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辽东湾海域大型底栖动物群落特征

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第39卷第3期 7.,017年05/1 海 洋 渔业 Maline Fisheries Vo1.39,No.3 M丑y,2o17 文章编号:1004—2490(2017)03—0267—10 辽东湾海域大型底栖动物群落特征 李轶平,刘修泽,王彬,李玉龙,柴雨,董婧 116023) (辽宁省海洋水产科学研究院,辽宁省海洋生物资源与生态学重点实验室,大连摘要:根据2007年的4月(春季)和1O月(秋季)辽东湾海域l9个调查站位所采集的底栖生物样品的鉴 定结果,分析了其种类组成、丰度、生物量、生物多样性及群落结构特征,探讨了大型底栖动物群落特征分布与 环境因子的相关性。调查共发现大型底栖动物46种,其中春季33种,秋季26种;多样性指数( )分布无显 著空间差异,丰富度指数( )和均匀度指数(.,)分布趋势较为一致,高值区集中分布于辽东湾中部,低值区 位于辽东湾西北部沿岸水域;群落聚类分析将春秋两季均划分为5组,但5组内容不同,表明季间群落结构变 化较大;群落结构与环境因子的相关分析和BIOENV分析表明生物与环境因子之间无显著相关。 关键词:大型底栖动物;群落结构;季节变化;辽东湾 中图分类号:S 932.8 文献标识码:A 辽东湾是渤海三大海湾之一,位于渤海东北 面海域大型底栖动物进行的物种多样性和群落 结构的研究。鉴于此,本文以2007年4月(春 部 ],是多种经济鱼类、虾类和贝类的重要产 卵、索饵和育肥场 J。近年来,辽东湾海域环境 污染日趋严重,主要表现在污染物浓度增加、水 质超标、渔业资源衰退等l4 ]。大型底栖动物作 为海洋生态系统的重要组成部分,通过摄食、掘 穴和建管等活动与周围环境发生着相互影响,它 季)和10月(秋季)对辽东湾海域19个调查站位 的生态调查结果为依据,分析该海域大型底栖动 物的种类组成和数量分布,研究其物种多样性和 群落特征,并分析探讨群落特征分布与环境因子 的相关性,以期全面了解辽东湾大型底栖动物群 落结构特征,为保护辽东湾生态资源实现可持续 利用及生态系统健康评价提供科学依据。 们分布地域性强,回避污染能力差,对于环境状 况和变化具有较好的指示作用,也常用来评价海 域受污染程度 卜 。目前,有关我国大型底栖动 物的生态学研究已有大量的报道,如李新正 等l9 例研究了胶州湾大型底栖动物的物种多样 性现状;韩洁等 ’7j¨ 研究了除辽东湾以外的渤 1材料与方法 1.1调查地点 分别于2007年4月(春季)和1O月(秋季) 对辽东湾海域19个调查站位(图1)进行调查。 调查采用0.05 m HNM一1型采泥器采集底泥,每 海大部分海区大型底栖动物丰度和生物量,与这 些海区相比,辽东湾大型底栖动物的研究资料就 显得相对匮乏,仅见刘录三等 ’ 对辽东湾北部 大型底栖动物数量分布与群落结构的研究报道 和纪莹璐等 对辽东湾西部海域大型底栖动物 群落次级生产力的研究报道,尚未有对辽东湾全 收稿日期:2016—04—25 站采样4次,用网目0.5 mm的套筛漂洗底质样 品,所获生物样品用5%中性甲醛溶液固定后带 回实验室并进行种类鉴定、计数、称重、计算,海 水深度、底层水温及盐度用YSI6600(YSI美国) 基金项目:国家海洋公益性行业科研专项(201405010);中国近海海洋综合调查与评价一908辽宁专项项目(LN一 908—01—06 作者简介:李轶平(1981一),内蒙古乌海人,硕士,助理研究员,主要从事海洋GIS与底栖生物研究。 E—mail:yiping463@sina.com 通讯作者:董婧,研究员。E—mail: ̄660228@tom.tom 268 海洋渔业 现场同步测定。以上步骤均按照《海洋监测规 范》(GB17378.7—2007)E13]和《海洋调查规范》 (GB12763.6—2007) 川进行。 图I 2007年辽东湾海域大型底栖动物 采样站位示意图 Fig.1 Sampling station distribution of macrobenthos in 2007 from the Liaodong Bay 1.2群落多样性分析 采用下列指数分析大型底栖动物群落的多 样性及优势种: 多样性指数采用Shannom Wiener公式H : H =一∑ log2P 物种丰富度指数采用Margalef公式 : r,一 。