珠江口万山群岛海域秋春季浮游动物的分布特征及其与环境因子的关系

彭鹏飞，李绪录，蔡钰灿　(国家海洋局南海工程勘察中心，广东广州 510300)



珠江口万山群岛海域秋春季浮游动物的分布特征及其与环境因子的关系

彭鹏飞，李绪录，蔡钰灿(国家海洋局南海工程勘察中心，广东广州 510300)

鸣谢感谢中国水产科学研究院南海水产研究所陈丕茂研究员在物种鉴定等方面提供的帮助。

海洋浮游动物是一类在海水中营浮游性生活的动物类群，游泳能力微弱甚至无游泳能力，不能作远距离的移动，也不足以抵拒水的流动力。海洋浮游动物在海洋生态系统中属于次级生产者[1]，通过摄食浮游植物等影响海洋初级生产力，又通过被一些游泳动物摄食影响许多鱼类和其他海洋生物的生物量[2]，是海洋食物链中的关键环节之一，其动态变化直接或间接影响浮游植物和游泳动物等的种群生物量[3]。同时，浮游动物由于其生活史周期短，其种类组成和时空分布容易受到食物、温度、盐度、气候、动物摄食以及径流等因素的影响，有些种类可用作暖流、寒流的指示动物，还有不少种类可作为海水污染的指示生物[4]。

珠江口是我国三大河口之一，地处亚热带，其咸淡水交汇区受潮流和径流的共同影响，环境因子复杂多变，生态环境敏感脆弱，浮游动物的分布变化很大[5]。万山群岛海域位于珠江口正南方，有岛屿70多个，分布密集，纵横交错，构成独特的岛链结构，是珠江咸淡水的主要交汇区。随着万山群岛海域的开发利用程度不断加深，其生态环境的压力也不断增加。有关珠江口浮游动物的研究已有较多报道[5-10]，但针对珠江口万山群岛海域的浮游动物分布的专题研究还不多见。笔者根据2012年11月(秋季)和2013年4月(夏季)在珠江口万山群岛海域的浮游动物调查资料，对浮游动物的种类组成及群落结构特征进行了研究，以期为今后万山群岛海洋生态系统环境保护和海洋渔业发展提供基础材料。

1材料和方法

1.1调查站位和时间调查海域为珠江口万山群岛海域，共布设17个站位(图1)分别于2012年11月(秋季)和2013年4月(春季)进行2个航次的综合调查。

1.2样品采集和处理用浅水Ⅰ型浮游生物网(网长145 cm，网口面积0.2 m2)自海底0.5 m向上拖取到水表层。根据水流速度和风浪大小，使用重量为10～40 kg的铅制沉锤，落网速度为0.5 m/s，起网速度为0.5～0.8 m/s左右。

2个航次共采集34个浮游动物样品。样品用体积分数为5%的甲醛溶液固定，用网口数字流量计的测量结果计算滤水量。在室内使用电子天平称取浮游动物的湿重，在解剖镜下进行浮游生物的鉴定及计数。同时，使用RBR concerto CTD 温盐深仪现场采集各站位温度和盐度数据，采集海水样分析水体中的pH、溶解氧(DO)、溶解性无机氮(TIN)、活性磷酸盐(PO4-P)和叶绿素a(Chla)的含量。样品的采集、处理等全部过程均按照《海洋调查规范》(GB/T 12763-2007)[11]和《海洋监测规范》(GB 17378-2007)[12]进行。

1.3多样性指标的计算按照以下公式计算浮游动物优势度(Y)：

Y=nifi/N

(1)

采用Shannon-Weaner指数(H′)测定浮游动物的多样性指数，其计算公式为：

(2)

采用Pielou均匀度(J)测定浮游动物的均匀度，其计算公式为：

J=H′/log2S

(3)

式中，ni为第i种的个体数；fi为第i种在各站中出现的频率；N为所有站每个种出现的总个体数；S为样品中的种类总数；Pi为第i种的个体数ni与总个体数N的比值。当某一物种Y≥0.02时，判定为优势种[13]。

1.4数据统计与分析使用SPSS17.0统计软件对试验数据进行统计与分析，用“配对样本t检验方法”分析浮游动物生物量、栖息密度、多样性指数、均匀度等季节间的差异，使用Pearson相关系数分析浮游动物各调查要素与水温、盐度、pH、DO、TIN、PO4-P、Chla等环境因子的相关性。生物量、栖息密度、多样性指数、均匀度的平面分布图采用ArcMap10.0软件绘制。

