煙臺(tái)套子灣海域秋季浮游植物群落的初步研究

寧璇璇，紀(jì)靈，王剛，夏炳訓(xùn)，丁琳

（國(guó)家海洋局煙臺(tái)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 煙臺(tái) 264006)

煙臺(tái)套子灣海域秋季浮游植物群落的初步研究

寧璇璇，紀(jì)靈，王剛，夏炳訓(xùn)，丁琳

（國(guó)家海洋局煙臺(tái)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 煙臺(tái) 264006)

根據(jù)2010年11月的調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)套子灣海域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步研究。共鑒定浮游植物3門24屬43種，主要為溫帶近岸性和廣布性種。其中，硅藻門20屬35種，占總種數(shù)的81.40%，以圓篩藻屬（Coscinodiscus） 和角毛藻屬（Chaetoceros）的種類為主；甲藻類3屬7種，占總種數(shù)的16.28%，由角藻屬（Ceratium）、多甲藻屬（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）組成；金藻門只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1種。浮游植物細(xì)胞豐度的平面分布主要由浮游硅藻的分布決定，其高值區(qū)位于套子灣北部灣口和西北部區(qū)域。多樣性分析表明，該海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。聚類分析發(fā)現(xiàn)浮游植物基本可歸為4大類群，不同群落類型間的組成呈顯著性差異。

浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；套子灣

浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級(jí)生產(chǎn)者，構(gòu)成了海洋食物鏈的起點(diǎn)，研究特定海域的浮游植物群落結(jié)構(gòu)是了解該海區(qū)海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[1-2]。套子灣位于山東半島北部，煙臺(tái)市區(qū)之西，呈“耳”形鑲嵌于海岸，曾是我國(guó)著名的煙威漁場(chǎng)[3]。近年來(lái)，由于人為過(guò)度開發(fā)已對(duì)該海域的海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了較大擾動(dòng)。本文根據(jù)2010年 11月套子灣海域的調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)浮游植物的種類組成、數(shù)量分布、物種多樣性等群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，以期為套子灣海域生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力評(píng)價(jià)、養(yǎng)殖容量評(píng)估以及海洋環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域與方法

調(diào)查海區(qū)位于煙臺(tái)開發(fā)區(qū)套子灣海域，共布設(shè)14個(gè)采樣站位（圖1），取樣時(shí)間為2010年11月。采樣方法按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[4]進(jìn)行，使用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)，在每個(gè)站位自底至表進(jìn)行垂直拖網(wǎng)采樣。采用個(gè)體顯微鑒定計(jì)數(shù)法，確定各站位浮游植物種類組成和個(gè)體密度。

圖1 套子灣近海浮游植物調(diào)查站位圖Fig. 1 Phytoplankton sampling stations in Taozi Bay

1.2 數(shù)據(jù)分析

物種多樣性指數(shù)的計(jì)算采用 Shannon-Winner指數(shù)：H’=-∑Pilog2；物種豐富度采用 Margalef指數(shù)：D=（S-1）/log2N[6]；均勻度采用Pielou指數(shù)：J= H’/log2S[7]；優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算公式為：Y=(ni/N)×fi。其中，S為樣品中的種類總數(shù)，N 為所有種類的總個(gè)體數(shù)，ni為第 i種的總個(gè)體數(shù)，fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率，Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中總個(gè)體數(shù)的比值（ni/N）。

進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)分析時(shí)，為減少機(jī)會(huì)種對(duì)群落結(jié)構(gòu)的干擾，需去掉總體中相對(duì)豐度小于1 %的物種，但保留其中在任一站位相對(duì)豐度大于3 %的物種。原始的豐度數(shù)據(jù)經(jīng)四次方根轉(zhuǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化后，以Bray-Curtis相似性系數(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建相似性矩陣，進(jìn)行Cluster聚類，通過(guò)樹枝圖來(lái)表示群落結(jié)構(gòu)[8]。非度量MDS標(biāo)序按照樣品間的非相似性等級(jí)順序?qū)悠放欧旁跇?biāo)序圖中，通過(guò)壓力系數(shù)（stress）的范圍判斷分析結(jié)果的可用性。若stress＜0.2，認(rèn)為分類結(jié)果具有一定意義[9]。在聚類分析基礎(chǔ)上，應(yīng)用單因子相似性分析ANOSIM （Analysis of similarities）檢驗(yàn)各聚類組間種類組成的差異顯著性。用SIMPER（similarity percentage program）分析計(jì)算各種類對(duì)樣本組內(nèi)相似性和組間差異性平均貢獻(xiàn)率。

