雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶小型底棲動物的群落結(jié)構(gòu)及其對環(huán)境的響應(yīng)*

楊純懿 張龍輝 杜永芬 吳亞平 張安國 袁秀堂

雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶小型底棲動物的群落結(jié)構(gòu)及其對環(huán)境的響應(yīng)*

楊純懿1張龍輝2杜永芬3①吳亞平1張安國4袁秀堂4

(1. 河海大學(xué)海洋學(xué)院 南京 210098; 2. 南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院 南京 210023; 3. 南京師范大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院 南京 210023; 4. 國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023)

潮間帶是典型的陸海交互區(qū), 其生物群落及其環(huán)境具有典型性特征。海洋小型底棲動物具有極高的群落多樣性和環(huán)境適應(yīng)性, 但是其時空分布特征以及與環(huán)境因子的關(guān)系研究具有區(qū)域局限性。2017年春季(5月)、夏季(8月)和秋季(10月)于我國緯度最高的雙臺子河口潮間帶, 布設(shè)7個斷面, 21個站位, 進行了小型底棲動物和沉積環(huán)境的定量采樣與分析。共檢獲7個小型底棲動物主要類群, 總平均豐度和生物量分別為(3530±1474)ind./10cm2和(1836.5±976.3)μg dwt/10cm2, 其中海洋線蟲為最優(yōu)勢類群, 平均豐度和生物量分別占96.6%和72.1%, 其次是雙殼類和橈足類。豐度/生物量的季節(jié)波動小, 自陸向海略呈降低趨勢(高位≥中位>低位), 統(tǒng)計分析表明其與中值粒徑和和葉綠素含量顯著相關(guān)。小型底棲動物群落受季節(jié)和潮位影響顯著, Bio-env分析顯示相關(guān)性最高的環(huán)境因子組合為沉積物中值粒徑、葉綠素和脫鎂葉綠酸含量。海洋線蟲與橈足的比值(N/C)評估顯示該區(qū)域存在有機污染, 且研究區(qū)西部最嚴重, 與同區(qū)有機污染物的環(huán)境評價結(jié)果較為一致, 說明其在生物監(jiān)測中具有重要意義。

雙臺子河口; 砂質(zhì)潮間帶; 小型底棲動物; 群落結(jié)構(gòu)

海洋小型底棲動物(簡稱小型動物)指分選時通過0.5mm孔徑網(wǎng)篩但被0.042mm(深海研究用0.031mm)孔徑網(wǎng)篩截留的后生動物, 主要包括自由生活海洋線蟲、橈足類、渦蟲類、動吻類和多毛類等(Higgins,1988; Giere, 2009)。在底棲生態(tài)系統(tǒng)中, 小型動物與底棲細菌、微藻和原生動物等微型生物組成底棲小/微食物網(wǎng)(杜永芬等, 2011), 其本身又是許多經(jīng)濟魚、蝦和貝類幼體的優(yōu)質(zhì)餌料, 因此, 小型底棲動物在底棲生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中發(fā)揮重要作用(張志南等, 2017)。另外, 小型動物組成多樣, 在普遍接受的34個動物門類中, 至少有22個門類屬于小型動物類群; 小型動物的優(yōu)勢類群海洋線蟲具有獨特的生殖對策, 生命周期短, 繁殖速度快, 終生底棲, 便于取樣和實驗室培養(yǎng)等特征, 使其成為海洋環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)演變與健康評估的理想指示類群(Hua, 2016; Du, 2018)。因此海洋小型底棲動物的群落分布特征, 及其在生態(tài)環(huán)境評估的應(yīng)用在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域一直備受重視(Alves, 2013, 2015)。

潮間帶是指平均最高潮位和平均最低潮位之間的海岸區(qū)域, 由于地處海陸交界, 水體呈現(xiàn)周期性地漲落, 沉積物規(guī)律性的被淹沒或暴露在空氣中, 環(huán)境(溫度, 鹽度, 沉積物粒度分布等)梯度變化明顯。潮間帶海洋沉積物能有效聚集、儲存有機質(zhì), 為生物的生長繁殖提供重要的物質(zhì)和能量來源, 是碳循環(huán)中重要的源/匯區(qū)(Ridgwell, 2005)。該區(qū)域不僅為生物提供了多樣化的棲居場所, 也是凈化污水, 削弱陸源污染物入海通量的一道屏障(劉海濱等, 2007)。因此潮間帶生物資源特征、生態(tài)系統(tǒng)過程與機理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評估等研究, 被列為海岸帶研究的核心內(nèi)容, 其中小型底棲動物的資源動態(tài)和群落結(jié)構(gòu)是重要研究之一(張艷等, 2009; Giere, 2009)。

