靖海湾浮游生物及大型底栖动物多样性调查

    毕炜家　钟熙　王磊　于国庆　李洪涛　刘晓玉

    

    

    

    摘要：根据2014年8月靖海湾的调查数据，对该海域的浮游生物和底栖生物的物种组成及多样性进行了分析。共鉴定出浮游植物2门19种，硅藻门是主要类群，占总物种数的78.95%，主要优势种为中肋骨条藻（Skeletonema costatum）；平均细胞丰度6.63×104个/m3。浮游动物26 种，节肢动物为主要优势类群，占总物种数的46.2%；主要优势种为刺尾歪水蚤（Tortanus spinicaudatus）和太平洋纺锤水蚤（Acatia pacifica），优势度分别达0.403和0.313；平均丰度为1 056个/ m3。底栖动物24种，分别属于多毛类、软体动物和节肢动物。多毛类为优势类群，占总物种数的50.00%，主要优势种属为沙蚕科（Nereidae），平均丰度为58个/m2，平均生物量340.95 g/m2。多样性分析显示，该海域生物群落结构稳定，环境质量良好。

    关键词：靖海湾；浮游生物；底栖动物；多样性

    靖海湾松江鲈鱼种质资源保护区位于威海市文登区境内，总面积818.89 hm2，是国家级水产种质资源保护区，保护对象为我国二类保护动物松江鲈鱼。近年来，随着沿海城市经济的发展，海洋开发不断加强，海洋环境和生态系统受到了很大的威胁[1-2]。浮游植物是海洋生态系统中最重要的初级生产者，在物质循环和能量流动中发挥着至关重要的作用，在一定程度上反映海洋生态状况[3-4]。浮游动物作为海洋生态系统食物链的中间环节，在海洋生态系统中起到重要的调控作用，同时也是海洋生态系统动态变化的指示类群[5]。大型底栖生物是海洋环境中的一个重要的生态类群，他们通过摄食、掘穴和建管等活动与周围环境发生着相互影响，其生态学特征是认识海洋环境特点、预测环境质量的重要指标[6]。目前，有关靖海湾海洋生物生态的研究还很少。王育红等[7]研究了靖海湾微型浮游植物的分布特征，结果显示靖海湾的优势类群为硅藻。本文根据2014年8月调查数据，对浮游生物和大型底栖生物的物种组成，数量分布及多样性进行了分析，从生物学的角度对该海域的环境质量进行了评价，为有效保护和管理改海湾提供可靠的科学依据。

    1材料与方法

    1.1采样站位与样品处理图1靖海湾海域调查站位图

    于2014年8月对靖海湾海域的浮游植物、浮游动物和底栖动物进行了取样调查，调查站位见图1。样品采集按照《海洋监测规范》[8]进行。浮游植物用浅水III型浮游生物网（网身长140 cm，网口直径37 cm，网口面积0.1 m2，筛绢孔径76 μm），采样方式为在调查站位自底至表垂直拖网一次；采集样品用最终浓度为5%的中性福尔马林固定保存，实验室内样品摇匀取1.0 mL亚样品，在显微镜下进行物种鉴定和细胞计数。浮游动物样品采用浅水I型浮游生物网（口径50 cm，孔径0.505 mm，网长145 cm）从海底到海面垂直拖网采集，样品收集至样品瓶中，立即加入福尔马林溶液固定，使其最终浓度为5%，带回实验室进行样品分析。底栖动物使用取样面积为005 m2的采泥器进行采样，每个站位取样3～4次，然后用孔径0.5 mm的网筛分沉积物样品，分选后留在网筛上的样本及残渣全部收集，用等体积10%的福尔马林溶液固定，在实验室内对大型底栖动物样品进行分类鉴定和计数，并使用精度为0.1 mg的电子秤称量样品湿重，软体动物去壳称重，管栖多毛类去管称重，群体样本不计算个数。

    1.2分析方法

    生物多样性分析采用Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度和Margalef丰富度（d）指数，优势度采用优势度指数法。

