渤海湾西部区域近50年沉积物柱中有孔虫化石群特征

么旭 张彦 康磊

摘要：近百年时间尺度里人类活动对近岸海域的环境影响十分剧烈，而这种剧烈的影响作用被记录在近岸海域沉积环境中。其中海洋沉积物中的有孔虫化石是指示近岸海域生态环境变化最敏感的生物指标之一。通过对渤海湾西部区域近岸海域沉积物柱中有孔虫化石的分析鉴定发现，共鉴定出底栖有孔虫14属共22种，其中占全群2%以上的优势种共8个，有孔虫化石主要还是以瓷质壳种类为主，占到了整个种群数的80%左右，其次為玻璃壳，种数约占到总数的15%左右，胶质壳种类数最少，约占到5%左右。种群组成特征表明1980年前渤海湾受到径流影响下的沿岸低盐水团的强烈影响，1980-2000年水深减小和陆源碎屑沉积速率的增大可能是引起底栖有孔虫群落组成的主要原因。2000年后，沉积环境受陆源淡水强烈影响，沉积速率较高，陆源碎屑堆积速率的降低是底栖有孔虫群落变化的主要影响因素。

关键词：有孔虫;渤海湾;沉积物;种群特征

Abstract：In the past century， human activities have had a severe impact on the environment of coastal waters，and this dramatic effect has been recorded in the sediment of coastal environment.Among them，foraminifer fossils in marine sediments are one of the most sensitive biological indicators to indicate changes in the ecological environment of coastal environment.Through the analysis and identification of foraminifer fossils，22 species of 14 genera of benthic foraminifera were identified in the sediment in the coastal environment of the western Bohai Bay，including 8 dominant species that accounted for more than 2% of the total population.Foraminifera fossils were mainly dominated by porcelain shells，which accounted for about 80% of the total population， followed by glass shells， which accounted for about 15% of the total， and the smallest number of colloidal shells，which accounted About 5%.The characteristics of the population composition indicated that the Bohai Bay was strongly affected by the coastal low-salt water mass under the influence of runoff before 1980.The decrease of water depth and the increase of the terrestrial debris deposition rate from 1980 to 2000 may be the main causes of benthic foraminifera the reason.After 2000， the sedimentary environment was strongly affected by terrestrial freshwater， and the deposition rate was high. The decrease of terrestrial debris accumulation rate was the main influencing factor for benthic foraminifera community changes.

Key words：Foraminifera;Bohai Bay;Sediment;Population characteristics

自人类世（anthropocence）以来，人类活动对自然环境的影响就持续增加[1]，尤其是工业化以来近百年时间内，人类活动对环境造成了巨大的影响，因而近百年时间尺度的环境变化有着特殊意义[2]。由于沿海地区具有得天独厚的地理优势，因此世界上的近岸海域通常成为了经济较为发达的地区，但同时也是人类活动对海洋生态环境影响较为剧烈的地区[3-5]。尽管在过去近百年时间，人类直接连续记录海洋污染的信息较少，但是海洋沉积物作为载体可以连续的记录海洋环境变化信息[2，6]，因此人类活动对海洋污染物排放的影响作用已经被完整记录在近岸海域沉积物中[4，7]。

有孔虫（foraminifera）是一类古老的原生动物，5亿多年前就产生在海洋中，至今种类繁多。由于有孔虫能够分泌钙质或硅质，具矿质硬壳（有假几丁质壳、胶结壳、分泌钙质壳等），死去的浮游有孔虫门生物不断大量地向海床落下，它们蕴含丰富矿物的外壳以化石的形态在沉积物中被保留着[8]。有研究表明，浮游或底栖有孔虫不仅能指示自然因素的变化如温度和盐度对海洋生态环境的影响，还能够指示涉及人为活动如污染等胁迫对生态环境的影响[9，10]。由于有孔虫因其对生存环境具较高敏感性、高种群密度和属种分异度，因此成了指示近岸海域生态环境变化最敏感的生物指标之一。