雙臺子河口(40°45′—40°51′N, 121°28′—121°44′E)位于渤海遼東灣, 主要由三條河流(雙臺子河, 大遼河和大凌河)沖積作用形成, 面積約6.7×104hm2, 占灘涂總面積的56% (Yang, 2015)。作為我國最北端的河口潮間帶, 每年11月份中下旬進入冰期, 至來年3月結(jié)束。潮流性質(zhì)屬于正規(guī)半日潮流, 潮流基本屬往復(fù)流型。潮間帶較為平緩, 屬典型光灘(吳冠等, 1991), 文蛤等埋棲性貝類資源豐富(Zhang, 2016)。潮上帶被開墾修建了大量的蝦蟹田和海參養(yǎng)殖池, 資源開發(fā)和濫捕使灘涂生態(tài)系統(tǒng)遭到一定程度的破壞。本研究對雙臺子河口潮間帶小型動物群落結(jié)構(gòu)和時空分布, 進行了描述和定量分析, 是我國緯度最高并具有冰期的潮間帶數(shù)據(jù)的首次報道; 同時應(yīng)用小型動物特點對其環(huán)境狀況進行了環(huán)境評估。研究結(jié)果不僅豐富了我國海岸帶研究的基礎(chǔ)資料, 也為環(huán)境監(jiān)測與管理提供了基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

圖1 研究區(qū)域與站位分布

分別于2017年5月10—13日、8月21—25日和10月20—24日大潮期間, 在采樣區(qū)設(shè)定的站點, 選取未經(jīng)擾動的沉積物, 用內(nèi)徑為2.9cm的注射器改造的采樣管, 采集0—5cm芯樣8個, 以減少生物斑塊分布的影響, 其中每2個芯樣合并為1個平行樣, 現(xiàn)場用福爾馬林溶液(/, 10%)固定后用于小型底棲動物分析(Somerfield, 1996)。同時, 采集深度為5cm沉積物樣品, 用黑色密封袋包裝后, –20°C冷凍保存, 用于葉綠素(chl)、脫鎂葉綠素(Phae)、粒度、有機質(zhì)及含水量分析。將溫度計插入沉積物下約5cm深處, 現(xiàn)場測定沉積物溫度。以現(xiàn)場挖穴(25cm× 25cm×30cm)滲出的海水采集水樣, 低溫靜置24h后, 常溫下使用手持鹽度計(MASTER-S/Mill α, ATAGO)測定鹽度, 重復(fù)3次, 取平均值作為沉積物鹽度。

1.2 實驗室分析

小型底棲動物的提取采用Ludox密度梯度離心法(Giere, 2009; Liu, 2015)。據(jù)Somerfield等(1996)采樣原則和分析要求, 室內(nèi)分樣以不低于200條海洋線蟲為原則(低于200條取全樣)。對研究區(qū)單個野外平行樣抽樣, 分選獲得的海洋線蟲的數(shù)量為3000—6000條, 因此統(tǒng)一取分樣10%用于分析。樣品用福爾馬林溶液濃度(5%)定容到200mL, 顛倒混合均勻后取 20mL分樣, 經(jīng)由500μm和31μm的孔徑的套篩沖洗過濾后, 用LudoxTM硅膠溶液(1.15g/mL)將31μm孔徑網(wǎng)篩上的滯留物全部轉(zhuǎn)移至離心管中(硅膠液與滯留物的體積比例大于3︰1), 低速離心(1800r/min, 10min); 離心后的上清液移出至燒杯, 再加入3倍于沉積物的Ludox液, 與沉積物充分混合后離心, 取上清液; 重復(fù)離心提取3次。將3次離心獲取的上清液合并, 31μm孔徑網(wǎng)篩過濾, 用自來水反復(fù)沖洗, 最后將滯留物全部轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中, 在解剖鏡下按類群分選、鑒定和計數(shù)(Du, 2009)。

