葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游生物的群落結構和時空分布

陳雷，許傳才，劉海映，邢彬彬，田濤，孫康

(大連海洋大學 遼寧省海洋牧場工程技術研究中心 農業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點實驗室，遼寧 大連116023)

葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)位于葫蘆島市南部近海，處于遼東灣內。該海區(qū)水深不超過10 m，地質平坦，多為軟泥底，以養(yǎng)殖菲律賓蛤仔為主。海洋浮游植物是海洋初級生產力的主要貢獻者，其種類多、數(shù)量大，是海洋動物的直接或間接餌料，是海洋食物鏈的基本環(huán)節(jié)。海洋浮游動物是海洋浮游植物的攝食者，也是多種海洋動物的餌料，其在海洋食物鏈中占據(jù)著重要地位。浮游生物的盛衰對海洋的次級生產力影響巨大，特別是在高密度的貝類養(yǎng)殖區(qū)。為此，本研究中作者對葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)的水質和浮游生物進行了不同季節(jié)的調查，旨在為該海區(qū)的貝類養(yǎng)殖生產提供基礎資料。

1 調查時間與方法

1.1 采樣點的設置及調查時間

葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)位于40°40'18″ ～40°41'28″N、120°52'49″～120°55'20″E，養(yǎng)殖區(qū)內設定10 個調查站位，如圖1所示。

分別于2007年11月19日、2008年3月21日和2008年7月20日租用14.7 kW 的漁船在該海域進行水環(huán)境和浮游生物調查。

1.2 水質的測定

航行到達設定站位后，用水生80 型采水器采集水樣。設定的10 個站位水深均低于10 m，按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》［1］的要求只采表層水樣。

水溫、鹽度、pH、溶解氧、水深由6600 型多功能水質分析儀現(xiàn)場測定，亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮、活性磷酸鹽、活性硅酸鹽、葉綠素a 取樣后，在實驗室按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》［1］中的方法進行測定。

1.3 浮游生物的測定

在設定站位，利用淺水Ⅱ型、淺水Ⅲ型浮游生物網和水生80 型采水器進行采樣。具體方法:將浮游生物網垂直放入距海底2 m 左右處，再垂直提起，所得樣品放入采樣瓶內;用水生80 型采水器采集浮游植物定量樣品。1 L 浮游植物樣品用15 mL 魯哥氏液現(xiàn)場固定;浮游動物樣品用樣品體積5%的福爾馬林現(xiàn)場固定。

圖1 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)調查站位示意圖Fig.1 The survey sampling position in shellfish beds in coastal Huludao

1.3.1 浮游植物的定性、定量 樣品靜置10 h 以上，吸去上清液，濃縮至適當體積，用吸管攪拌均勻，迅速吸取一定樣品放在浮游植物計數(shù)框內，蓋上蓋玻片，用顯微鏡(Nikon 50i 型)在10×40 倍下觀察，記錄出現(xiàn)的浮游植物種類。每個樣品重復5次。

樣品靜置10 h 以上，吸去上清液，濃縮至50 mL，再充分搖勻，準確吸取0.1 mL 置于浮游植物計數(shù)框內，用顯微鏡在10×40 倍下全片計數(shù)，每個樣品重復5次，取其平均值，依據(jù)下列公式計算浮游植物總密度:

式中:x 為單位體積海水中浮游植物個體數(shù)量(個/m3);n 為取樣觀察到的個體數(shù)(個);V1為水樣濃縮后的體積(mL);Vm為濾水量(m3)，Vm=網口面積×采樣水深;V2為取樣計數(shù)的體積(mL)。

1.3.2 浮游動物的定性、定量 浮游動物的定性和定量同時進行。具體方法:樣品靜置10 h 以上，吸去上清液，濃縮至適當體積，將樣本充分搖勻，立即用管徑較粗的吸管吸取1 mL 樣品置于浮游動物計數(shù)框，用顯微鏡在10×10 倍下全片觀察，將觀察到的每一個體進行定性，同時計數(shù)，每個樣品重復5次，取其平均值，依據(jù)公式(同浮游植物總密度的計算公式)計算浮游動物總密度。