2结果与分析

2.1种类组成及季节变化从表1可以看出，2012年秋季和2013年春季在珠江口伶仃洋万山群岛海域共鉴定出浮游动物11个类群，共68种，其中桡足类最多(33种)，占浮游动物种类数的48.53% ；其次为浮游幼虫类(32种)，占浮游动物种类数的16.18%。秋季共鉴定有9个生物类群，共56种，其中水母类5种，翼足类1种，枝角类2种，介形类2种，桡足类25种，磷虾类1种，樱虾类4种，毛颚类7种，浮游幼虫类9种；春季共鉴定有9个生物类群，共49种，其中水母类3种，翼足类1种，枝角类1种，桡足类24种，樱虾类3种，毛颚类4种，有尾类1种，海樽类1种，浮游幼虫类11种。

表1　调查海域浮游动物种类的组成

在此次调查期间，浮游动物的种类组成变化较大。共同种为37种，秋季特有种为19种，春季特有种为12种。在类群分布上，秋季有介形类2种和磷虾类1种，而春季则出现有尾类和海樽类各1种，其他7个生物类群春、秋季节均有出现。在种类组成上，与秋季相比，春季桡足类新出现8个种类，有9个种类未出现；浮游幼虫类新出现莹虾类幼虫和口足类幼虫。

2.2优势种从表2可以看出，调查海域秋季和春季调查的优势种各有8种，有5种共有优势种。秋季调查期间的优势种是由桡足类的丹氏纺锤水蚤、小拟哲水蚤、驼背隆哲水蚤、中华异水蚤和微驼背隆哲水蚤，浮游幼虫类的短尾类溞状幼虫和桡足类幼虫，毛颚类的肥胖箭虫等组成，其优势度指数为0.02～0.23。最大优势种是桡足类的丹氏纺锤水蚤，主导了整个海域的浮游动物密度，在秋季调查的17个采样站中都占据主要位置。

春季调查期间的优势种是由桡足类的驼背隆哲水蚤、小拟哲水蚤、丹氏纺锤水蚤、亚强真哲水蚤、锥形宽水蚤和普通波水蚤，浮游幼虫类的短尾类溞状幼虫和桡足类幼虫等组成，其优势度指数为0.02～0.14。其中，驼背隆哲水蚤和小拟哲水蚤在各采样站位都占首要位置。

2个季节优势种的组成也有较大差异，共有优势种有5种，但优势度不同。秋季和春季特有优势种各有3种，秋季为肥胖箭虫、中华异水蚤和微驼背隆哲水蚤，春季为亚强真哲水蚤、锥形宽水蚤和普通波水蚤，这6个种类在2次调查时均有出现，但因优势度的不同而成为特有优势种。

表2　调查海域浮游动物的优势度分析

2.3生物量的平面分布及季节变化秋、春季调查海域浮游动物生物量的平面分布情况如图2A～B所示。秋季调查浮游动物平均生物量为125.3 mg/m3，变化范围为(20.0～375.0)mg/m3，最高生物量出现在S1号采样站，最低出现在S6号采样站，最高生物量约是最低生物量的18倍。春季调查浮游动物平均生物量为127.1 mg/m3，变化范围为(50.0～360.0)mg/m3，最高生物量出现在S8号采样站，最低生物量出现在S7号采样站，最高生物量是最低生物量的7.2倍。

调查海域春季浮游动物的平均生物量略大于秋季，但差异不显著(P>0.05)。秋季调查生物量较高的站位主要出现在近岸海域的S1、S2和S3站位，而春季调查近岸海域的S1、S3和S8站位的生物量较高。

2.4栖息密度的平面分布及季节变化秋、春季调查海域浮游动物栖息密度的平面分布情况如图2C～D所示。秋季调查浮游动物平均栖息密度为327.9 ind/m3，变化范围为(115.0～1 069.0)ind/m3，最高栖息密度出现在S3号采样站，最低出现在S9号采样站，最高栖息密度是最低栖息密度的9倍。春季调查浮游动物平均栖息密度为224.3 ind/m3，变化范围为(113.0～326.0)ind/m3，最高栖息密度出现在S3号采样站，最低栖息密度出现在S4号采样站，最高栖息密度是最低栖息密度的2.9倍。

调查海域浮游动物平均栖息密度在春、秋2个季节间差异显著(P<0.05)，秋季浮游动物栖息密度显著高于春季。秋季调查栖息密度较高的站位主要出现在近岸海域的S1、S3站位，而春季调查各站位的栖息密度分布较均匀。

2.5多样性指数的平面分布及季节变化物种多样性指数可用于衡量群落规模和重要性。群落中的生物种类越多，各个种个体数量分布越均匀，则物种的多样性指数越大[6，8]。笔者采用Shannon-Weaner 多样性指数(H＇)和Pielou均匀度指数(J)分别对珠江口万山群岛海域秋季和春季的物种多样性指数和均匀度指数进行了计算。