粒度分析采用馬爾文激光粒度儀(Mastersizer 3000)進行, 取2—3g沉積物樣品, 添加分散劑分散完全后上機測定。chl和Phae用分光光度法測定, 取3—5g冷凍的沉積物樣品至50mL離心管, 加入10mL濃度90%的丙酮溶液, 低溫避光萃取24h后離心(4000r/min, 15min)后, 取上清液并用90%丙酮溶液定容后, 用分光光度儀(UV1750, SHIMADEZU)測定計算chl和Phea含量(Environmental Sciences Section Inorganic Chemistry Unit, 1991), 其中Phae采用王榮(1986)修正的方法。含水量(WC)以沉積物烘干(60°C, 72h)前后質(zhì)量的減少來計算。有機質(zhì)含量(TOM)采用馬弗爐燒失量法。沉積物樣品先置于60°C烘箱中烘干至恒重(約72h), 然后以烘干樣品在馬弗爐灼燒(550°C)2h后的燒失量, 確定樣品的有機質(zhì)含量(Heiri, 2001; 錢寶等, 2011)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

小型動物豐度換算為每10cm2的個體數(shù)(ind./10cm2); 生物量以各個類群的豐度, 乘以對應(yīng)類群的平均個體干重獲得(郭玉清等, 2002; 張志南等, 2004)。

統(tǒng)計分析包括單變量和多變量分析。單變量包括各環(huán)境因子和豐度/生物量。豐度/生物量與環(huán)境因子之間的相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析。季節(jié)、斷面及位置對單變量的影響采用3因子ANOVA差異性分析。以上分析采用SPSS23.0軟件包, 對不滿足方差齊性的數(shù)據(jù)進行雙平方根變換后進行。

季節(jié)、斷面及位置對小型動物群落的影響, 采用3因子多變量PERMANOVA分析, 對數(shù)據(jù)進行4999次重復(fù)取樣(<0.05為顯著;<0.001為極顯著); 采用主成分分析(PCA)區(qū)分沉積環(huán)境差異及其主要成分; 非度量多維標度(MDS)進行群落相似性分析(生物矩陣經(jīng)雙平方根轉(zhuǎn)化); 生物-環(huán)境分析(Bio-env), 分析影響生物群落分布的最佳環(huán)境要素組合(周紅等, 2003)。以上分析采用PRIMER 7.0軟件進行。

2 結(jié)果

2.1 環(huán)境因子

采樣期間氣溫波動范圍分別為(15.2±1.0)°C (5月)、(24.2±1.3)°C (8月)和(8.9±3.2)°C (10月), 分別代表了春季、夏季和秋季。間隙水鹽度波動為26.0—49.0最高和最低值均出現(xiàn)在A斷面; 春季最高(A1), 秋季最低(A1, A3), 季節(jié)波動較大(=0.008)。鹽度的季節(jié)波動發(fā)生在A斷面, 其顯著差異導(dǎo)致整個區(qū)域的季節(jié)波動; 春季(36.48±2.35)>夏季(34.67±2.85)>秋季(32.05±4.59)。每個季節(jié)高、中和低位站位間無顯著差異(表1)。

沉積物粉砂和砂的含量較高, 黏土含量極低, 屬于砂質(zhì)粉砂(S-St)、粉砂質(zhì)砂(St-S)和砂(S)(表1)。采樣區(qū)中值粒徑范圍為55.3—149.9μm, 季節(jié)波動小。自高位向低位平均中值粒徑和砂含量呈增大趨勢(中值粒徑, 高位<中位≤低位; 砂含量, 高≤中≤低(春季), 高<中≤低(夏季); 高≤中<低(秋季),<0.05)。沉積物含水量和有機質(zhì)含量均比較穩(wěn)定, 分別為20.80%±1.07%和1.55%±0.23%, 季節(jié)和空間變化均較小。其中有機質(zhì)含量從高位到低位略呈降低趨勢(高≥中≥低)(圖2)。

表1 不同潮位間表層沉積物特征

Tab.1 Characteristics of surface sediment in different tidal levels

注: 字母(a, b, c)表示不同潮位間環(huán)境因子的ANOVA分析結(jié)果, 標注字母相同(a vs a)表示彼此間差異不顯著, 不同字母表示差異顯著(a vs b vs c)表示彼此差異顯著