稱量淺水Ⅱ型浮游生物網采集的浮游動物濕重，作為生物量。

1.3.3 多樣性指數(shù) 采用香農—威納指數(shù)(Shannon-Wiener diversity index)［2］，其計算公式為

式中:S 為樣品中的種類總數(shù);Pi為樣品中第i種個體所占比例;N 為采集樣品中所有物種的總個體數(shù);ni為第i種個體數(shù)。

2 結果與分析

2.1 水體理化指標

從表1可見:2007年11月、2008年3月、2008年7月該海域的水溫分別為10.99、6.31、24.26 ℃;鹽度為29.5 ～31.8;pH 為8.02 ～8.15;溶解氧為9.71 ～11.63 mg/L;2008年3月、2007年11月的溶解氧均高于2008年7月，但無顯著性差異(P ﹥0.05);葉綠素a 含量為2008年7月(8.99 μg/L)顯著高于2007年11月(3.26 μg/L)和2008年3月(1.41 μg/L) (P ﹤0.05)。

表1 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)水質分析結果Tab.1 The water quality in shellfish beds in coastal Huludao

2.2 浮游植物的種類組成及分布

3次調查中，10 個站位共計有硅藻門41種(屬)、甲藻門5種(屬)。從出現(xiàn)頻率看，硅藻門中的輻射圓篩藻Coscinodiscuc radiates、星臍圓篩藻Coscinodiscuc asterromphalus、格式圓篩藻Coscinodiscuc granii、小圓篩藻Coscinodiscuc sp.、具槽直鏈藻Melosira sulcala、布氏雙尾藻Ditylum brightwellii、剛毛根管藻Rhizosolenia setigera、脆根管藻Rhizosolenia fragilissima、中華盒形藻Biddulphia sinensis 以及甲藻門中的夜光藻Noctiluca scientillans在3次調查中每個站位均有出現(xiàn);硅藻門中的威氏圓篩藻Coscinodiscuc wailesii、變異直鏈藻Melosira varians、斯托根管藻Rhizosolenia stolterfothii、旋鏈角毛藻Chaetoceros curvisetus、圓柱角毛藻Chaetoceros teres、洛氏角毛藻Chaetoceros lorenzianas、密聯(lián)角毛藻Chaetoceros densus、針桿藻Synedra sp.、甲藻門中的梭角藻Ceratium fusus、三角角藻Ceratium tripos在3次調查中平均出現(xiàn)頻率為50%及以上;其他種類均低于50%(表2)。

2.3 浮游植物的密度

10 個站位的浮游植物密度均為2008年7月最高，2007年11月次之，2008年3月最低(圖2)。從浮游植物密度組成來看，硅藻占81%以上，最高達98.92%，而且硅藻的優(yōu)勢在2007年11月表現(xiàn)的更為明顯(圖3)。

2.4 浮游動物的種類組成及分布

3次調查中，10 個站位共計有毛顎動物1種(屬)，被囊動物1種(屬)，橈足類11種(屬)，浮游幼蟲類10種(屬)。2008年3月出現(xiàn)15種(屬)，2007年11月、2008年7月均出現(xiàn)23種(屬)。從出現(xiàn)頻率看，橈足類中的中華哲水蚤Calanus sinicus、小擬哲水蚤Paracalanus parvus、紡錘水蚤Acartia sp.、大同長腹劍水蚤Oithona similes、胸刺水蚤Centropages sp.以及浮游幼蟲類的無節(jié)幼體Nauplius larva在3次調查中每個站位均有出現(xiàn);毛顎動物中的強壯箭蟲Sagitta crassa、橈足類中的近緣大眼劍水蚤Corycaeus affinis、火腿許水蚤Schmackeria poplesia 以及浮游幼蟲類的橈足幼體Copepodite larva、海豆芽舌貝幼蟲Lingula larva、雙殼類殼頂幼蟲Lamellibranchia larva在3次調查中平均出現(xiàn)頻率為50%及以上;其他種類均低于50%(表3)。

