连云港田湾核电站附近潮间带底栖动物的群落生态

唐峰华，沈新强，张 衡，王云龙

(中国水产科学研究院东海水产研究所，农业部海洋与河口渔业资源及生态重点开放实验室，上海200090)

连云港海州湾附近海域潮汐性质属正规半日潮，半日潮的大潮最高潮线(E.H.W.S)和大潮最低潮线(E.L.W.S)之间的海滩范围被称为潮间带.潮间带处在陆地与海洋的过渡地带，受海洋和陆地因子如水温、光照、波浪、潮汐、盐度和人为活动干扰的直接影响，潮间带生态环境复杂多变，因此在世界湿地生态系统中潮间带生态学的研究一直倍受关注［1］.由于潮间带是陆上污染物排放入海的必经之路，大量废物的注入和滞留给潮间带底质环境及水环境带来明显的负作用，致使潮间带底栖生物群落结构发生相应的变化，严重时会导致自然生态系统的结构发生变化，破坏原有的生态平衡［2］.

近年来，我国对大型工程附近的潮间带底栖生物进行了一些生态方面的调查研究［3-7］，而在海州湾附近的调查还不多见，张虎等［8］对海州湾人工鱼礁大型底栖生物进行调查，结果显示该鱼礁区的底栖生物群落系统处于一个暂时波动状态;高爱根等［1］对海州湾3种底质的潮间带底栖动物进行了分析，显示底栖动物的分布与人为活动影响有关.但这些报道并未涉及田湾核电站附近的潮间带生态.本研究根据2008年4个季度的生态调查取样，对田湾核电站附近潮间带底栖动物的生物多样性、结构特征及资源密度等进行了研究，以观察其潮间带生态环境的季节性变化，为开展田湾核电站附近海域生态环境评价和管理提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 调查方法

潮间带动物调查按文献［9］方法进行，分别在连云港高公湾海滨浴场(A 断面，位于34°42'59.53″N'，119°28'23.42'E)和连云港高公湾养殖区(B断面，位于34°39'51.26″N，119°27'58.72'E)设置潮间带断面(图1)，分别于2008年2、5、8和11月进行冬、春、夏、秋季调查.每一调查断面按高、中、低3个潮区分别设置取样点，即A断面3个潮区为A1、A2和A3，B断面3个潮区为B1、B2和B3.每一取样点随机取样面积0.25 m2，取样深度30 cm，以孔径1 mm的筛子筛出其中生物，在各取样点周围采集定性标本.样品用φ为75%酒精固定保存后带回实验室称质量、分析，软体动物带壳称质量，并换算成单位面积的生物量/(g·m-2)和栖息密度/(个·m-2).

图1 潮间带采样断面示意图Fig.1 The sketch map of sampling sections in intertidal zone

1.2 数据处理

物种的多样性分析采用下列公式计算［10-11］:

式(1)～(5)中，S为种类数，ni为第i种的丰度，N为总丰度，fi是i种类出现频率(%)，取Y≥0.02的种［12］为优势种，H'为实际多样度，H'max=log2S.

Jaccard的群落种类相似性指数(Ja)［13］公式为:

式(6)中a、b分别为两样地的种类数;c为两样地的共有种数.

2 结果与分析

2.1 种类组成及优势种

2008年4个季度调查海域潮间带底栖动物，共出现 36种，其中多毛类 19种，占总种类数的52.78%;软体动物9种，占25.00%;甲壳动物7种，占19.44%;腕足动物1种，占2.78%.具体名录和每次调查出现的优势种见表1.

表1 潮间带底栖动物种类名录Tab.1 Species list of benthic animals in the intertidal zone

2.2 种类与数量的季节性变化

由图2可见，4个调查季度中底栖动物种类数最多的是秋季和春季，分别为19和18种，其次是夏季11种，冬季最少，为9种.全区域4个季节生物量变化为春季＞秋季＞夏季＞冬季，栖息密度变化为春季＞冬季＞夏季＞秋季.调查区域两断面的潮间带底栖动物生物量和栖息密度全年平均值分别为26.77 g·m-2和67.75个·m-2.

