胶州湾浮游植物水华期群落结构特征
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刘东艳
33
孙 军 张利永
(中国海洋大学生命学院,青岛266003)
【摘要】 根据2001年8月对胶州湾海域进行的为期2d 的大面积调查资料,对浮游植物的群落结构进行
了初步研究.结果表明,浮游植物群落主要由沿岸暖水性种类组成,以硅藻为主,共34种;还有少量的甲藻7种和绿藻1种.湾中央水域出现的物种数最多,为37种;湾边缘最少,仅出现10种.细胞数量的密集区出现在湾东部边缘水域,最高值为6.96×108个cell ?m -3;低值区出现在湾口,最低值仅为3.18×106个cell ?m -3.调查期间浮游植物的物种多样性及其均匀度的最低值均出现在湾东部边缘水域;高值区出现在湾口和湾中央水域.胶州湾海域水团运动和水体富营养化程度是影响浮游植物群落分布的主要环境因素.关键词 浮游植物 物种多样性 细胞数量 胶州湾文章编号 1001-9332(2003)11-1963-04 中图分类号 Q948.1 文献标识码 A
Structural characteristics of phytoplankton community during harmful algae bloom in Jiaozhou B ay.L IU Dongyan ,SUN J un ,ZHAN G Liyong (College of M arine L if e Science ,Ocean U niversity of China ,Qingdao 266003,China ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2003,14(11):1963～1966.
Based on two days survey in August ,2001in Jiaozhou Bay ,the structural characteristics of phytoplankton com 2munity during harmful algae bloom was studied.The results showed that phytoplankton community was com 2posed mainly by the coastal warm species ,which were dominated by the diatom including 37species.Only 7Pyrrorophya and 1Chlorophyta species were identified .The highest value of species number appeared in the central of Jiaozhou Bay ,which included 37species ,but the lowest value in the edge of Jiaozhou Bay was only 10species.The highest value of cell abundance appeared in the eastern waters of Jiaozhou Bay ,being 6.96×108cell ?m -3,and the lowest value appeared in the mouth of Jiaozhou Bay ,being 3.18×106cell ?m -3.The diversity and eveness of phytoplankton was the lowest in the eastern waters of Jiaozhou bay ,but was higher in the mouth and the central of Jiaozhou Bay.Water mass movement and eutrophication were the main factors affecting the distribution of phytoplankton community in Jiaozhou Bay.
K ey w ords Phytoplankton ,Species diversity ,Cell abundance ,Jiaozhou Bay.
3国家自然科学基金重点项目(40036010)和国家自然科学基金资助项目(40206020).33通讯联系人.
2002-02-02收稿,2002-05-17接受.
1 引 言
浮游植物是海洋中的初级生产者和食物链的基础环节,在海洋生态系的物质循环和能量转化过程中起着重要作用.其种类的组成及其生物量的变化特征,敏感地反映了周围环境因素的变动.目前在人口增长和经济发展的压力之下,沿岸水域日趋富营养化,赤潮发生频繁,如胶州湾在1998年7月和1999年月分别爆发了由中肋骨条藻(S keletonem a
costat um )和浮动弯角藻引起的赤潮
[2]
.因此,了解
胶州湾目前浮游植物的种类组成及其分布特征,对
检测赤潮生物及其种群动态的变化具有重要意义.根据以往的调查资料,胶州湾浮游植物一年中一般会有两个繁殖高峰,一次出现在8～9月,另一次在1～3月间[1,6,11].在此基础上于2001年8月11～12日浮游植物水华期,对整个胶州湾展开了大面积
调查,以期进一步了解浮游植物的种类组成及其分布特点,为海洋环境的保护提供理论依据和基础资
料.
2 研究地区与方法
211 自然概况
胶州湾位于山东半岛东南海岸,外临黄海,35°38′～36°
18′N ,120°04′～120°23′E.湾内水面广阔,是一个重要的商港
和养殖海湾.胶州湾及其临近海域均属于暖温带季风型气候,夏季海水平均温度25°C 左右.湾内平均水深为7m ,其中湾口最深,约为20～30m ,湾边缘较浅,平均水深5m.其潮汐为典型的半日潮,湾内海水的半交换周期约为5d ,基本上是通过湍流进行交换.湾内营养盐含量丰富,湾边缘水域受养殖和排污的影响已趋于富营养化.
212 研究方法
在湾边缘、湾中央和湾口3个不同区域共设置21个调查站位(图1).进行了为期2d 的大面调查研究.采样方式按《海洋调查规范》进行.采样工具为小型浮游生物网(网口直
应用生态学报 2003年11月 第14卷 第11期
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Nov.2003,14(11)∶1963～1966
径37cm ,网口面积0.1m 2,网身长270cm ,网目76μm ),采样方式为在每个调查站位自底至表垂直拖网1次.样品用5%甲醛固定和保存.结合联合国教科文组织推荐的《浮游植物手册》,进行浮游植物种类鉴定和细胞计数[10].物种多样性
指数的计算采用Shannon 2Wiener 指数(H ’
)和Simpson 指数(D )[7,9],物种丰富度指数(D )采用Margalef 的计算公式[4],
物种均匀度指数(J )采用Pielou 的计算公式[5]
.