秋、春季调查海域浮游动物多样性指数的平面分布情况如图2E～F所示。秋季调查浮游动物平均多样性指数为3.61，变化范围为3.22～3.96，最高多样性指数出现在S6号采样站，其次是S14号采样站，最低出现在S4号采样站。春季调查浮游动物平均多样性指数为3.54，变化范围为3.09～4.15，最高多样性指数出现在S8号采样站，其次是S16号采样站，最低多样性指数出现在S11号采样站。

调查海域浮游动物平均多样性指数在春、秋2个季节间差异不显著(P>0.05)，但秋季浮游动物平均多样性指数略高于春季。

2.6均匀度的平面分布及季节变化秋、春季调查海域浮游动物均匀度平面分布情况如图2G～H所示。秋季调查浮游动物平均均匀度为0.81，变化范围为0.73～0.90，最高均匀度出现在S6号采样站，其次是S14号采样站，最低出现在S2号采样站。春季调查浮游动物平均均匀度为0.89，变化范围为0.81～0.93，最高均匀度出现在S6、S9和S10号采样站，最低均匀度出现在S11号采样站。

调查海域浮游动物平均均匀度在春、秋2个季节差异极显著(P<0.01)，秋季浮游动物均匀度显著低于春季。

2.7调查海域环境因子由表3可知，春秋2个季节调查海域pH、盐度、DO差异不显著(P>0.05)，秋季的水温显著高于春季(P<0.05)，春季的TIN、PO4-P和Chl a显著高于秋季(P<0.05)。

表3　调查海域的环境因子特征

由表4可知，秋季浮游动物栖息密度和生物量与Chl a、PO4-P和TIN呈显著的正相关关系，与pH和盐度呈显著的负相关关系；春季浮游动物栖息密度与环境因子的线性相关关系不显著，生物量与DO呈显著的负相关关系，与Chla呈显著的正相关关系。

3讨论

3.1种类组成及优势种的变化特征春、秋2个季节浮游动物的种类组成都以桡足类为主要类群，秋季调查桡足类占秋季总种类数的44.6%，春季调查桡足类占春季总种类数的49.0%，这与珠江口以前的调查结果相一致。浮游动物优势种存在更替现象，但更替不明显，存有5类共有优势种，秋季调查丹氏纺锤水蚤为最大优势种(Y=0.23)，在春季也是优势种之一(Y=0.11)；春季调查驼背隆哲水蚤为最大优势种(Y=0.14)，在秋季也是优势种之一(Y=0.11)，这可能与2个季节调查的盐度变化较小有关。在前人的调查研究中，珠江口浮游动物丰水期和枯水期的优势种有明显的更替，冲淡水是影响浮游动物群落结构变化的主要原因[6-8]。该研究中2次调查均处于平水期，受珠江冲淡水的影响较小，在盐度差异不大的前提下，优势种更替可能更主要受到其他因素的影响。

表4　浮游动物与环境因子之间的Pearson相关系数

注：**表示相关性达到极显著水平(P<0.01)，*表示相关性达到显著水平(P<0.05)。

根据浮游动物的生态习性及地理分布，珠江口区的浮游动物可划分4 个生态类群，分别为河口类群、近岸类群、广布外海类群和广温广盐类群[14]。

此次调查均以近岸的种类为主，群落结构的更替不明显，除S1、S2和S3等上游采样站位外，较少出现河口类群，由于万山群岛海域位于珠江口各大口门以外，区内岛屿众多，而且调查分别在秋季和春季进行，与各大口门以内相比，受冲淡水和高温高盐的南海外海水入侵的影响较为均匀，形成近岸类群为主的群落结构。

3.2生物量及栖息密度的变化特征两个季节各站位的生物量平面分布均有较大差异，总体上的变化是邻近大陆的站位浮游生物量普遍高于远离大陆的站位。浮游动物生物量较高的S1、S2、S3站位的盐度均较低，高温低盐环境限制了某些近岸种和外海种的生存繁殖，同时又刺激了河口半咸水种的大量生长，如中华异水蚤等。这些站位浮游动物的栖息密度同样较大，但生物多样性指数相比高盐区站位却较低。

Huang等[15]对珠江口的研究表明，盐度是影响河口内湾区浮游动物数量变化的主要因素。该研究发现，春季和秋季的盐度差异不显著，但春季浮游动物的栖息密度显著低于秋季，秋季浮游动物栖息密度和生物量不仅与盐度有显著的相关关系，同时与Chl a、PO4-P、TIN和pH也有显著的相关关系，说明在珠江口门以外的万山群岛海域浮游动物数量的平面分布受到盐度的影响，但季节变化受盐度的影响不大。