渤海湾位于渤海最西部，面积1.6×104 km2，平均水深12.5m，是一个半封闭的海湾，水体自净能力以及水体交换能力差[11]。渤海湾紧邻京津冀地区，京津冀地区面积、人口、GDP分别约占全国的2%、8%、10%，是一个经济快速发展的地区，尤其是随着京津冀协同发展战略的提出，该地区又进入了一个高速发展时期，但是对渤海湾造成的生态环境问题也不容忽视。本研究通过采集渤海湾北部地区的一根沉积物柱，分析不同深度沉积物柱中有孔虫化石的组成特征，来研究渤海湾近50年来生态环境的变化，为今后渤海湾生态环境综合治理提供参考。

1 样品采集与方法

1.1 样品采集

2011年8月在渤海湾西北部地区进行样品采集，首先采用箱式采样器采集出完成的一块沉积物样，再采用直径为10cm的聚乙烯管进行插管，采集出一根未经扰动的柱状沉积物样。样品采集后现场按照4cm进行切割分样，分离后的样品装入密封袋中带回实验室进行下一步分析。

1.2 测试与鉴定

实验室中先取0.5g新鲜样品进行粒度分析，然后对剩余样品进行干燥7d。干燥后的样品取5g进行深度研磨，过2mm筛网，过滤后的样品测试有机质等理化性质。其余样品进行有孔虫的分离和鉴定工作，具体鉴定方法参考文献[12]。

2 结果与讨论

2.1 有孔虫化石群总体特征

BH3孔底栖有孔虫每样鉴定个数最多为166枚，最少39枚，平均为106枚/样，共鉴定出底栖有孔虫14属共22种，其中占全群2%以上的优势种共8个，分别是Ammonia aomoriensis （Asano），22.21%，Ammonia becarii （Linné） var.，17.48%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），15.70%，Cribrononion subincertum （Asano），11.41%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），8.62%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），7.88%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），3.34%，Quinqueloculina seminula （Linné），2.05%，8個优势种占到全群的88.70%。

有孔虫化石根据外壳种类通常分为瓷质壳、玻璃壳和胶质壳3类，渤海湾底栖有孔虫化石外壳类型比例见图2。渤海湾沉积物中有孔虫化石主要还是以瓷质壳种类为主，占到了整个种群数的80%左右，其次为玻璃壳，种数约占到总数的15%左右，胶质壳种类数最少，约占到5%左右。

2.2 渤海湾有孔虫化石反演的环境演化阶段及其特征

根据垂向上的底栖有孔虫组合变化，可以将BH3孔划分为4层，对应着相应的环境演化阶段。根据Zhang （2016）年的研究表明，BH3沉积物柱24cm的深度对应年份为1970年左右，因此从底下往上分别为24-16cm（1970-1982年）、16-8cm（1982-1999年）、8-4cm（1999-2006年）和4-0cm（2006-2010年）[2]。

2.2.1 24-16cm（1970-1982年）

这一阶段BH3孔底栖有孔虫丰度处于柱内相对较低阶段，均值仅有33枚/50g干样，简单分异度和复合分异度则处于较高阶段，均值分别为15种和2.19。

段内底栖有孔虫优势种主要包括Ammonia becarii （Linné） var.，26.51%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），19.26%，Ammonia aomoriensis （Asano），15.75%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），7.25%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），6.93%，Cribrononion subincertum （Asano），4.15%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），3.83%，Elphidium advenum （Cushman），2.50%，Buccella frigida （Cushman），2.22%，Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny，2.22%。