一log,Ⅳ 物种均匀度指数采用Pielou公式口 : .,=羔 优势度_1 : Y:(ni/N)f ̄ 优势度l,值大于0.02的种类为优势种。 式中:Ⅳ为采集样品中所有物种的总体个数,s为 样品中的物种个数,P 为第i种的个体数与样品 中的总个数的比值,n 为第i种的个体数,出现率 为该种出现的站位数占总站位数的百分比。 1.3群落结构分析 采用Primer V5.0进行群落结构分析,根据 各群落丰度贡献率≥5%的种类作为群落的特征 种,特征种数据经对数转化后计算Bray—Curtis相 似性系数,构建相似性矩阵,采用组平均连接的 等级聚合聚类(Cluster)对群落进行划分 。 1.4环境因子相关性分析 采用Primer对环境因子(水深、底层水温和 盐度)进行数据的标准化,在此基础上计算 Euclidean距离得到不相似性矩阵,再与群落的丰 度相似性矩阵作生物一环境(BIOENV)分析,得 出各环境因子与大型底栖动物群落结构的相关 系数,并选择能够解释群落结构的最佳环境因子 组合 , 。 采用SPSS相关系数(Pearson)分析群落结构 与环境因子的相关性 引。 2结果与分析 2.1种类组成 春秋两季辽东湾海域调查共获得大型底栖 动物46种(春季33种,秋季26种),其中环节动 物(Annelida)19种(占41.30%),软体动物 (Mollusca)14种(占30.43%),甲壳动物 (Crustacea)1O种(占21.74%),蜢门动物 (Echiura)、棘皮动物(Echinodermata)和尾索动物 (Urochordata)各1种(各占2.17%)。种类数春 季多于秋季,两个季节的种类组成均以环节动物 居多。 2.2丰度与生物量 2007年春秋两季辽东湾海域大型底栖动物 的平均丰度分别为(100-4-68.31)ind・m 和 (86。32±50.79)ind・m~。春季丰度最大的贡 献类群是甲壳动物,所占群落比例为38.95%, 秋季丰度最大的贡献类群是环节动物,所占群落 比例为53.66%。 2007年春秋两季大型底栖动物的平均生物 量分别为(34.36±56.85)g・m 和(26.85± 47.28)g・m~。春秋两季同以软体动物的贡献 率最高,分别达到51.39%和54.07%。 春秋两季丰度和生物量的空问分布如图2 所示:春季丰度高值站位出现在辽东湾东西沿岸 附近,生物量分布与丰度分布恰好相反,高值站 位集中分布于辽东湾中部,春季辽东湾中部主要 生物个体大、数量少,如长偏顶蛤(Modiolus elongatus)和日本角吻沙蚕(Goniadajaponica),而 沿岸生物个体小、数量较多,如耳口露齿螺 (Ringicula doliaris)和豆形短眼蟹(Xenophthalmus pinnotheroides);秋季丰度分布不规律,沿岸及中 部均有高值站位出现,生物量分布与春季类似, 高值站位同样集中在辽东湾中部。 第3期 李轶平等:辽东湾海域大型底栖动物群落特征 269 270 海洋渔业 2017年 图2 2007年(春、秋)辽东湾大型底栖动物丰度和生物量空间分布 Fig.2 Spatial distribution of macrobenthos’abundance and biomass in 2007 from the Liaodong Bay 2.3生物多样性及优势种 japonesis),值为0.054,平均丰度为14.74 ind・ m~。2007年春秋两季的多样性指数(日 )的均值 分别为1.09±0。73和1.20±0.73;丰富度指数 (d讹)的均值分别为0.88±0.47和0.87±0.42; 均匀度指数(,)的均值分别为0.86±0.16和 秋季优势种为巧言虫(Eulalia viridis)、萨氏 异涟虫(Heterocuma sarsi)、丝异须虫(Heteromastus iformis),y值分别为0.031、0.022、0.021,平均 丰度分别为个8.42 ind・m~、7.37 ind・m 和 8.42 ind・m~。 0.95±0.06。