    ① 香农—威纳（Shannon-Wiener）[9]多样性指数H'：

    H'=-∑si=1Pi×lon2Pi

    ② Pielou均匀度指数J[10]：

    J=H'Hmax

    ③ Margalef丰富度（d）指数[11]：

    d=（S-1）/lnN

    ④优势度指数Y：

    Y=niNfi

    式中：S为样品中的种类总数；Pi为第i种的个体数与总个体数的比值；Hmax为log2S，表示多样性指数的最大值； ni为第i种的个体数；N为样品的总个体数； fi为第i种个体在各样品中出现频率。

    2结果与分析

    2.1浮游植物物种组成及分布特征

    本次调查共鉴定出浮游植物19种，隶属于硅藻门和甲藻门，其中硅藻门是主要类群15种，占浮游植物种类组成的78.95%；甲藻门4种，占浮游植物种类组成的11.15%。硅藻在物种数上占有绝对优势。调查海域网采浮游植物优势种属主要有中肋骨条藻（Skeletonema costatum）、圆筛藻属（Coscinodiscus spp.）、三角角藻（Ceratium tripos）和菱形藻（Nitzschia spp.）。圆筛藻属占总细胞丰度的比例较高，优势度明显，赤潮生物细胞丰度均在正常范围内。浮游植物细胞丰度介于（3.38～11.51）×104个/m3，平均6.63×104个/m3；最高值出现在JHW01，最低值出现在JHW03。网采浮游植物优势种组成见表1，种名录见表2。

    近年来，对本海湾浮游植物的研究比较少，1982年[12]的海湾调查中发现该海域8月共有物种21种，细胞丰度介于（0.14～1.09）×106个/m3，王育红等[7]2006-2007年调查发现，2006年7月该海域微型浮游植物细胞丰度为3 778.66×104个/L，2007年10月为431.80×104个/L，而本次调查的网采浮游植物19种，平均细胞丰度为6.63×104个/m3，这可能是由于调查的时间和采样方式的不同引起的，网采样品由于粒径较小的个体被遗漏导致生物量偏低。2011年10月钟熙等[13]对乳山湾网采浮游植物的调查研究发现，共有物种58种，细胞丰度平均15.70×104个/m3，对比发现，靖海湾网采浮游植物较乳山湾在物种数和生物量上都偏低，这可能是由于调查的时间不同引起。

    2.2浮游动物物种组成及分布特征

    本次共鉴定出浮游动物4类26 种，其中节肢动物12种，占总物种数的46.2%；水母类7种，占总物种数的26.9%；浮游幼体6种，占总物种的23.1%；毛额动物1种，占总物种的3.8%；节肢动物为主要优势类群。调查海域浮游动物优势种主要有刺尾歪水蚤（Tortanus spinicaudatus）、太平洋纺锤水蚤（Acatia pacifica）、强壮箭虫（Sagitta crassa）、短尾类溞状幼虫（Brachyura zoea larva）和中国毛虾（Acetes chinensis）。刺尾歪水蚤和太平洋纺锤水蚤在数量上占绝对优势，在各个站位均出现，优势度分别高达0.403和0313。浮游动物丰度介于383～1 825个/m3，平均1 056个/m3，最高值出现在JHW01站位，最低值出现在JHW02站位。浮游动物优势种组成见表3，种名录见表4。

    1982年[12]的调查中，该海域共发现浮游动物18种，主要优势种为中华哲水蚤、太平洋磷虾、强壮箭虫、背刺胸刺水蚤和夜光虫；2011年10月徐潇峰等[13]对乳山湾的调查发现，共有浮游动物44种，生物丰度平均为114.54个/m3。对比发现，本次调查的浮游动物优势种发生了明显的变化，说明随着时间的推移，该海域的群落结构发生了演替；与附近海域对比，该海域物种数较少，但生物量偏高，可能是由于调查的时间不同导致的。

    2.3大型底栖生物物种组成及分布特征

    本次调查共鉴定出大型底栖动物24种，分别属于多毛类、软体动物和节肢动物。多毛类最多为12种，占总物种数的50.00%，其次是软体动物8种，占总物种数的33.33%，节肢动物为4种，占总物种数的16.67%。JHW04站出现的种数最多，为13种；JHW02站出现的种数相对较少，为6种，全部位出现的种类平均8种。该海区的主要优势种有沙蚕科（Nereidae）、锥头虫科（Orbiniidae）、光滑河蓝蛤（Potamocorbula laevis）、牡蛎科（Ostreidae）和菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）。整体而言，该海域大型底栖动物种类偏少。调查海域大型底栖动物各站位丰度介于（24～128）个/m2，平均58个/m2，最高值出现在JHW04站位，最低值出现在JHW01站位。大型底栖生物生物量介于（9.04～1 307.74）g/m2，平均340.95 g/m2，最高值出现在JHW04站位（该站位出现了个体较大的牡蛎），最低值出现在JHW01站位。整体而言，该海区生物个体数较少，生物量相对较高。种类组成见图2，种名录见表5。