3.3生物多样性的变化特征春、秋2个季节各调查站位的多样性指数平面分布有较大的差异。值得关注的是具有较高生物量和栖息密度的S2号站位，其多样性指数均较低，该站位邻近大陆，可能受到部分陆源污染物的影响，使得部分耐污种类大量繁殖呈现出较高的生物量和栖息密度。

秋季浮游动物的均匀度显著低于春季，但多样性指数差异不显著。这是因为浮游动物的均匀度与物种数目无关，在物种数目一定的情况下，均匀度只与其个体数目等指标在各个物种中分布的均匀程度有关。虽然春季浮游动物栖息密度和总种类数目低于秋季，但各种类在各个站分布较均匀，秋季出现个别优势度极显著的种类。

浮游动物种类分布较广，个体生活史较短，可对急性毒性能作出快速反应，从而反映出环境污染的综合效应，可用于监测水生生态系统健康状况，不少研究认为浮游动物是相对较好的评价指标[16-17]。张景平等[18]认为浮游动物多样性指数适用于评价珠江口海域的水质污染程度。根据多样性指数1～2为中等污染，2～3为轻污染，大于3为未污染的标准来判定[19]，春、秋2个季节调查各站位多样性指数均大于3，说明珠江口万山群岛海域整体未受到污染，但近岸可能面临陆源污染物的威胁。

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摘要根据2012年11月(秋季)和2013年4月(春季)对珠江口万山群岛海域的浮游动物进行的调查采样，分析了其种类组成、优势种、生物量和生物多样性指数等。此次调查共鉴定出浮游动物11个类群，共68种，以近岸种类为主，桡足类为主要类群；此次调查的优势种各有8种，秋季最大优势种为丹氏纺锤水蚤(Acartia danae Giesbrecht)，春季最大优势种为驼背隆哲水蚤(Acrocalanus gibber Giesbrecht)；此次调查生物量和栖息密度的平面分布差异较大，秋季平均生物量为125.3 mg/m3，春季为127.1 mg/m3，季节差异不显著；秋季平均栖息密度为327.9 ind/m3，春季为224.3 ind/m3，秋季显著大于春季。与环境因子的相关性分析结果表明，该海域浮游动物数量的平面分布受到盐度的影响，但季节变化受盐度的影响不大。秋季平均多样性指数为3.61，均匀度为0.81，春季平均多样性指数为3.54，均匀度为0.89。浮游动物多样性指数评价结果表明，该海域整体未受到污染，但近岸可能面临陆源污染物的威胁。

关键词珠江口；万山群岛；浮游动物；生物多样性；生物量

Distributing Characteristics of Zooplankton and Its Relationship to Environmental Factors in Wanshan Islands Sea of the Pearl River Estuary in Fall and Spring

PENG Peng-fei, LI Xu-lu, CAI Yu-can(South China Sea Marine Engineering Surveying Cente, State Oceanic Administration, Guangzhou, Guangdong 510300)

AbstractAccording to the 2012 November (fall) and 2013 April (spring) investigation in Wanshan Islands Sea of the Pearl River Estuary, the species composition, dominant species, biomass and biodiversity index of zooplankton were analyzed. The two survey results showed that 11 biological groups and 68 species of zooplankton in total were identified. There were discovered 8 dominant species in fall and spring of each. The biggest dominant species were Acartia danae Giesbrecht in fall and Acrocalanus gibber Giesbrecht in spring. The horizontal distribution existed larger difference in biomass and density of the two investigation. The average biomass was 125.3 mg/m3in fall and 127.1 mg/m3in spring. The seasonal difference of biomass was not remarkable. The average density was 327.9 ind/m3 in fall and 224.3 ind/m3 in spring, the former was significantly higher than the latter. The results of correlation analysis of zooplankton and environmental factors showed that, the horizontal distribution of density was affected by salinity, but the seasonal change was not affected by salinity.The average biodiversity index was 3.61 in fall and 3.54 in spring. The average equitability was 0.81 in fall and 0.89 in spring. The evaluation results of zooplankton biodiversity index showed this sea as a whole was not contaminated, but the coastal stations could face the threat of land sourced pollutants.

Key wordsPearl River Estuary; Wanshan Islands; Zooplankton; Biodiversity; Biomass

收稿日期2015-04-30

作者简介彭鹏飞(1985- )，男，湖北天门人，助理工程师，硕士，从事海洋环境调查和海洋生态研究。

基金项目国家海洋局青年海洋科学基金项目(2013509)；国家海洋局南海分局海洋科学技术局长基金项目(1413)。

中图分类号S 932.8;P 735

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)18-170-05