向相反的浮游动物种类与水环境因子呈负相关关系，方向越远离表明负相关关系越强。

3 结果分析

3.1 浮游动物群落

春季桡足类浮游动物种类多、丰度高和生物量占比大，与优势种中桡足类占比较大密切相关，尤其是中华哲水蚤的丰度占桡足类总丰度的84.7%，与相关研究结果[11]很接近。中华哲水蚤是中型滤食性浮游动物，可滤食硅藻、细菌和有机碎屑等。中华哲水蚤在我国沿海地区的繁殖期一般有3次，具体时期随海区而异，如在福建省沿海地区为12月至次年1月、2月至3月和4月底至5月。有研究表明，夏季高温会伤害中华哲水蚤，其在水温超过23℃时就不能繁殖，而相对低温的环境有利于其新陈代谢。本次春季调查在3月，水温较低（13.4℃～15.9℃），较适宜中华哲水蚤的生长且处于其繁殖期。此外，调查区域的浮游植物基本是硅藻，为中华哲水蚤提供大量的食物来源。因此，中华哲水蚤的丰度和生物量占比较大[12-13]。

秋季水母类浮游动物最多，可能与水温升高有关。有资料显示，近年来全球气候变暖导致海水温度升高，有物种消失，也有物种无限制繁殖，如大型水母数量逐年增加。徐兆礼等[14]研究表明，秋季长江冲淡水东北转向，暖流持续形成适宜水温，使双生水母在长江口高度聚集。在本次秋季调查中，双生水母和球型侧腕水母2种大型水母在大部分站位出现，且优势度均较高。

3.2 水环境因子

根据RDA排序图，大多数浮游动物种类在春季与温度呈负相关关系，而在秋季与温度呈正相关关系。此外，无论是春季还是秋季，都有浮游动物种类与溶解氧和pH值呈较强的正相关关系，而与无机氮、无机磷和化学需氧量呈较强的负相关关系。本研究春、秋季调查所有站位的pH值均为8.11～8.20，即呈较好的弱碱性，适宜浮游动物的生长发育，同时溶解氧较高海区的pH值也较高。无机氮、无机磷和化学需氧量是水体富营养化的主要评价指标，水体富营养化可引起某些藻类迅速繁殖，导致水质恶化和水体浑浊，使需氧量较大的鱼类和其他浮游动物因缺氧而大量死亡[15]。有研究表明，某些浮游动物的丰度和生物量与溶解氧、pH值、无机氮、无机磷和化学需氧量等水环境因子具有很强的相关性，但因季节和物种的不同而存在差异[16-18]。

春季桡足类浮游动物与温度呈较强的负相关关系，而秋季水母类浮游动物与温度呈较强的正相关关系。桡足类浮游动物属暖温性和暖水性物种，主要出现在盐度较低和受暖流影响的海域;水母类浮游动物对温度和盐度相当敏感，影响其分布的主要水环境因子是暖流的强弱和走向。宁德市东部海域处于闽浙南部与台湾海峡西北部的交汇区，该海域的浮游动物群落受高温高盐的黑潮、台湾海峡暖流和低温低盐的闽浙沿岸流的影响。有研究表明，中华哲水蚤的丰度与温度呈负相关关系，水螅水母类浮游动物在暖流区的丰度高于其他海域[19-20]。这与本研究春、秋季的RDA排序结果一致。

参考文献

[1] 杜萍，徐晓群，刘晶晶，等.椒江口春、秋季浮游动物群落结构特征及与环境因子的关系[J].应用与环境生物学报，2011，17（4）：486-494.

[2] 林青，由文辉.滴水湖后生浮游动物群落结构分析及水质评价[J].长江流域资源与环境，2013，22（1）：23-29.

[3] 吴建新，阎斌伦，冯志华，等.田湾核电站海域浮游动物生态特征[J].生态学报，2011，31（21）：6903-6911.

[4] 于雯雯，张东菊，邹欣庆，等.海州湾海域浮游动物种类组成与丰度的季节变化[J].生态学杂志，2017，5（36）：1339-1349.

[5] 刘炜，李奶姜，李婕.福宁湾水质状况及其水体富营养化的初步探讨[J].海洋通报，2008，27（1）：111-115.

[6] 孙晓庆，董树刚.沙埕港春季浮游植物群落结构的初步研究[J].南方水产，2008，4（3）：48-57.

[7] 王璟，刘炜，许珠华，等.沙埕港多种环境介质中重金属的含量分布及来源分析[J].应用海洋学学报，2015，1（34）：80-86.

[8] HEJCMAN M A.CCA of the vegetation environment relationships in Sudanese savannah[J].South African Journal of Botany，2006，72：256-262.

[9] VAZQUEZ G.Algal assemblages and their relationship with water quality in tropical Mexican streams with different land uses[J].Hydrobiologie，2011，667：173-189.

[10] 傅明珠，孫萍，孙霞，等.锦州湾浮游植物群落结构特征及其对环境变化的响应[J].生态学报，2014，34（13）：3650-3660.

[11] 孙军，王小冬，宋书群.春季东海中华哲水蚤对有害藻华物种的选择性摄食[J].应用生态学报，2007，18（1）：151-157.

[12] 张武昌，王荣.温度对中华哲水蚤代谢率的影响[J].海洋科学，2000，24（2）：42-44.

[13] 于娟，张瑜，杨桂朋.饵料、温度和盐度对两种海洋桡足类摄食与排粪的影响[J].中国海洋大学学报，2012，42（7/8）：45-52.

[14] 徐兆礼，林茂.东海水母类多样性分布特征[J].生物多样性，2006，14（6）：508-516.

[15] 熊德琪.一种新的海水富营养化模糊评价法[J].海洋通报，1993，12（6）：30-35.

[16] 王华，刘丽萍，李娅萍.滇池春夏季浮游动物群落结构特征及与环境因子的关系[J].环境科学导刊，2016，35（6）：10-16.

[17] 王诚.太湖上山村水源地浮游生物与环境因子关系的研究[D].苏州：苏州科技学院，2015.

[18] 冯宇墨.小兴凯湖浮游动物群落结构及其与环境因子的相关性分析[D].哈尔滨：东北林业大学，2014.

[19] 徐兆礼.东海水母类丰度的动力学特征[J].动物学报，2006，52（5）：854-861.

[20] 王彦国，林景宏，王春光，等.春季福建北部湾海域浙闽沿岸流消亡期浮游桡足类种类组成及其分布[J].环境科学，2012，33（6）：1839-1845.