多样性指数和均匀度指数秋季> 春季,而丰富度指数表现为春季>秋季(表2)。 春秋两季多样性空间分布如图3所示:多样 2.4群落结构分析 根据大型底栖动物丰度和站位间聚类结果, 按照Bray—Curtis相似性系数30%,对2007年春 秋两季19个站位的大型底栖动物群落结构进行 分组和分析,季间群落结构变化较大(图4)。 性指数分布无显著空间差异,丰富度指数和均匀 度指数高值区集中分布于辽东湾中部,低值区位 于辽东湾西北部沿岸水域。 春季优势种为日本浪漂水虱(Cirolana 表2多样性指数的季节变化 Tab.2 Seasonal changes of community in diversity in the Liaodong Bay 第3期 李轶平等:辽东湾海域大型底栖动物群落特征 271 参 鲁_【 O ∞ 伯O 图3 2007年(春、秋季)辽东湾大型底栖动物多样性指数空间分布 Fig.3 Spatila distribution of macrobenthos diversity index in 2007 from the Liaodong Bay 春季Spring 秋季Autumn l 厂  .._L_ __L 1 上 1I S ,1 r E E l 12 4 2.r_]  . 1 B] l5 3 f i 1 1】 013 8 1.rf]  6 12 j71l1 2 3 L4 14 4 站位Station 站位Station 图4 2007年辽东湾大型底栖动物群落结构聚类分析 Fig.4 Cluster analysis of macrobenthos in 2007 from the Liaodong Bay 春季可以分为5组:组1为站6和站9,特征 2为站4和站12,特征生物为萨氏异涟虫和迪氏 生物为锐足全刺沙蚕(Nectoneanthes oxypoda);组 线管虫(Salmacina dysteri);组3为站1、站2和 参 鲁.加 【 们272 海洋渔业 站18,特征生物为耳口露齿螺;组4为站3和站 5,特征生物为日本浪漂水虱和紫蛇尾 (Ophiopholis mirabilis);组5为站8、站10、站13 和站14,特征生物为日本浪漂水虱。 大,春季海区生物类别和数量更为丰富 ],房恩 军等 在渤海湾近岸调查中发现该海域底栖生 物量秋季最高,其次为夏季和春季,此特点与辽 东湾并不一致,原因可能是随着夏秋季节到来, 游泳类和底栖动物食性的鱼类增加,导致底栖生 物种类和数量减少。 秋季也分为5组:组1为站1和站l0,特征 生物为日本浪漂水虱和内刺盘管虫(Hydroides ezoensis);组2为站6、站15和站16,特征生物为 辽东湾物种数和丰度呈现由沿岸向中部递 减,而生物量则由沿岸向中部递增,说明辽东湾 沿岸向中部水域底栖生物个体数量减少,而个体 却趋于大型化。底栖动物的分布与其生活的底 质沉积生境有密切关系 ,其中人类活动引发的 沿岸底质生境的改变对底栖动物群落结构的影 萨氏异涟虫;组3为站9和站l7,特征生物为巧 言虫和肾刺缨虫(Potamilla reniformis);组4为站 4和站18,特征生物为丝异须虫;组5为站2和站 8,特征生物为不倒翁虫(Sternaspis sculata)和长 锥虫(Haploscoloplos elongatus)。 2.5环境因子相关性分析 调查海区春秋两季海水底层水温的变化范 围分别为5.90~11.42℃和14.16~19.99 cC: 海水底层盐度的变化范围分别为27.49~32.64 和26.26~31.87;海水深度的变化范围分别为 3.2—23.0 m和3.2—21.8 m(表3)。 BIOENV分析显示最大相关系数(水深和底 响尤为显著,受海洋海岸工程建设以及航道疏浚 等影响,沿岸沉积速率增大,使底质处于强烈的 扰动变化之中 ,一定程度了某些底栖生物 的生存与发展,如较大型底栖动物。另外,大型 底栖动物的分布还与多个因素有关,包括物理环 境(如水体交换能力、悬浮物浓度、盐度、水深)、 底栖生物的生理生态和物种间的相互关系等,因 此其分布具有较大的空间变异 。关于辽东湾 大型底栖动物空间分布的研究近年的报道中主 要是刘录三等 对辽东湾夏季大型底栖动物的 研究,其结果显示在靠近河口和河道区域丰度和 生物量较高;这与本研究的研究结果不同,可能 由于季节不同,也有可能因为获取数据的海域范 围、站位设定及站位数目不同所致;这同时也说 明了底栖生物调查中存在很多偶然因素和复杂 性 。 