Chl含量為0.02—0.93mg/kg。最大值出現(xiàn)在春季高站位(F3), 最小值出現(xiàn)在秋季低站位(B5)。季節(jié)波動不明顯; 空間分布上, 中位的季節(jié)波動較大, 高位和低位季節(jié)波動小, 呈現(xiàn)高位≥中位≥低位趨勢。脫鎂葉綠酸含量為0.06—1.56mg/kg, 高值出現(xiàn)在A—B斷面低站位1.45—1.46mg/kg, 低值0.06— 0.08mg/kg出現(xiàn)在D—G斷面的低站位, 平均含量為(0.39± 0.31)mg/kg, 季節(jié)間及空間變異不顯著(圖2)。

圖2 雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶表層沉積物中有機質(zhì)、葉綠素a (chl a)和脫鎂葉綠酸(Phae)分布

注: 柱狀圖上的字母(a, b)表示不同潮位間環(huán)境因子的ANOVA分析結(jié)果, 標注字母相同(a vs a)表示彼此間差異不顯著, 不同字母表示差異顯著(a vs b)表示彼此差異顯著

綜合各環(huán)境因子進行PCA分析結(jié)果見圖3。PC1軸解釋環(huán)境變量的35.2%, PC1和PC2累計解釋環(huán)境變量的61.4%。PC1相關(guān)因子較高的因子是中值粒徑(0.487)、黏土含量(–0.480)、脫鎂葉綠素酸(–0.468)和有機質(zhì)0 (–0.437); PC2相關(guān)因子較高的因子是砂含量(0.627)和溫度(–0.543)。沉積物環(huán)境主要受沉積物粒度組成和季節(jié)影響較大。

圖3 雙臺子河口潮間帶環(huán)境因子PCA分析結(jié)果

注: Mgs. 中值粒徑; Sand. 砂含量; Silt. 粉砂含量; WC. 含水量; TOM. 有機質(zhì)含量; chl. 葉綠素含量; Phae. 脫鎂葉綠酸含量; Salinity. 鹽度; T. 溫度

2.2 小型底棲動物的群落特征

共鑒定7個小型底棲動物類群(表2), 其中自由生活海洋線蟲(以下簡稱海洋線蟲)為最優(yōu)勢類群, 占小型底棲動物總豐度的96.57%, 其次是雙殼類(1.47%)和橈足類(1.28%)。小型底棲動物的總平均豐度為(3530±1474)ind./10cm2, 最高值出現(xiàn)在春季的高站位(C1), 高達(8293±357)ind./10cm2, 最低值在春季的低站位(E9), 豐度為(1368±419)ind./10cm2(圖4)。三因子分析表明, 豐度分布只有受潮位影響, 呈高位[(4816±1425)ind./10cm2]>中位[(3384±1130)ind./10cm2] >低位[(2391±553)ind./10cm2]; 季節(jié)和采樣斷面對豐度分布無顯著影響, 季節(jié)波動不明顯[夏季(3871± 1480)ind./10cm2≥秋季(3532±1261)ind./10cm2≥春季(3189±1647)ind./10cm2]。海洋線蟲作為豐度上的優(yōu)勢類群, 與小型底棲動物的分布模式基本一致。

小型底棲動物的平均生物量為(1836.5±976.3)μg dwt/10cm2, 最高值出現(xiàn)在夏季F3站位(7157.6μg dwt/10cm2), 最低值出現(xiàn)在春季E9站位(547.3μg dwt/10cm2)(圖5)。海洋線蟲在生物量上仍占優(yōu)勢, 約占總生物量的72.14%, 其次是雙殼類(10.45%)。時空分布模式與豐度相似, 季節(jié)波動同樣不明顯, 夏季(2523.8±1516.9)μg dwt/10cm2≥(2004.9±948.2)μg dwt/10cm2≥春季(1541.3±947.7)μg dwt/10cm2; 斷面間無差異; 潮位間差異顯著, 高位(2714.8±1506.6)μg dwt/10cm2≥中位(2120.8±1051.6)μg dwt/10cm2≥低位(1326.2±662.4)μg dwt/10cm2。

表2 雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶小型底棲動物主要類群的豐度和生物量

Tab.2 Abundance and biomass of main meiofaunal taxa in the sandy intertidal zone of the Shuangtaizi estuary

小型底棲動物主要類群的豐度矩陣進行非度量多維標度(MDS)發(fā)現(xiàn), 各站位的小型底棲動物群落在季節(jié)上可以區(qū)分: 春季和夏季, 高潮位與中低潮位的群落可以區(qū)分, 秋季, 高中潮位與低潮位可以區(qū)分(圖6)。