图2 潮间带底栖动物的季节变化Fig.2 Seasonal changes of the benthos in the intertidal zone

2.3 生物量和栖息密度

4个调查季度A、B断面的生物量和栖息密度如表2所示.A断面中，冬季A1生物量最高，为2.60 g·m-2，A3栖息密度最高，为100个·m-2;春季A3生物量最高，为8.54 g·m-2，A1栖息密度最高，为240个·m-2;夏季A1生物量最高，为10.42 g·m-2，A1栖息密度最高，为18个·m-2;秋季A2生物量最高，为 34.88 g·m-2;A1栖息密度最高，为 54个·m-2.B断面中，冬季B1生物量最高，为43.65 g·m-2，B3栖息密度最高，为72.00个·m-2;春季B1生物量最高，为132.96 g·m-2;B2栖息密度最高，为152.00个·m-2;夏季 B3生物量最高，为68.12 g·m-2;B3栖息密度最高，为108.00个·m-2;秋季B1生物量最高，为55.24 g·m-2;B1栖息密度最高，为66.00个·m-2.

A断面生物量和栖息密度全年平均值分别为11.24 g·m-2和63.67个·m-2.由图2可见，4个季节生物量变化为:秋季＞夏季＞春季＞冬季;4季栖息密度为:春季＞冬季＞秋季＞夏季.B断面生物量和栖息密度全年平均值分别为42.32 g·m-2和71.83个·m-2，4个季节生物量变化为:春季＞夏季＞秋季＞冬季;与A断面不同，B断面虽然底栖生物栖息密度虽也以春季为最高，但在夏季却出现了次高值，4季栖息密度顺序呈:春季＞夏季 ＞冬季 ＞秋季.

表2 A、B断面4个季度潮间带的生物量和栖息密度1)Tab.2 The intertidal biomass and density composition of the benthos in A and B sections of four-quarter

2.4 底栖动物多样性分析

A、B断面不同潮区底栖动物多样度(H')、丰富度(d)、单纯度(C')和均匀度(J)4个多样性指标的季节变化见图3.其中A断面冬季多样度高的是中潮区，H'为0.90，低的是低潮区，H'为 0.24;春季多样度高的是低潮区，H'为1.81，低的是高潮区，H'为1.22;夏季多样度高的是低潮区，H'为1.50，低的是高潮区，H'为0;秋季多样度高的是低潮区，H'高达2.28，低的是中潮区，H'为1.53.根据初步分析，总体来说，A断面秋季的物种多样性最高，群落结构最稳定，冬季物种较少，物种多样性最小，丰富度最低，群落稳定性最差.

而B断面冬季多样度高的是高潮区，H'为1.90，低的是低潮区，H'为0.31;春季多样度高的是高潮区，H'为1.92，低的是低潮区，H'为1.79;夏季多样度高的是中潮区，H'为1.74，低的是高潮区，H'为1.56;秋季多样度高的是高潮区，H'高达1.65，低的是中潮区，H'为1.11.相对而言，B断面的调查显示，春季的物种多样性最高，群落结构最稳定，冬季物种较少，物种多样性最小，丰富度最低，群落稳定性最差.

图3 A、B断面潮间带各潮区底栖动物多样性指标的季节变化Fig.3 Seasonal variation of benthic fauna diversity index in A and B section of the intertidal zone

表3为连云港田湾核电站调查海域潮间带底栖动物多样性的季节变化情况.综合4个季度，其中多样度最高的是春季，最低的是冬季.在A、B断面的比较中，B断面养殖区的多样度H'为1.54，略高于A断面海滨浴场的多样度(1.18).