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析全部使用SPSS 15.0軟件，平面分布圖用SURFER 7.0軟件繪制，群落結(jié)構(gòu)分析使用PRIMER 6.0軟件完成。

2 結(jié)果和討論

2.1 種類組成特征

本次調(diào)查共鑒定到浮游植物3門24屬43種（不包括未定名種），其中硅藻類20屬35種，占總種數(shù)的81.40%；甲藻類3屬7種，占總種數(shù)的16.28%；金藻門1屬1種，占2.32%。

硅藻門以圓篩藻屬（Coscinodiscus）的種類數(shù)量為最多，達(dá)10種，占硅藻總種數(shù)的28.57%，主要種類為星臍圓篩藻（Coscinodiscu asteromphalus）、虹彩圓篩藻（Coscinodiscus oculus iridis）等；其次為角毛藻屬（Chaetoceros），數(shù)量達(dá)6種，占硅藻總種數(shù)的17.14%，主要種類為卡氏角毛藻（Chaetoceros castracanei）、密連角毛藻（Chaetoceros densus）等；菱形藻屬（Nitzschia）和根管藻屬（Rhizosolenia）也占有一定的比例，分別為11.43%和6.67%。甲藻由角藻屬（Ceratium）、多甲藻屬（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）組成，金藻門只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1種，在個(gè)別站位有出現(xiàn)。

調(diào)查海區(qū)浮游植物的生態(tài)類型以溫帶或廣溫近岸性物種和廣布種為主，少數(shù)為大洋性種和底棲性種[10]。根據(jù)其生態(tài)特征大致可分為：①溫帶或廣溫近岸種，如卡氏角毛藻、布氏雙尾藻、日本星桿藻、尖刺擬菱形藻等；②廣溫廣鹽的廣布種，如星臍圓篩藻、剛毛根管藻等；③遠(yuǎn)洋性種類，如密連角毛藻、虹彩圓篩藻等；④沿岸性底棲種類，如新月菱形藻，詳見表1。

圖2 浮游植物（A）及硅藻（B）細(xì)胞豐度的平面分布Fig. 2 Horizontal distribution of phytoplankton (A) and diatom (B) in the survey area

表1 調(diào)查區(qū)域浮游植物種類組成Tab. 1 Species composition of phytoplankton in the survey area

將優(yōu)勢(shì)度Y≥0.006的浮游植物定為優(yōu)勢(shì)種，在秋季套子灣浮游植物群落中，圓篩藻屬和角毛藻屬的優(yōu)勢(shì)種類地位很明顯，主要優(yōu)勢(shì)種類有星臍圓篩藻、虹彩圓篩藻、卡氏角毛藻和圓篩藻屬、角毛藻屬的未鑒定種類；布氏雙尾藻（Ditylum brightwellii）和中華盒形藻（Biddulphia sinensis）也是本次調(diào)查的優(yōu)勢(shì)種；此外，由于硅藻總數(shù)量較少，使得具槽直鏈藻（Melosira sulcata var. sulcata）、尖刺擬菱形藻（Pseudo nitzschia pungens）的優(yōu)勢(shì)地位顯現(xiàn)出來(lái)。甲藻門的夜光藻和三角角藻（Ceratium tripos）的出現(xiàn)頻率很高，分別達(dá)到78.57%和57.14%，雖然在整個(gè)浮游植物群落中沒(méi)有占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，但是它們?cè)诩自逯姓贾鲗?dǎo)地位，而且由于均為赤潮種，對(duì)它們的監(jiān)測(cè)還是十分必要的（表2）。上述浮游植物優(yōu)勢(shì)物種均為套子灣秋季的本地種(autochthonous species)，在近年來(lái)的多次調(diào)查中均有發(fā)現(xiàn)。

