威海双岛人工鱼礁区大型底栖动物与海藻群落演替特征及其生态作用研究

摘要

贝壳人工鱼礁(简称贝壳礁)充分利用了贝类养殖过程中产生的废弃贝壳,具有经济环保等优点,并对大型底栖动物有较好的聚集作用,然而目前对贝壳礁的生态效果评价多集中于短期效果,所调查的礁区建设时间多在3a以内。为了解贝壳礁的长期效果及其对礁区周围底栖生物群落的影响,本研究通过海上逐月采样和室内实验的方法,研究了威海双岛湾人工贝壳礁区(投礁时间超过6 a)大型底栖动物群落的变化规律;评价了贝壳礁区的底栖生态质量;研究了不同温度和盐度条件下,3种大型底栖动物对沉积物颗粒、TN和TOC垂直分布的扰动作用;并分析了双岛湾浅海人工投石礁区大型海藻群落的变化特征。结果如下:
　　一、贝壳礁区共出现大型无脊椎动物69种,按照投礁时间,贝壳礁内的底栖动物种类分别为24种(短期组,投礁时间1-2 a),37种(中期组,投礁时间3-4 a)和37种(长期组,投礁时间37种),礁区周围的沉积物(近礁组)中出现35种,均高于未投礁的对照组(13种)。贝壳礁内底栖动物的丰度随投礁时间先增后减,分别为679 ind/m2、4354 ind/m2和3483 ind/m2,近礁组的丰度为1225 ind/m2,均高于对照组(400 ind/m2)。贝壳礁内底栖动物的生物量随投礁时间延长而递增,分别为780 g/m2、9765 g/m2和19522 g/m2,近礁组的生物量为324.6 g/m2,均高于对照组(189.3 g/m2)。栖息在贝壳礁内的紫石房蛤和江户布目蛤生物量亦随投礁时间延长不断增加,约占底栖生物总量的15.6％(短期组)、28.0%(中期组)和75.1%(长期组)。根据自组织神经网络(Self-organized map, SOM)的聚类结果,从底栖生物群落组成看,贝壳礁建设的成效期约在3年以上。投礁时间和礁体体积对贝壳礁内底栖动物群落的影响较大。
　　二、采用 M-AMBI指数分析贝壳礁区的底栖生态质量。短期组、中期组和长期组的M-AMBI指数分别为0.80,0.84和0.91,表明贝壳礁区底栖生态环境优良,并随投礁时间的增加,生态质量不断提高。近礁组的 M-AMBI为0.94,表明贝壳礁的投放对其周围的底栖动物群落也起到了改善作用。
　　三、在室内条件下,研究了丝鳃虫 Cirriformia tentaculata,菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum和宽身大眼蟹 Macrophthalmus dilatatus在不同温度和盐度下对底质的扰动。结果表明,丝鳃虫、菲律宾蛤仔和宽身大眼蟹的最大扰动深度分别为14 cm、12 cm和14 cm。从生物扩散系数的最大值看,扰动作用强弱的顺序依次为:宽身大眼蟹>菲律宾蛤仔>丝鳃虫。宽身大眼蟹对沉积物中 TN和TOC垂直分布的影响高于其它两种动物。温度对3种动物的生物扰动过程均有显著影响,对丝鳃虫的影响较小。盐度对菲律宾蛤仔和宽身大眼蟹的影响显著,对丝鳃虫的影响不显著。
　　四、采用潜水采样和水下录像方法调查了威海双岛海域人工鱼礁区内礁石上附着的大型海藻,并分析了海藻群落组成与环境因子的关系。夏初(6月)和夏末(8月)2次调查共采集到大型海藻9种,其中红藻门5种、褐藻门和绿藻门各2种。夏末和夏初的海藻群落相似度为20.35%,对相似性贡献最大的5种海藻分别为金膜藻(Chrysymenia wrightii)、日本异管藻(Hterosiphonia japonica)、扁江蓠(Gracilaria textorii)、海黍子(Sargassum muticum)和孔石莼(Ulva pertusa)。夏末的海藻生物量密度(164.99 g/m2)高于夏初(243.829 g/m2),但覆盖率由64.53%–91.20%降至52.53%–72.53%(威海圣鲲礁区除外),绝对优势种由夏初的日本异管藻演替为夏末的金膜藻。根据主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)结果,影响海藻群落变化的环境因子中,前3位分别为水温、盐度和水底照度。夏末,由于水体透明度较低(<2.0 m),光照条件可能成为海藻分布的限制因子。另外,夏末污损生物的大量出现在一定程度上影响了海藻的覆盖率。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

1 文献综述

1.1 人工鱼礁对底栖动物群落的影响

1.2 大型底栖动物的扰动作用及其意义

1.3 大型海藻的固碳作用

1.4 本研究的内容、目的和意义

2 威海双岛海域贝壳礁区大型底栖动物群落的多元分析

2.1 材料和方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

2.4 本章小结

3 威海双岛海域贝壳礁区底栖生境状况评价

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

3.4 本章小结

4 不同温度下丝鳃虫、菲律宾蛤仔和宽身大眼蟹的生物扰动

4.1 材料与方法

4.2 结果

4.3 讨论

4.4 本章小结

5 不同盐度下丝鳃虫、菲律宾蛤仔和宽身大眼蟹的生物扰动作

5.1 材料与方法

5.2 结果

5.3 讨论

5.4 本章小结

6 威海双岛浅海投石礁区大型海藻夏季群落结构变化

6.1 材料与方法

6.2 结果与分析

6.3 讨论

6.4 本章小结

7 总结

参考文献

致谢

作者简历

在学期间的学术成果