2.3 生物與環(huán)境相關(guān)分析

Spearman相關(guān)性分析表明, 小型底棲動物的豐度和生物量與沉積物中值粒徑負相關(guān), 與黏土含量、粉砂含量和chl含量正相關(guān)(表3)。此外, 豐度與砂含量、有機質(zhì)及含水量顯著相關(guān)。其中沉積物組分在3個季節(jié)均顯著相關(guān), 而chl對豐度和生物量的影響主要發(fā)生在夏季。

對小型底棲動物群落的PERMANOVA分析結(jié)果顯示(表4), 季節(jié)和潮位對小型底棲動物結(jié)構(gòu)具有顯著性影響(=0.001), 采樣斷面對群落結(jié)構(gòu)無顯著性影響(=0.707); 季節(jié)與潮區(qū), 潮區(qū)與斷面, 季節(jié)×斷面×潮區(qū)的交互作用顯著, 而季節(jié)×斷面交互作用不顯著。不同季節(jié)間和潮區(qū)間的群落組成均存在極顯著差異(=0.001)。

圖4 雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶小型底棲動物的豐度分布

3 討論

砂質(zhì)潮灘小型底棲動物的緯度分布研究表明, 其豐度和多樣性在溫帶區(qū)域最高, 極地區(qū)域最低; 其多樣性從極地到熱帶逐漸降低(Lee and Riveros, 2012)。我國海岸帶跨越溫帶、亞熱帶和熱帶, 其中對潮間帶小型底棲動物的研究最北端為僅見于北緯39°大連夏家河子(Hua, 2016)。因此, 研究資料的區(qū)域局限性制約了大尺度的生物多樣性分布格局分析。本研究是我國高緯度潮間帶小型底棲動物分布資料的重要補充。

圖5 采樣區(qū)域小型動物生物量分布

3.1 小型底棲動物在我國高緯度砂質(zhì)潮間帶的分布特點

研究區(qū)小型底棲動物的豐度與我國濱海潮灘處于同一數(shù)量級, 與大連夏家河子的數(shù)值較為接近(Hua, 2016), 但呈現(xiàn)了更高的豐度值。在季節(jié)分布上, 與溫帶青島灣砂質(zhì)潮間帶分布相似(杜永芬等, 2011), 呈現(xiàn)夏季高春季和秋季低的趨勢; 不同于青島灣顯著的季節(jié)差異, 雙臺子河口區(qū)季節(jié)間無顯著差異。這表明高緯度影響削弱了豐度分布的季節(jié)影響。此外, 本次研究沒有涉及冰期冬季的樣品, 希望在后續(xù)研究中加以補充討論。

圖6 雙臺子河口砂質(zhì)潮間帶小型底棲動物的非度量多維標度(MDS)

海洋線蟲的優(yōu)勢特征, 與國內(nèi)大部分砂質(zhì)海灘的研究相同(范士亮等, 2006; 杜永芬等, 2011; Sun, 2014)。本研究海洋線蟲的豐度優(yōu)勢高達96.8%, 較大連夏家河高(81.56%), 支持Hua等(2016)研究, 認為海洋線蟲的優(yōu)勢度在我國砂質(zhì)潮間帶隨緯度增高而增高, 在高緯區(qū)具有更高的豐度。不同于已有研究的橈足類和渦蟲居次地位(Sun, 2014; Hua, 2016), 雙殼類在本研究區(qū)居次。這與雙臺子河口潮灘環(huán)境有關(guān), 該區(qū)域貝類自然資源豐富, 也被選為人工蛤類育苗場; 文蛤、四角蛤蜊、光滑河藍蛤等雙殼類是大型底棲動物的優(yōu)勢種(Zhang, 2016, 貝類幼體構(gòu)成了小型動物的重要組分。橈足類喜好高鹽和較為溫暖的環(huán)境(Ingole, 1998; Priyalakshmi, 2014), 河口的淡水輸入和高緯度冰期(11月到次年3月)會削弱了其生存環(huán)境適宜度。渦蟲喜好生活在中度至粗砂和礫石為特征的海灘中, 在泥質(zhì)環(huán)境下渦蟲豐度較低(Delgado, 2009; Kotwicki, 2014)。研究區(qū)域沉積物類型以粉砂質(zhì)砂和砂為主, 不適合渦蟲生長。

表3 小型動物變量與環(huán)境因子相關(guān)性分析結(jié)果(=63)