温的因子组合)仅为0.073,pearson相关系数分 析揭示生物与环境因子相关性均未达到显著水 平(表4)。 3 讨论 3.1 辽东湾种类、丰度和生物量的时空分布 辽东湾海域大型底栖动物种类、丰度和生物 量不同季节间变化较大,春季和秋季海域都出现 的生物种类仅占总种数的28.26%,说明调查随 机种出现较多;春季种类、丰度和生物量较秋季 表3 2007年辽东湾海域的环境因子 Tab.3 Environmental factors in 2007 from the Liaodong Bay 表4底栖群落结构与环境因子的相关系数(Person相关) Tab.4 Correlation coeficifent between community and environmental factors(Person correlation 第3期 李轶平等:辽东湾海域大型底栖动物群落特征 3.2辽东湾群落结构的时空分布 春秋两季调查海区的优势种变化较大,秋季 巧言虫取代日本浪漂水虱成为海区的第一优势 种,但作为优势种,其优势度均不高,这是因为辽 东湾生态环境条件复杂多变,底栖生物种类分布 的空间异质性较高,大多优势种仅在局部区域大 量发展,从而导致整个调查区底栖生物的优势度 偏低 引。 丰富度指数和均匀度指数空间分布趋势较 为一致,高值区集中分布于辽东湾中部,低值区 位于辽东湾西北部沿岸水域;多样性指数分布无 显著空间差异,若用多样性指数(日 )来评价群落 受到干扰(污染)的程度(H <1,属重污染;H =1 —2,属中等污染;H =2~3,属轻度污染;H >3, 属清洁水平) ,辽东湾多样性指数(日 )基本位 于0—2之间,说明辽东湾底栖生物群落受到了 中重度干扰;聚类分析结果也显示辽东湾大型底 栖动物的群落结构组成极不稳定,季节间站位聚 类结果变化较大,群落结构变动没有规律,站位 之间相关性小。 3.3环境因素 由于底栖生物活动能力较弱,其群落结构特 征与环境影响密切相关 引。辽东湾海域三面环 陆,影响底栖生物的环境因素更为复杂多变:辽 河、双台子河等沿岸河流携带大量的陆源污染物 人海,过量的污染负荷会抑制某些底栖生物种类 的生存与繁衍;沿岸渔业养殖聚集,频繁的渔业 活动会对底栖生物的生境造成极大破坏 凹 ;港 口周期性的航道疏浚以及大型船只航行搅动同 样会给底栖生物造成毁灭性的冲击_4 ;中部水域 零星分布的石油钻井平台日常作业(包括油污、 机械搅动等)会对附近海域造成一定的环境冲 击,从而间接影响底栖生物的群落稳定。虽然影 响因素众多,但由于环境因子本身的复杂性及其 与生物之间的协同、拮抗等作用,很难对环境因 子与生物之间的作用方式进行“量一效”关系分 析,即便利用室内实验协助分析特定环境压力下 底栖动物的动态效应,目前也很难确定环境因子 与底栖生物动态参数之间的对应关系D2]。本文 调查了底层水温、底层盐度和海水深度3个环境 因子,未发现群落结构与环境因子显著相关,在 今后的调查中,将尝试在不同空间尺度下环境因 子的监测与研究,探索大型底栖动物在环境压力 下的响应机理。另外,由于现场调查条件所限, 本研究仅局限于以上3个环境因子的相关性分 析,缺少更深层次的理化环境因子分析,难以全 面地将生物现象与物理过程结合起来分析,希望 能在今后的调查研究工作中加以改进和深化。 为了更好地了解影响辽东湾大型底栖动物群落 长期变化的关键因素,还将进行长期、连续的数 据积累,以便进一步深人研究和分析。 致谢:感谢资源室全体成员在外业调查和室内生 物学鉴定过程中辛勤的付出,感谢审稿专家提出 的宝贵意见和建议! 参考文献: [1] 韩洁,张志南,于子山.渤海大型底栖动物丰度 和生物量的研究[J].青岛海洋大学学报,2001,31 (6):889—896. 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Key words:macrobenthos;community structure;seasonal variation:Liaodong Bay 

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