图1 胶州湾调查站位图
Fig.1Sampling stations in the Jiaozhou Bay.
3 结果与分析
311 胶州湾浮游植物种类组成特征
此次调查共获得浮游植物42种.其中,硅藻占34种,为总种数的81%,其细胞数量占细胞总量的99%;甲藻7种,绿藻1种,两者为总种数的19%,
其细胞数量仅占细胞总量的1%(表1).这与历史上的调查资料结果一致,硅藻是胶州湾浮游植物的主要类群,无论从种类上,还是数量上都占有绝对优势.硅藻中常见的赤潮种浮动弯角藻(Eucam pia
zoodiacus )和中肋骨条藻在湾内普遍分布,且数量较
多.甲藻主要出现在湾中央水域,其中叉状角藻
(Cerati um f urca )、梭状角藻(C.f usus )、三角角藻(C.t ripos )和夜光藻(N octil uca sci ntillans )均为赤
潮种类.浮游植物的生态类型以沿岸暖水性种类为主,也有少数外洋性暖海种类,如粗根管藻(R hi 2
zosolenia robusta );和个别冷水性种类,如加氏星杆
藻(Asterionella kariana ).
此外,浮游植物的种类在湾边缘.湾中央和湾口3处的分布是不均匀的.湾中央最多,为37种;湾口
次之,为30种;湾边缘最少,仅出现10种类.这种分
布与水体富营养化程度和水团的交换有密切关系.
胶州湾边缘水域富营养化程度严重且与外海水交换程度差,故湾外的浮游植物种类很难随水团到达边缘水域,即使到达也会因为环境的差异而难以存活繁殖.而湾中央水域和湾口的水质相对较好且与外海水交换良好,湾内外的种类都能在此存活繁殖,故种类数较多.
表1 调查区所获浮游植物种类组成3
T able 1Species composition of phytoplankton in survey area
序号No.种名
Species
湾边缘Edge of J Z B 湾中央Central of J Z B 湾口以外
Mouth of J Z B
1窄细角毛藻Chaetoceros af f inis +++2旋链角毛藻C.curvisetus +++3柔弱角毛藻C.deblis ++4双孢角毛藻C.dydim us +5扁面角毛藻https://www.doczj.com/doc/d315230614.html, pressus ++6劳氏角毛藻C.lorenzianus +++7日本角毛藻C.nipponica ++8角毛藻C.sp.+++9圆筛藻Coscinodiscus sp.++10加氏星杆藻Asterionella kariana ++11高盒形藻Biddulphia regia +++12中华盒形藻B.sinensis ++13角状弯角藻Eucam pia cornuta ++14浮动弯角藻 E.zoodiacus +++15变异辐杆藻B acteriastrum varians +16丹麦细柱藻Leptocylindrus danicus +++17波状石鼓藻L ithodesmium undulatum +18北方娄氏藻L auderia borealis +++19曲舟藻Pleurosigma sp.+20萎软几内亚藻Guinardia f laccida ++21膜质舟形藻N avicula membranacea ++22布纹藻Gyrosigma sp.+23地中海指管藻Dactylio solen mediterraneus +24斯氏根管藻Rhizosolenia stolterf othii ++25粗根管藻R.robusta +26翼根管藻R.alata ++27刚毛根管藻R.setigera ++28中肋骨条藻Skeletonema costatum +++29针杆藻Synedra sp.++30尖刺菱形藻Nitzschia pungens +++31佛氏海毛藻Thalassiothrix f rauenf eldii ++
32布氏双尾藻Ditylum brightwellii 33中华半管藻Hemiaulus sinensis ++34泰晤士扭鞘藻Streptotheca thamesis +35角状角藻Ceratium f urca +36梭形角藻C.f usus +37三角角藻C.tripos +38五角多甲藻Peridinium pentagonum +39锥形多甲藻P.conicum +40格氏多甲藻P.granii +41夜光藻Noctiluca scintillans +42
四尾栅藻Scenedesm us quadricauda +
31～34为硅藻(B acillariophyta );35～41为甲藻(Pyrrorophyta );42为绿藻(Chlorophyta ).J Z B :胶州湾Jiaozhou Bay.
312 胶州湾浮游植物平面分布特征
31211浮游植物细胞数量的平面分布特征 此次调
查中,湾内浮游植物的优势种主要以中肋骨条藻为
主,其细胞数量在大多数站位达到总量的50%以
4691应 用 生 态 学 报 14卷
上.在个别站位(B3、C3),浮动弯角藻、丹麦细柱藻(L eptocyli ndrus danicus )和旋链角毛藻(Chaeto 2ceros curviset us )可以占到细胞总量的30%～50%以上.