Tab.3 Results of the correlation analysis between meiofaunal variables and environmental factors

注: **在0.01水平上(雙側(cè))顯著相關(guān); *在0.05水平上(雙側(cè))顯著相關(guān)

表4 小型動物群落的多變量PERMANOVA分析結(jié)果

Tab.4 PERMANOVA results for the multivariate descriptors of meiofaunal communities

注: **在0.01水平上(雙側(cè))顯著相關(guān); *在0.05水平上(雙側(cè))顯著相關(guān)

3.2 環(huán)境因子對小型底棲動物分布的影響

生物與環(huán)境協(xié)同進化的結(jié)果使得特定的沉積微環(huán)境生存特定的生物類群。潮灘生物受潮水沖擊擾動的周期影響, 具有一定的微環(huán)境梯度, 沉積物粒徑分布反映了沉積物所處的水文動力狀況, chl和有機質(zhì)含量則代表了生物的食物來源。其中, 沉積物粒徑對潮間帶沉積物微環(huán)境具有主導(dǎo)作用, 尤其是在大尺度的空間分布上, 被認為是重要的物理因子(Giere, 2009)。通常認為125—250μm粒徑的沉積物最有助于微/小型底棲動物的生長(Fenchel, 1969, 1978)。研究區(qū)域的沉積物粒徑為 60—150μm, 與大連河口夏季的粒徑250—500μm比較, 更具有粒度優(yōu)勢, 因此呈現(xiàn)更高的豐度值。

在小尺度的潮帶分布上, 砂質(zhì)潮灘生物在水平尺度上受沉積物穩(wěn)定性、暴露時間造成的捕食壓力等影響, 在垂直分布上受化學(xué)因子(如氧氣濃度梯度)等影響(Armonies, 2000)。因此, 高潮區(qū)環(huán)境惡劣, 豐度較低(Knox, 2001); 中潮區(qū)是最佳生存環(huán)境(Gheskiere, 2004), 豐度最高, 這里不僅物化環(huán)境相對優(yōu)化, 并且微生物活動豐富, 提供更多的食物來源(Takada, 2015)。同樣地, Hua等(2016)在青島和大連研究結(jié)果顯示, 小型底棲動物在溫帶沙灘中以中潮區(qū)豐度較高。受灘涂圍墾的影響, 本研究中的高位、中位和低位代表了相對海岸線的距離, 從海水淹沒的角度屬于中低潮區(qū), 因此豐度的高位≥中位>低位分布趨勢仍然支持中潮區(qū)豐度較高的分布趨勢。豐度變化趨勢與中值粒徑由高位到低位增大趨勢相反, 其粒徑較小的沉積結(jié)構(gòu)維持更高的豐度與Hua等(2016)結(jié)果一致。

沉積物粒度組成、有機質(zhì)和Phae含量是影響研究區(qū)沉積環(huán)境區(qū)劃的重要因子(PCA分析); 相關(guān)分析也表明了粒度組成、有機質(zhì)和chl是小型動物豐度和群落構(gòu)成的重要影響因子。有機質(zhì)和chl含量略呈降低趨勢, 與豐度分布趨勢一致。綜合表明溫帶砂質(zhì)潮間帶小型動物的分布受非生物和生物因素的共同影響, 其中粒度構(gòu)成是主要因素。值得注意的是, 潮灘頻繁的人類活動, 如潮上帶圍墾建設(shè)的養(yǎng)殖池, 不但會改變潮流動力過程, 伴隨著污染物的排放, 進而改變沉積環(huán)境, 生態(tài)系統(tǒng)趨于變得簡單化, 生態(tài)問題趨于復(fù)雜化。

3.3 小型底棲動物對環(huán)境生態(tài)的響應(yīng)與評估

線蟲與橈足的比值(N/C)被認為海洋富營養(yǎng)化和有機污染程度的指標; N/C大于100意味著環(huán)境狀況為有機污染區(qū)(Raffaelli, 1981)。隨著相關(guān)研究數(shù)據(jù)的增多, 雖然該指標不斷引起爭議, 仍然被廣泛采用(Alves, 2013)。研究區(qū)52.2%—76.2%的采樣站位比值大于100, 即這些站位存在有機污染, 且研究區(qū)最西面的F和G斷面的污染程度最高(表5)。該結(jié)果與Yuan等(2017)關(guān)于16種多環(huán)芳烴的研究結(jié)果較為一致, 潮灘的西側(cè)及近岸區(qū)域的沉積物中有機污染物濃度高, 生態(tài)風險高。表明N/C值作為一重要的生態(tài)指數(shù), 在一定程度上可以為生物監(jiān)測提供依據(jù)。但是, 正如上文討論的結(jié)果, 隨著緯度升高, 海洋線蟲的優(yōu)勢度會增高, 橈足類的生存適宜度降低, 也會影響N/C比值。因此, 在應(yīng)用中需要綜合考慮環(huán)境、指示生物和群落結(jié)構(gòu)等因素進行綜合評估。