圖2 浮游植物密度隨時間的變化Fig.2 Changes in phytoplankton abundance with time

圖3 浮游植物密度組成隨時間的變化Fig.3 Changes in abundance composition in phytoplankton with time

2.5 浮游動物的密度和生物量

10 個站位的浮游動物密度和生物量均為2008年7月最高、2007年11月次之、2008年3月最低(圖4)。從浮游動物密度組成來看，橈足類占70.45%，浮游幼蟲占19.97%，毛顎動物占9.46%，被囊動物占0.12%;從浮游動物生物量組成來看，橈足類占69.16%，浮游幼蟲占19.18%，毛顎動物占11.43%，被囊動物占0.23%(圖5)。

表2 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游植物的種類組成和分布Tab.2 The species composition and distribution of phytoplankton in shellfish beds in coastal Huludao

表3 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游動物的種類組成和分布Tab.3 The species composition and distribution of zooplankton in shellfish beds in coastal Huludao

圖4 浮游動物密度和生物量隨時間的變化Fig.4 Chinges in abundance and biomass in zooplankton with time

圖5 浮游動物密度和生物量組成隨時間的變化Fig.5 Changes in abundance and biomass in zooplankton with time

2.6 浮游生物多樣性指數(shù)

2007年11月、2008年3月、2008年7月，浮游植物Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H')分別為3.34、3.79、3.94，2008年7月最高，2007年11月最低;浮游動物H'分別為3.90、3.15、2.92，2007年11月最高，2008年7月最低。

3 討論

3.1 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)水質評價

該海域的海水鹽度、pH在3次調查中比較穩(wěn)定，鹽度為29.5 ～31.8，pH 為8.02 ～8.15;溶解氧在夏季比春、秋兩季低，但仍在8 mg/L 以上，能滿足菲律賓蛤仔的生長需要;葉綠素a 含量的季節(jié)變化比較明顯，夏季最高，秋季次之，冬季最低。從pH、溶解氧含量來看，該海域的海水達到《海水水質標準》(GB 3097-1997)Ⅰ類海水標準(下同)。

營養(yǎng)鹽方面，氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、活性磷酸鹽、硅酸鹽含量都存在一定的時間差異，表現(xiàn)為2008年7月含量最高。從無機氮含量來看，2007年11月、2008年3月屬于Ⅱ類海水，2008年7月屬于Ⅳ類海水;從活性磷酸鹽含量來看，2007年11月、2008年3月屬于Ⅰ類海水，2008年7月屬于Ⅱ類海水。分析其原因，可能是因該海域臨近陸地，近岸有生活區(qū)，受陸源營養(yǎng)鹽影響較大所致，而夏季降雨使這種影響更為明顯。菲律賓蛤仔的生長適溫為18 ～30 ℃，而2008年7月的水溫為24.26 ℃，此時是蛤仔生長旺季。通常在適溫范圍內，隨水溫的升高，貝類的氨氮等代謝活動增強［3］，貝類的代謝活動不僅能夠產生大量的氨氮等溶解性無機氮，也能產生磷酸鹽［4］。2007年11月、2008年3月、2008年7月海水中的N/P 值分別為221.4、86.0、51.5。兼顧營養(yǎng)鹽化學計量限制標準和營養(yǎng)鹽對浮游植物生長影響的閾值(DIN-limitation:DIN＜1 μmol/L和P - limitation:μmol/L和30)［5］，據(jù)此來評估，該海域屬于P 限制。分析原因，浮游植物在夏季大量繁殖，消耗了海水中的營養(yǎng)鹽，由于P是該海域限制性因子，這使P 的缺失更加顯著，表現(xiàn)為在浮游植物大量繁殖季節(jié)過后N/P 值更高。