湾口以外浮游植物的优势种主要以浮动弯角藻
图2 胶州湾浮游植物平面分布特征
Fig.2Horizontal distribution of phytoplankton cell abundance in the Jiaozhou
Bay.
图3 中肋骨条藻平面分布特征
Fig.3Horizontal distribution of S keletonema costat um cell abundance.
和旋链角毛藻为主,细胞数量可以占到总量的50%以上.细胞数量密集区从湾内东部边缘水域(A5,B5站)向湾中央至湾内西部水域和湾口呈递减的平面分布特征(图2).B5站的生物量最高,其细胞总量为6.96×108个cell ?m -3;其次为A5,其细胞总量为2.36×108个cell ?m -3.D4站的生物量最低,仅为3.18×106个cell ?m -3.湾内浮游植物的平面分布趋势基本上与优势种中肋骨条藻的细胞数量分布趋势一致(图3),这是由于湾内优势种的单一和中肋骨条藻数量过多造成的.而在湾口及其周围水域(D 断面和E 断面),优势种增多,并更替为浮动弯角藻和旋链角毛藻,故中肋骨条藻的分布特征与细
胞总量的分布特征出现了差异. 浮游植物细胞数量不均匀的团块状平面分布特征,主要是受到水团运动的影响和环境中营养盐浓度的影响.湾外海流运动到湾边缘水域,尤其是A 断面,流的力量和水交换能力相对湾口和湾内削弱,故浮游植物生长的水团环境相对较为稳定,利于细胞的繁殖.此外,根据以往胶州湾营养盐的调查资料,由于受青岛市工业废水和生活污水排入的影响,湾内营养盐浓度一般高于湾外,而湾内东部边缘水域又偏高[8].这使得中肋骨条藻等耐污种类在营养盐丰富的区域大量繁殖,形成细胞数量的高密度区.31212浮游植物多样性的平面分布特征 群落多样性是衡量群落稳定性的一个重要尺度.通常有两个参数与物种多样性密切相关,即物种丰富度和物种均匀度,而物种丰富度可以用香农2威纳指数(Shan 2non 2Wiener index )、辛普森指数(Simpson ’s index )和玛格丽夫指数(Margalef ’s index )等多种指数来表示.根据以往学者的研究,不同的指数具有不同的解释功能,单纯使用一种多样性指数来解释浮游植物群落的多样性容易造成较大的偏差[3,13].故本文利用香农2威纳指数、辛普森指数和玛格丽夫指数3种指数对群落结构做出解释. 香农2威纳指数通常多用于反映群落结构的复杂程度,从图4a 可以看出,在D2站和C3站周围水域有两个高值区,其多样性指数分别为2.22和2.06;这两处水域的共同特点是优势种较多,均有中
肋骨条藻、浮动弯角藻、旋链角毛藻3种优势种,其数量都不超过总量的50%.湾东部边缘水域(B5)的多样性指数最低,仅为0.18,该站位仅出现中肋骨条藻一种优势种,且占细胞总量的97.8%.群落结
构越复杂,对于环境的变化和来自群落内部种群的波动就会有较强大的反馈功能,从而得到较大的缓冲,使群落结构趋于稳定.相比之下,湾东部边缘水域(B5)的浮游植物群落结构简单,不稳定.玛格丽夫多样性指数的高值区出现在C4和D4站,分别为0.79和0.83;低值区仍然出现在B5站,为0.17(图4b ).玛格丽夫指数对物种数的依赖程度较强,C4和D4站周围出现的种类最多,分别为22种和19种.
这与种类组成的调查结果一致,湾口和湾中央的物种数明显高于湾边缘.辛普森指数对群落结构的优势度比较敏感,优势种单一优势度高的站位会出现低值.结果表明,B5站仍是最低值,多样性指数仅为0.04;C3和D2站多样性指数最高,分别为0.7和0.73(图4c ),这与香农2威纳指数的结果一致.均匀
5
69111期 刘东艳等:胶州湾浮游植物水华期群落结构特征
图4 各站位浮游植物群落的Shannon指数(a)、Margalef指数(b)、Simpson指数(c)和均匀度指数(d)
Fig.4Shannon diversity index(a),Margalef index(b),Simpson index(c)and Pielou’s evenness index(d)of phytoplankton community at grid stations.
度的结果也显示出B5站浮游植物的均匀分布性最差,而湾口浮游植物的均匀度较高(图4d).
群落多样性的综合分析结果表明,胶州湾东部边缘水域浮游植物群落结构简单,优势种单一且优势度较高,这一结果将会降低种间的相互竞争作用,导致群落结构的不稳定因素加大,中肋骨条藻赤潮爆发的可能性增多.而湾中央和湾口外水域群落结构相对复杂,优势种多且优势度不高,种间的竞争作用在一定程度上减少了赤潮发生的可能性.
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作者简介 刘东艳,女,1973年出生,讲师,从事藻类生态学与分类学研究,发表论文15篇.Tel:0532********,E2mail: sunjun@https://www.doczj.com/doc/d315230614.html,
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