表3 调查海域潮间带底栖动物群落多样性的季节变化Tab.3 Seasonal variation of benthic fauna diversity index in the intertribal zone

2.5 群落种类相似性指数

经统计，得到6个潮区底栖动物相互间的共有种和相似性指数(Ja)(表4)，群落间的Ja超过0.50的共有3对，分别是A2和A3、B1和B2、B2和B3，其中Ja最高的是B2和B3，达0.70;A1和A2、B1和B3的Ja接近0.50，相似性也颇高.同时运用SPSS软件对各底栖动物群落进行了成对t检验处理(表5)，调查潮间带底栖动物群落间差异表现为显著或极显著的只有6对，即A1和A2、A1和 A3、A1和 B3、A2和B1、A2和B2以及A3和B1.这些断面潮区的差异主要表现在群落的物种组成和群落中各物种的数量分布不同.其中A断面A1、A2、A3潮区的物种数分别为28、31、29，而 B 断面 B1、B2、B3 潮区的物种数分别为23、26、20.可见养殖区(B断面)的物种数明显少于天然海滨浴场(A断面).在数量分布上:A1断面4个调查季度的数量为384个·m-2，其中绝大多数为多毛类，占93.12%;A2断面4个调查季度的数量为172个·m-2，其中绝大多数为多毛类，占87.32%;A3断面4个调查季度的数量为208个·m-2，其中绝大多数为多毛类，占82.78%.养殖区B1断面4个调查季度的数量为330个·m-2，其中绝大多数为多毛类，占78.39%;B2断面4个调查季度的数量为296个·m-2，其中大多数为软体动物，占50.62%;B2断面4个调查季度的数量为296个·m-2，其中绝大多数为多毛类，占85.92%.

表4 不同采样点底栖生物的共有种和群落间的相似性指数(Ja)Tab.4 Common species and similarity index among Jahabitats in different plots

表5 基于底栖动物物种密度的群落成对t检验Tab.5 Paired t-test among macrobenthic communities based on the species density

3 讨论与结论

3.1 A、B群落相似性的研究

Ja的大小取决于两方面因素，一是两群落间共有种数量的多少，二是两群落本身种数量的多少［13］.种类组成是群落最基本的特征，可以反映生物群落与环境的相互关系，不同生境栖息的生物种类和组成各不相同.调查海域潮间带高、中、低潮区生物种类和生物组成以及优势种均有差别，两两群落相似性系数有所差距，表示潮位是影响自然潮间带底栖动物分布的一个重要因素，低、中、高各潮区的生境和底质类型都有所区别，所以本身不同潮位之间的底栖动物群落应该就有明显差异［14］.但相对而言，整体上A、B断面低、中、高各潮位底栖动物群落间差异不显著，推断有可能与海洋工程活动的扰动有一定的关联，海洋工程能使附近海域区内各生境之间底栖动物群落的分化程度降低，因而导致潮位因素对底栖动物分布的影响降低［15］.

3.2 群落多样性的季节变化

Shannon-Wiener多样度(H')常被用于评价水体受人为影响的程度，根据参考文献［16］，影响程度可以分成4类:H'=0，受人为影响严重;0＜ H'＜1，受到重度影响;H'=1～3，受到中度影响;H'＞3，基本没影响.本研究中，冬季底栖动物的H'＜1，说明冬季该海域水质处于重度污染状态，而其他3季度也处于中度污染状态，推断可能与冬季核电站排温水而影响作用稍大有关.A、B两断面的多样度相差不大，且两地的污染程度都处于中度污染.可见，田湾核电站对这两地的污染并没有很大差距.但对田湾核电站海域附近的潮间带污染情况应引起重视.

生物多样性与扰动强度关系密切［17-19］，当扰动为中等强度时多样性最高，当扰动处于两极时则多样性较低.田湾核电站工程的实施，以及平时核电站的运行都可能变成该海域受到扰动的重要因素.工程活动很可能会导致原来的生态群落结构发生改变［20］，甚至生境遭到破坏，生物多样性受到严重影响［21］.

综上所述，根据连云港田湾核电站附近潮间带底栖动物的种类组成、群落分布特征及多样性指数等生态学指标分析，调查区域受核电站相关工程活动影响的程度尚不能马上做出结论，是核电站运行造成的污染还是本身养殖区的污染?哪个更可能是决定因素?还有待深入探索，需要继续调查监测该海域的生物资源状况，形成长期有效的监测机制，实时了解该海域资源变动情况，从而为资源环境保护提供进一步基础资料.

致谢:该资源监测项目由朱江兴老师帮助采样调查，特此致谢!

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