表2 調(diào)查海域浮游植物優(yōu)勢(shì)種及優(yōu)勢(shì)度Tab. 2 Dominant species and predominance of phytoplankton in the survey area

據(jù)《中國(guó)海灣志》記載[3]：套子灣11月浮游植物細(xì)胞平均密度在77×104個(gè)/m3，優(yōu)勢(shì)種以圓篩藻屬，三角角藻廣鹽變種和根管藻屬等為主。對(duì)比可以看出，本次調(diào)查的細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)低于歷史背景值，但優(yōu)勢(shì)種類變化不大，群落優(yōu)勢(shì)種組成相對(duì)保守。

2.3 群落多樣性分析

調(diào)查區(qū)域浮游植物的多樣性指數(shù)介于 1.73～3.26，平均值為2.76；豐富度指數(shù)的范圍介于0.30～0.74，平均值為 0.62；群落均勻度指數(shù)的范圍介于0.45～0.89，平均值是 0.74。多樣性指數(shù)最低值出現(xiàn)在9號(hào)站，該站物種數(shù)量達(dá)14種，但具槽直鏈藻占據(jù)了該站細(xì)胞總數(shù)的69.07%。豐富度指數(shù)最低值為 4號(hào)站，該站僅出現(xiàn)了7種浮游植物。香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)、均勻度的平面分布參見圖3。

圖3 浮游植物群落多樣性指數(shù)H’（A）、豐度D（B）和均勻度J（C）的平面分布Fig. 3 Horizontal distribution of diversity index of phytoplankton community at the stations. A. Shannon-Winner index (A); B. Margalef index (B); C. Pielou index (C)

浮游植物群落3大參數(shù)可以在一定程度上作為環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的依據(jù)之一[11]。實(shí)際應(yīng)用中，常以Shannon-Winner多樣性指數(shù)＜1、Pielou均勻度指數(shù)＜0.3作為群落多樣性較差的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[12]。在2010年11月的套子灣調(diào)查中，14個(gè)站位各指數(shù)的平均值均高于標(biāo)準(zhǔn)值，表明秋季套子灣海域的浮游植物多樣性和種豐富度較好，群落結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定。

2.4 聚類分析

對(duì)14個(gè)站位的浮游植物數(shù)據(jù)進(jìn)行Cluster聚類和MDS標(biāo)序分析，并將MDS排序結(jié)果與Cluster分析結(jié)果疊加（圖4）。MDS分析的壓力系數(shù)為0.13，結(jié)果有一定參考價(jià)值。Cluster結(jié)果以63%的群落結(jié)構(gòu)相似性來(lái)劃分，14個(gè)樣本可分為4組。其中類群I是由2、9、14、7、10、12、1和13站點(diǎn)組成的，類群II由4和5站點(diǎn)組成，類群Ⅲ由8、3和6站點(diǎn)組成，11站點(diǎn)單獨(dú)構(gòu)成了類群Ⅳ。通過(guò)對(duì)4個(gè)聚類組進(jìn)行相似性分析檢驗(yàn)（ANOSIM），表明不同群落類型之間浮游植物組成呈顯著性差異（global R=0.927，P (significance level%)=0.1% ＜0.05）。

圖4 浮游植物群落結(jié)構(gòu)聚類樹枝圖（左）和非參數(shù)變量標(biāo)序（MDS，壓力系數(shù)=0.13)（右）Fig. 4 Cluster dendrogram (left) and two-dimensional MDS (right) of phytoplankton community