毕克卷转虫变种Ammonia becarii （Linné） var.是世界上分布最广的广盐滨岸种，在多数海区都主要集中在近岸浅水区，该种在渤海分布显然符合这一特性，超过全群10%的站位集中在渤海湾和莱州湾滨岸浅水区，喜低盐环境的特征显著;缝裂希望虫Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland）属于典型的低温、低盐水体的代表性属种，是我国诸海沿岸以及内陆架的常见种之一，在渤海该种的高值区主要在渤海中央盆地以及辽东湾西侧底层冷水团的影响范围内，体现出明显的温度控制效应;奥茅卷转虫Ammonia aomoriensis （Asano）在我国北部海区很多文献中被鉴定为Ammonia becarii （Linné） var.，类彦立等对这两个种的形态特征进行了详细对比，确认了无脐塞个体应鉴定为Ammonia aomoriensis （Asano）的原则，这两个种在环境指示意义上区别不大，均属广温、广盐种，可作为近岸浅水环境的指示，Ammonia aomoriensis （Asano）同样在渤海湾和莱州湾西侧的滨岸浅水区最为集中，体现出明显的喜低盐水的特性;瓷质壳的阿卡尼亚五玦虫圆形亚种Quinquelocuina akneriana rotunda （Gerke）在渤海湾内主要出现在20m以内的滨岸浅水区，表现出明显的喜低盐环境的生态特征;优势种具瘤先希望虫Protelphidium turberculatum （dOrbigny）是渤海湾附近表层样中含量最高的优势种，该种在黄、渤海最常见于沿岸流冷水影响区域，是典型的低温低盐环境代表种（汪品先等，1988），在渤海湾附近Protelphidium turberculatum （dOrbigny）的高值区主要出现渤海湾东部20m等深线以外的区域，显然具有低温特性的渤海中央水团对该种的影响最为明显;亚易变筛九字虫Cribrononion subincertum （Asano）亦是我国渤、黄、东海沿岸常见种之一，多出现于内陆架近岸浅水以及潮间带和河口附近，属于低盐环境的代表种，渤海湾内最高值站位集中在黄河口和滦河口附近站位，显然受控于这些区域水团的低盐特性所控制;具有胶结列式壳的胶结砂杆虫Ammobaculites agglutinans（dOrbigny）在渤海湾主要出现在水深20m以内的粗碎屑沉积区，主要受控于底质粒度的影响;异地希望虫Elphidium advenum （Cushman）是现代世界各海区浅水特征属种之一，在我国渤、黄、东、南诸海广泛分布，在渤海该种主要分布在北部的辽东湾以及南部的莱州湾近岸区域，而在渤海湾内的含量很低，其环境控制因素较为复杂;冷水面颊虫Buccella frigida（Cushman）是北半球中高纬度海区的常见代表种，是我国主要见于渤、黄海海区沿岸，是典型的指冷水种，在渤海湾内主要集中在20m等深线以外的渤海中央水团控制范围以内，显示出明显的水温控制效应;瓷质壳的拉马克五玦虫Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny是在我国近海内陆架区的常见种之一，该种在渤海高值站位主要集中在渤海湾东部和毗邻的渤海中央海盆西部站位，除此之外仅在莱州湾东部站位含量较高，该种高值区相对较为集中。

2.2.2 16-8cm（1982-1999年）

这一阶段的底栖有孔虫丰度在下部达到柱内最高水平，此后迅速降低，段内均值增加到53枚/50g干样，底栖有孔虫简单分异度有所降低而复合分异度则与下部相当，均值分别为14种和2.22。

段内底栖有孔虫优势种主要包括Ammonia aomoriensis （Asano），27.66%，Ammonia becarii （Linné） var.，15.75%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），9.27%，Cribrononion subincertum （Asano），8.44%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），8.29%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），8.06%，Ammobaculites agglutinans（dOrbigny），6.18%，Haplophragmoides canariensis （dOrbigny），5.05%，等。