    调查共有大型底栖动物49种，以多毛类为主，其次是节肢动物和软体动物；2011年10月赵宁等[6]对乳山湾的调查发现，乳山湾共有物种108种，以多毛类为主，其次是软体动物和节肢动物，生物丰度平均2 771.59个/m2，生物量平均69.45 g/m2。本海域对比发现，该海域的物种数较2006年有所减少，但主要类群没有发生变化，跟历史资料基本保持一致，与乳山湾对比，该海域物种数偏低，生物丰度偏低，但生物量偏高。

    图2大型底栖动物物种组成

    2.4群落特征指数

    Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数可以在一定程度上反映出海区的环境变化状况，也可以作为环境质量评价的依据之一[15]。通常H<1、J<0.3说明海区环境质量差。本次调查网采浮游植物香农-威纳指数介于1.61～2.37，平均2.06，最高值出现在JHW01，最低值出现在JHW02；均匀度指数介于0.69～0.81，平均0.76，最高值出现在JHW04，最低值出现在JHW02。丰富度指数介于0.37～0.69，平均0.52，最高值出现在JHW01，最低值出现在JHW02。浮游动物香农-威纳指数介于1.65～3.12，平均2.16，最高值出现在JHW04，最低值出现在JHW03；Pielou均匀度指数介于0.50～0.74，平均0.57，最高值出现在JHW04，最低值出现在JHW02；丰富度指数介于1.18～2.57，平均1.84，最高值出现在JHW04，最低值出现在JHW03。大型底栖生物香农-威纳指数介于2.26～3.05，平均2.74，最高值出现在JHW03，最低值出现在JHW02；Pielou均匀度指数介于0.87～0.97，平均0.93，最高值出现在JHW02，最低值出现在JHW04；丰富度指数介于1.13～2.09，平均1.79；最高值出现在JHW03，最低值出现在JHW02（见图3）。三种生物类群多样性显示该海域的生物群落稳定，环境质量良好。

    3结论

    通过对靖海湾2014年8月的浮游生物及大型底栖生物研究发现：

    共鉴定出浮游植物19种，浮游动物26种，大型底栖生物24种，主要优势类群分别为硅藻、节肢动物和多毛类。

    调查海域浮游植物细胞丰度介于（3.38～1151）×104个/m3，平均6.63×104个/m3；浮游动物丰度介于（383～1 825）个/m3，平均1 056个/m3，大型底栖动物丰度介于（24～128）个/m2，平均58个/m2，生物量介于（9.04～1 307.74）g/m2，平均340.95 g/m2。

    多样性指数分析显示，该海域群落结构稳定，环境质量良好。

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    Abstract：Based on the investigational data of Jinghai Bay in August 2014，the diversity of plankton and macrobenthos was analyzed.A total of 19 taxa of phytoplankton belonging to 2 phyla were identified，Bacillariophyta was the main group，representing 78.95% of the total species.The dominant specie was Skeletonema costatum；the average of cell abundance was 6.63×104cells/m3.A total of 26 species of zooplankton were identified，Arthropoda was the main group，representing 46.2% of the total species.The dominant species were Tortanus spinicaudatus and Acatia pacifica，the dominance was 0.403 and 0.313 respectively，with an average of 1 056 ind./m3.A total of 24 species of macrobenthos were found，including Polychaeta，Mollusca and Arthropoda； Polychaeta was the main group，representing 50.00% of the total species，the dominant species were Nereidae； the average abundance of macrobenthos was 58 ind./m2，and the average biomass was 340.95 g/m2.The analytic results of diversity show that the community structure was stable and the environmental quality was well in this area.

    Key words：Jinghai Bay； plankton； macrobenthos； diversity

    （收稿日期：2014-12-12）