3.2 葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游生物的季節(jié)變化

2007年11月調查10 個站位出現(xiàn)浮游植物共計40種(屬)，2008年3月共計37種(屬)，2008年7月種類最多，為43種(屬)。分析原因，夏季水溫較高，降雨相對頻繁，并將陸源營養(yǎng)鹽帶入海水，為更多種類的浮游植物生長、繁殖提供了適宜的環(huán)境條件。從出現(xiàn)頻率看，硅藻門中的輻射圓篩藻、星臍圓篩藻、格式圓篩藻、小圓篩藻、具槽直鏈藻、布氏雙尾藻、剛毛根管藻、脆根管藻、中華盒形藻以及甲藻門中的夜光藻在3次調查中每個站位均有出現(xiàn)，可見這些種類是該海域常年普遍存在的。從10 個站位的調查結果來看，3次調查均是1 號、4 號站位出現(xiàn)浮游植物種類最多，2007年11月分別為28、27種(屬);2008年3月分別為26、21種(屬);2008年7月分別為28、32種(屬)。但從營養(yǎng)鹽含量來看，1、4 號站位和其他站位并沒有明顯差異，可能是由于1、4 號站位處在養(yǎng)殖區(qū)的邊緣，而且靠近近岸，養(yǎng)殖貝類的密度小，貝類對浮游植物的攝食強度低，以及海水交換較差所致。10 個站位浮游植物密度均為2008年7月最高、2007年11月次之、2008年3月最低。浮游植物的種類和數(shù)量之所以產生明顯的季節(jié)差異，即生物季節(jié)［6］，是由于氣候的季節(jié)性變化導致海洋水化條件發(fā)生周期性的變化而造成的。從種類組成來看，硅藻門占絕對優(yōu)勢，這與很多海域調查結果相近［7-9］，根據(jù)賈曉平等［10］對餌料生物水平劃分的等級來看，葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游植物屬低水平等級，分析原因可能是與海區(qū)中養(yǎng)殖了大量以攝食浮游植物為主的菲律賓蛤仔有關。

從出現(xiàn)頻率來看，橈足類中的中華哲水蚤、小擬哲水蚤、紡錘水蚤、大同長腹劍水蚤、胸刺水蚤以及浮游幼蟲類的無節(jié)幼體在3次調查中每個站位均有出現(xiàn)，可見其為該海域普遍存在種類，而其他種均表現(xiàn)出一定的季節(jié)性。從浮游動物密度和生物量來看，10 個站位均為2008年7月最高、2007年11月次之、2008年3月最低。這是因為浮游動物的生長、繁殖除與水溫等水化條件有關［11］外，還取決于浮游植物的豐欠，所以浮游動物密度和生物量的季節(jié)變化規(guī)律與浮游植物季節(jié)變化規(guī)律有一定的相關性，本研究中調查發(fā)現(xiàn)，浮游動物呈現(xiàn)與浮游植物相同的季節(jié)變化規(guī)律。但該海域的浮游動物密度、生物量都顯著小于同季、相近緯度黃海北部對蝦放流區(qū)的浮游動物量［12］。根據(jù)賈曉平等［10］對餌料生物水平劃分的等級來看，除2008年3月調查的葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游動物屬低水平等級外，其他兩次的調查結果均屬中低水平等級。另外，有學者研究得出浮游動物的豐度和生物量與潮流大小也有一定關系［13］，由于本次調查的海域高低潮差較小(約1 m 左右)，所以并未考慮潮流因素，潮流對該海域浮游動物量有無影響尚需進一步研究。

浮游植物群落的多樣性指數(shù)可以在一定程度上反映出海區(qū)環(huán)境條件的優(yōu)劣［14-15］。在正常環(huán)境下，豐富度指數(shù)較高;環(huán)境受污染時，豐富度指數(shù)降低。按照多樣性指數(shù)與水體污染程度關系:0 ～1.0(重污染)、1.0 ～3.0(中度污染)和＞3.0(輕度污染或無污染)［7］來判斷，調查期間葫蘆島貝類養(yǎng)殖區(qū)屬于輕度污染或無污染狀態(tài)。

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