根據(jù)調(diào)查站位浮游植物的豐度矩陣，用SIMPER分析找出表征群落特征的物種。結(jié)果顯示，I組組內(nèi)平均相似性為71.73%，對(duì)組內(nèi)平均相似性貢獻(xiàn)率超過(guò)5%的有6種；Ⅱ組組內(nèi)平均相似性為67.43%，對(duì)組內(nèi)平均相似性貢獻(xiàn)率超過(guò) 5%的有 4種；Ⅲ組組內(nèi)平均相似性為67.04%，對(duì)組內(nèi)平均相似性貢獻(xiàn)率超過(guò)5%的有5種；由于Ⅳ組僅有一個(gè)站位，無(wú)法進(jìn)行組內(nèi)分析。表3列出了本次調(diào)查對(duì)組內(nèi)平均相似性貢獻(xiàn)占 5%以上的種類及其貢獻(xiàn)百分比。

表3 各聚類組內(nèi)的典型種及對(duì)組內(nèi)平均相似性的貢獻(xiàn)Tab. 3 Typifying species for different groups and their percentage contributions to the average within-group similarity

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)套子灣 2010年秋季浮游植物群落特征的分析發(fā)現(xiàn)：

（1）秋季套子灣浮游植物具有以硅藻為主、甲藻為次的基本結(jié)構(gòu)特征，其種類組成的生態(tài)類型是以溫帶或廣溫近岸性物種和廣布種為主，少數(shù)為大洋性種和底棲性種。

（2）浮游植物數(shù)量介于3.09～24.75×104個(gè)/m3之間，平均值為9.25×104個(gè)/m3，秋季套子灣細(xì)胞豐度的平面分布主要由浮游硅藻的分布所決定。與20世紀(jì)80年代歷史資料相比，網(wǎng)采浮游植物細(xì)胞數(shù)量呈下降趨勢(shì)。

（3）主要種類組成為硅藻門的圓篩藻屬、角毛藻屬、菱形藻屬、根管藻屬甲藻的角藻屬、多甲藻屬及夜光藻等種類。優(yōu)勢(shì)度Y≥0.006的優(yōu)勢(shì)種有星臍圓篩藻、虹彩圓篩藻、卡氏角毛藻、圓篩藻屬和角毛藻屬的未鑒定種、具槽直鏈藻、布氏雙尾藻、中華盒形藻和尖刺擬菱形藻。

（4）多樣性初步分析表明，秋季套子灣海域的浮游植物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

（5）通過(guò)聚類分析，調(diào)查期間套子灣浮游植物基本可以分為4個(gè)類群，不同群落類型間的組成呈顯著性差異。致謝：特別感謝中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所韓慶喜博士在數(shù)據(jù)分析方面給予的指導(dǎo)。

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A preliminary study on phytoplankton community of Yantai Taozi Bay in autumn

NING Xuan-xuan, JI Ling, WANG Gang, XIA Bing-xun, DING Lin

(Yantai Oceanic Environmental Monitoring Central Station of State Oceanic Administration, Yantai 264006, China)

Features of phytoplankton community were studied, based on the survey data of Taozi Bay in autumn, 2010.The results showed that 43 phytoplankton species were identified altogether, belonging to 3 phyla with 24 genera, in which 81.40% were Bacillariophyta and 16.28% were Dinophyta. In Bacillariophyta, Coscinodiscus and Chaetoceros were the dominant groups in terms of species number while Dinophyta was composed of Ceratium, Peridinium and Noctiluca scintillans. In Chrysophta, only Dictyocha fibula was identified. The horizontal distribution of phytoplankton was mainly determined by the diatom distribution pattern. It was high in the north and northwest of Taozi Bay.Analysis of Shannon-Wiener index, Margalef index and Pielou index showed the community structure was stable. The species at 14 stations were grouped into four ecotypes with cluster analysis, and One-Way ANOSIM test of four cruises revealed significant differences in both global and for pairwise test.

phytoplankton; community structure; Taozi Bay

Q948.1

A

1001-6932(2011)04-0425-05

2010-01-07；

2011-03-14

國(guó)家海洋局北海分局2010年海洋科技項(xiàng)目（2010B07）。

寧璇璇（1983--），女，碩士，助理工程師，主要從事海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作。電子郵箱：ningxx05@163.com。