洋山港浮游生物群落结构的空间分布特征及演变趋势

摘要

根据2014年9月~2015年8月在洋山港近岸不同区域的三个样点（小洋、大洋和钻头嘴）进行的浮游动物、浮游植物和环境因子监测结果，分析了洋山港近岸环境因子的空间分布特征，浮游植物和浮游动物群落空间分布特征及其与环境因子的相关性。本研究进行了洋山港2011~2015年为期5年的浮游生物长期生态规律研究，并利用历史研究资料，与1980s、1990s和2000s的浮游生物群落结构特征对比，分析30年来洋山港浮游生物群落的长期变化特征。研究结果表明： 1.洋山港近岸三个样点（小洋、大洋和钻头嘴）环境因子的空间分布特征的研究结果显示：共监测的环境因子有温度、pH、溶解氧、盐度、悬浮物、总氮、总磷和硅酸盐。2014~2015年小洋、大洋和钻头嘴海域的温度变化范围分别是6.80~27.10℃、6.80~26.60℃和6.90~28.70℃，各样点之间每月温度差异不大，周年变化一致，季节性变化明显。各样点pH平均值分别是8.13（小洋）、8.14（大洋）、8.12（钻头嘴）。各样点盐度最大值皆出现在春季3月，小洋和钻头嘴盐度的最小值出现在夏季，大洋的最小值出现在秋季。不同样点悬浮物的全年平均值差异明显，分别是小洋（1015 mg/L）＞钻头嘴（877mg/L）＞大洋（863 mg/L）。总氮季节性变化明显，春夏季节浓度升高，4月到8月期间，大小洋总氮浓度偏高，秋冬季节浓度下降，在12月份大洋的总氮浓度发生剧烈上升现象。在冬季，大洋的总氮浓度比其他两个样点高。全年总磷浓度波动变化，其中大洋的变化幅度最大，最大值和最小值相差0.28mg/L，其次是小洋，变化幅度最小的是钻头嘴。三个样点硅酸盐浓度季节性变化明显，秋季偏低。小洋硅酸盐周年变化幅度最大，最大值与最小值相差0.49 mg/L，其次是大洋，钻头嘴最小。 2.2014~2015年采集到浮游植物4门18属，共计146种，三个样点（大洋、小洋、钻头嘴）的浮游植物种类总数各是87，79和90，其中硅藻门（Bacillariophyta）种类最多，三个样点分别有硅藻79种，61种和83种，占种类总数的91%，87%和92%；其次是甲藻门（Pyrrophyta），种类个数分别为5种，6种和6种，占6%，9%和7%；绿藻门（Chorophyta）种类较少，分别有2种，2种和1种，占2%，3%和1%；裸藻门（Euglenophyta）只在大洋和小洋两个样点采集到，各采集到1种，仅占1%。2014~2015年全年的绝对优势种为中肋骨条藻（Skeletonema costatum），大小洋及钻头嘴三个样点的优势度分别为0.72，0.56和0.55，三个样点的优势种绝大部分为硅藻门种类。大洋和小洋的优势种类组成较为相似，但钻头嘴优势种种类组成有所不同，热带曲壳藻（Achnanthes tropics）、念珠直链藻（Melosira moniliformis）、拟货币直链藻（Melosira nummuloides）和短柄曲壳藻（Achnanthes brevipes）为钻头嘴特有优势种。方差分析显示，三个样点的浮游植物多样性指数差异极显著（P＜0.01），大洋的种类丰富度最高，其次是钻头嘴和小洋，但钻头嘴的香农威纳指数和均匀度都为最大值，其次是大洋，小洋的多样性指数最小。2014~2015年各样点浮游植物每月平均密度分别为7.19×104cells/L（大洋），6.42×104cells/L（小洋），6.78×104cells/L（钻头嘴）。单因素方差分析显示，三个样点之间全年浮游植物密度无显著性差异（P＞0.5），但各季节平均密度差异极显著（P＜0.01），大小洋及钻头嘴全年密度变化趋势相似。 3.研究期间，浮游动物主要有肠腔动物（Enterocoely），浮游甲壳动物（Plankton Crustacean），浮游幼虫（Larvae），毛颚动物（Chaetognath），原生动物（Protozoa）五大类群。浮游甲壳动物及幼虫为主要类群，浮游甲壳动物密度占浮游动物平均密度的45%，浮游幼虫占54%。小洋发现浮游甲壳动物最多，密度为4.94ind./L，其次是大洋和钻头嘴，密度分别为2.57ind./L，0.42 ind./L。三个样点（大洋，小洋和钻头嘴）的浮游幼虫密度分别为2.37ind./L，6.03ind./L，1.72 ind./L，小洋值最大。大洋和小洋的浮游动物的类群较为丰富且密度较大，钻头嘴的种类组成和密度皆处于劣势。洋山港共发现浮游动物种类32种，大洋26种，小洋21种，钻头嘴20种。