显然，相对下段而言，这一阶段Ammonia aomoriensis （Asano）明显增加而Ammonia becarii （Linné） var.相应减少，但两者总和变化不大;而冷水種Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland）的相对含量明显下降，说明底层水温可能高于下部层位;另外，这一阶段胶结壳属种的相对含量达到柱内最高水平，但是底质中的粗碎屑含量却没有相应的升高，因此这一阶段底质中胶结壳含量的升高可能与段内上部层位统计总数过少引起的统计误差有关;这一阶段丰度降低而分异度不变，说明沉积速率的升高可能是丰度降低的主要原因。

2.2.3 8-4cm（1999-2006年）

这一阶段底栖有孔虫丰度处于很低水平，仅有30枚/50g干样，底栖有孔虫分异度亦处于柱内最低阶段，简单分异度和复合分异度分别为8种和1.84。段内底栖有孔虫优势种主要包括Cribrononion subincertum （Asano），24.68%，Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），23.38%，Ammonia aomoriensis （Asano），18.18%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），15.58%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），6.49%，Ammonia becarii （Linné） var.，5.19%，Quinqueloculina larmarckiana dOrbigny，3.90%，Quinqueloculina seminula （Linné），2.60%，等。

根据我们前期研究，现代渤海沉积中Cribrononion subincertum （Asano）超过20%的站位仅出现在黄河口和滦河口附近，而滦河口附近底质较粗，与BH3孔这一阶段极低的粗碎屑含量不符，因此，这一阶段BH3孔附近沉积环境与现代黄河南部入海口附近相近，细粒沉积物堆积速度极高，这是这一阶段底栖有孔虫丰度降低的主要原因，而低盐和低温环境则是分异度低的主导因素;瓷质壳个体含量达到峰值说明淡水的影响也达到柱内最强阶段。

2.2.4 4-0cm（2006-2010年）

表层样中的底栖有孔虫丰度较之下部明显上升，达到了80枚/50g干样，简单分异度和复合分异度则分别增加到12种和1.96。

段内底栖有孔虫优势种主要包括Ammonia aomoriensis （Asano），28.28%，Cribrononion subincertum （Asano），18.62%，Ammonia becarii （Linné） var.，15.17%， Elphidium magellanicum （Heron-Allen et Earland），13.79%，Protelphidium turberculatum （dOrbigny），10.34%，Quinqueloculina akneriana rotunda （Gerke），5.52%，Quinqueloculina seminula （Linné），3.45%，等。

显然，表层样中Ammonia aomoriensis （Asano）和Ammonia becarii （Linné） var.的增加较为明显，而Cribrononion subincertum （Asano）则有所减少，但这几个种仍然占据种群中的绝对优势地位，说明低盐水团的影响仍然很强，而丰度和分异度在这一阶段的回升说明沉积速率有所降低，水深较之下部也有所增加。

3 结论

24-16cm（1970-1982年）沉积物中几个典型的适应低盐环境的广盐种合计占到全群的一半左右，说明这一阶段BH3孔受到径流影响下的沿岸低盐水团的强烈影响，因此BH3孔附近的相对水深可能比目前要小。16-8cm（1982-1999年）阶段BH3孔仍然受到沿岸低盐水团的显著影响，水深可能小于下部层位，尤其是段内上部层位，水深减小和陆源碎屑沉积速率的增大可能是引起底栖有孔虫群落组成的主要原因。8-4cm（1999-2006年）沉积物中底栖有孔虫组合的变化说明这一阶段BH3孔附近沉积环境是陆源淡水强烈影响下的高沉积速率环境，水深明显小于现代。4-0cm（2006-2010年）中的种组合特征说明BH3孔附近仍然处于沿岸冲淡水团的绝对控制之下，只是水深较之下部层位有所升高，陆源碎屑堆积速率的降低是底栖有孔虫群落变化的主要影响因素。

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收稿日期：2020-04-28

作者简介：么旭，女，汉，硕士研究生，高级工程师，研究方向为环境管理工作。

通讯作者：张彦，男，汉，高级工程师。