表5 雙臺子河口采樣區(qū)域站位的海洋線蟲/橈足豐度比值(N/C)

Tab.5 Ratio of nematodes/copepods (N/C) in the Shuangtaizi estuary

4 結(jié)論

雙臺子河口潮間帶代表了我國高緯度砂質(zhì)潮間帶, 除溫度具有季節(jié)變化外, 其他環(huán)境因子主要與潮位有關(guān), 中值粒徑由陸向海呈增大趨勢, 葉綠素、有機質(zhì)略呈增高趨勢。沉積物組成, 有機質(zhì)和脫鎂葉綠素含量是沉積微環(huán)境形成的重要因素。

共檢獲7個小型底棲動物主要類群, 其中海洋線蟲為最優(yōu)勢類群, 雙殼類次之; 小型底棲動物的總平均豐度和生物量分別為3530±1474ind./10cm2和1836.5±976.3μg dwt/10cm2, 豐度和線蟲的優(yōu)勢度均高于我國其他砂質(zhì)潮間帶報道。

小型動物豐度季節(jié)波動小, 空間上自陸向海豐度值降低(高≥中>低); 小型底棲動物群落受季節(jié)和潮位影響顯著。小型動物的分布受非生物和生物因素的共同影響, 其中粒度構(gòu)成是主要因素。

海洋線蟲與橈足的比值(N/C)評估顯示該區(qū)域存在有機污染, 且研究區(qū)西部最嚴重, 與同區(qū)有機污染物的環(huán)境評價結(jié)果較為一致, 可為生物監(jiān)測提供重要參考。

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MEIOFAUNAL COMMUNITY IN SANDY INTERTIDAL ZONE AND ITS ENVIRONMENTAL RESPONSE IN SHUANGTAIZI ESTUARY, NE CHINA

YANG Chun-Yi1, ZHANG Long-Hui2, DU Yong-Fen3, WU Ya-Ping1, ZHANG An-Guo4, YUAN Xiu-Tang4

(1. College of Oceanography, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. School of Geography and Ocean Science, Nanjing University, Nanjing 210023, China; 3. College of Marine Science and Engineering, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China; 4. National Marine Environmental Monitoring Center, Dalian 116023, China)

Intertidal area is a typical land-sea interaction zone, where the characteristics in biological composition and their micro-environments are of regional representative. Among them, meiofauna has extremely high community diversity and environmental adaptability, while the data of their spatial-temporal distribution patterns and the related regulators are of regional limit. Cores sediments were quantitatively taken in the northernmost-intertidal zone of the Shuangtaizi estuary in the Bohai Sea, NE China in May (spring), August (summer), and October (autumn) in 2017. Twenty-one stations were designed in seven sections, along which the meiofauna and sedimentary environments were analyzed. Seven meiofaunal taxa were found. Free-living marine nematodes were the most dominant group, accounting for 96.6% and 72.1% of the total in abundance and biomass composition, respectively, followed by bivalves and copepods. The average abundance and biomass of meiofauna were (3530±1474)ind./10cm2and (1836.5±976.3)μg dwt/10cm2, respectively, with no seasonal variation and downward trends from land to sea. The medium grain size and chlwere correlated significantly to the abundance/biomass. The ratio of nematodes/copepod (N/C) indicated serious organic pollution, which agreed with the results of the macrofaunal analysis and heavy metal samplings in the similar areas, and could be used as a bio-monitoring indicator.

Shuangtaizi estuary; sandy intertidal zone; meiofauna; community structure

* 國家自然科學(xué)基金項目, 41576154號; 海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目, 201305043號。楊純懿, 碩士研究生, E-mail: ycyhohai@163.com

杜永芬, 博士, 副教授, E-mail: duyongfen@nju.edu.cn

2019-10-31,

2020-03-09

Q178.4

10.11693/hyhz20191000202