三个样点共有的优势种类有单隆哲水蚤（Acrocalanus monachus）、马氏梭水蚤（Lubbockia marukawai）、四刺窄腹剑水蚤（Limnoithona tetraspina）、桡足幼体（Copepodid larva）、蟃足类幼体（Cephalopods）、无节幼体（Nauplius larva）、帚毛虫（Sabellariidae）和箭虫（Sagittasp.）。其中单隆哲水蚤的优势度最大，优势度分别是0.49（大洋），0.37（小洋）和0.17（钻头嘴）。其次是浮游幼体和四刺窄腹剑水蚤。聚类分析（CLUSTER analysis）和多维尺度分析（MDS）结果显示夏季钻头嘴的浮游动物群落与大小洋有差异。2014~2015年期间，全年平均浮游动物密度分别为4.97 ind./L（大洋），11.03ind./L（小洋）和1.63 ind./L（钻头嘴），钻头嘴的浮游动物密度最小。钻头嘴和大小洋的均匀度指数（J）变化范围分别为0.4~1（大洋），0.4~0.9（钻头嘴）和0.5~0.8（小洋）。Shannon-Wiener指数（H）全年的变化范围分别为1.08~1.75（大洋），1.03~1.7（小洋）和0.84~1.84（钻头嘴）。钻头嘴样点Shannon-Wiener指数全年变化幅度最大。 4.2011~2015年洋山港浮游植物平均密度变化在7.92×103～4.36×105 cells/L之间。5年期间，浮游植物密度变化不稳定，没有明显的变化规律。冬季的优势种类较多，种类个数皆大于10；优势种种类较少的季节是夏秋季，种类个数在2~10之间。5年中中肋骨条藻和具槽帕拉藻为常年优势种。每年总氮总磷含量夏季较高，冬季含量较低。Pearson相关性分析显示，硅藻与悬浮物、总磷呈极显著正相关（P＜0.01）；总密度与与总磷相关性极显著（P＜0.01），与悬浮物相关性显著（P＜0.05）。自1980年代以来，洋山港浮游植物密度剧烈上升，1980年代至1990年代平均密度增幅高达103倍，1990年代至2000年增幅约102倍，2000年后虽然增幅有所降低但密度仍在上升，约10倍。甲藻的优势种类数量增多且组成发生改变，硅藻的优势种类个体偏小型化。 5.2011~2015年浮游动物平均密度范围为0.81~9.27 ind./L，每年冬季是浮游动物密度最低的季节，其次是春秋季，夏季的密度最高。2011~2015年浮游动物的主要种类组成部分为浮游幼虫（Larvae）和浮游甲壳动物（Plankton Crustacean），占浮游动物总密度的22%~66%，34%~61%；五年来，洋山港海域发现平均种类个数约31种。2011~2015年优势种种类组成差异极显著（P＜0.01）。5年共同发现的优势种有四刺窄腹剑水蚤，帚毛虫，桡足幼体和无节幼体，四刺窄腹剑水蚤在2011年的优势度高达0.3。2011~2015年优势度较大的优势种分别为无节幼体，太平洋纺锤水蚤（Acartia pacifica），四刺窄腹剑水蚤，无节幼体和单隆哲水蚤。洋山港浮游动物密度较19世纪90年代有大幅度的上升，但较2009~2010年密度有一定程度的降低。浮游动物生物量在1980s~2000s期间发生了剧烈变化，在1982~2001年期间，浮游动物生物量的没有显著的变化，到2009年，生物量剧烈上升。 通过对洋山港近岸海域环境因子和浮游生物群落的空间分布研究发现，钻头嘴样点与大洋、小洋样点的水环境有一定的差异，这与三个海域之间受人为因素干扰程度不同有关。多年研究结果显示因受黄海冷水团、长江冲淡水、江浙沿岸流、台湾暖流等水团的影响，洋山港水环境具有独特的变化特征。结合历史资料显示，近30年洋山港浮游植物与浮游动物丰度大幅升高，洋山港浮游植物群落结构发生了较大变化，这与水体富营养化及营养盐结构的变化密切相关。

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第一章 引 言

1 洋山港海域生态环境概况

2 港口浮游植物生态学研究现状

3 港口浮游动物生态学研究现状

4 本研究内容及目的、意义

第二章 洋山港水环境特征的空间分布

1 前言

2 材料与方法

3结果与分析

4 讨论

第三章 洋山港浮游植物群落的空间分布特征

1 前言

2 材料与方法

3结果与分析

4 讨论

第四章 洋山港浮游动物群落的空间分布特征

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

第五章 洋山港浮游植物近年群落特征及历史演替

1 前言

2 材料与方法

3结果

4讨论

第六章 洋山港浮游动物近年群落特征及历史演替

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

第七章 小 结

参考文献

致谢