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夏、秋季南黃海小型底棲動物空間分布格局及其環境影響因素

2023-01-12 09:02宋遠柳劉曉收
海洋學報 2023年1期
關鍵詞:粉砂黃海水深

宋遠柳 ,劉曉收 *

( 1. 中國海洋大學 海洋生命學院,山東 青島 266003;2. 中國海洋大學 海洋生物多樣性與進化研究所,山東 青島 266003)

1 引言

黃海是位于中國大陸和朝鮮半島之間的半封閉陸架淺海。黃海西北部與渤海相連,南部與東海相連,地形從海岸向外傾斜[1]。由于其自然地理環境,它通常被分為兩部分,沿山東半島成山角到朝鮮長山串的連線將其分為南黃海和北黃海。南黃??偯娣e超過30×104km2,位于31°45′~38°00′N,119°~127°E之間,與東海大陸架相連,是世界上最大的大陸架地區之一[2]。南黃海的地形分布具有明顯的梯度。同時,在每年的夏半年(4-10月),南黃海海域出現南北跨度5個緯度,東 西 跨 度4個 經 度(33°43′~38°45′N,121°15′~125°05′E)的低溫水體,這種獨特的水文現象被稱為“黃海冷水團”[3-6]。

小型底棲動物是指在分選時能通過0.5 mm孔徑的網篩但被0.042 mm或0.031 mm孔徑的網篩所截留的后生動物[7-9]。在本研究中使用的為0.031 mm孔徑的網篩,因為許多成熟的小型底棲動物在0.031 mm的網篩上仍有保留[10]。小型底棲動物通過消耗溶解的有機碳、攝食初級生產者和細菌,在碳轉移、物質循環中發揮著關鍵作用[11-14]。研究小型底棲動物對了解生態系統的功能、可持續性和復原力具有至關重要的意義[15-16]。此外,小型底棲動物在環境監測中也起著重要作用,近年來小型底棲動物的污染生物學受到了廣泛關注,國內外許多專家提出了利用小型底棲動物類群種類變化和線蟲橈足豐度比的變化作為環境監測的方法[17-19]。

國際上對于陸架水域小型底棲動物的研究較多[20-23]。我國對于北黃海[24-25]和南黃海[2,26-33]海域小型底棲動物的研究已有一定的成果。上述研究表明,南黃海小型底棲動物豐度呈現“近岸低、中部高、外海低”的分布特征[2,26,28],小型底棲動物主要分布于沉積物表層,水深、溫度、鹽度、沉積物粒度、葉綠素a含量、脫鎂葉綠酸含量、有機質含量、含水量等環境變量對南黃海小型底棲動物分布均可產生影響[2,26-32],且小型底棲動物在淺海生態系統的能量流動中占有十分重要的地位[26-28]。

本研究在上述對南黃海小型底棲動物調查研究的基礎上,旨在探討小型底棲動物在時空分布上是否存在差異。利用統計學方法,結合各種環境因子對南黃海小型底棲動物的類群組成、豐度及生物量進行了研究,探討小型底棲動物的時空變化及其影響因素,為海洋生態系統結構和功能研究提供參考資料。

2 材料與方法

2.1 研究海域與站位

本次研究分別于2020年8月和11月對南黃海海域(35.00°~36.26°N,120.89°~122.90°E)進行了采樣調查,其中夏季共設置10個采樣站位(站位編號為15、17、19、22、24、27、28、31、33、43);秋季共設置13個采樣站位(站位編號為15、17、18、19、20、22、24、26、27、28、30、33、39),每個站位分別取3個重復樣,以-1、-2、-3區分(夏季19、27號站位包括兩個重復樣)。研究站位見圖1。

圖1 南黃海夏、秋季小型底棲動物調查站位Fig. 1 The sampling sites of meiofauna in the southern Yellow Sea in summer and autumn

2.2 取樣方法

現場調查依據《海洋調查規范》進行,使用內徑為2.9 cm的取樣管(由塑料注射器改裝而成),從未受擾動的表面積為0.05 m2的箱式采泥器中隨機取3個重復樣,芯樣長8 cm,取出后立即按0~2 cm、2~5 cm和5~8 cm分層分別裝入250 mL塑料瓶中,加入4%中性甲醛溶液固定保存,用于分析小型底棲動物的類群組成和數量。刮取表層沉積物裝入封口袋中,立即冷凍避光保存(-20℃),用于沉積物葉綠素a含量、有機質含量及粒度分析。其他環境因子由溫鹽深儀(CTD)現場測定,包括水深、底層水溫和底層水鹽度等。

2.3 室內分析

加入3~5 mL質量分數為1‰虎紅溶液于小型底棲動物樣品中,混合均勻,染色24 h后將樣品轉移到0.5 mm和0.031 mm孔徑組成的雙層套篩中,用自來水清洗至水流變清。將0.031 mm孔徑網篩上的樣品用Ludox-TM溶液(比重為1.15 g/cm3)沖洗至100 mL離心管中,1 800 r/min離心10 min,收集上清液,重復離心3次。將3次離心后獲得的上清液倒入0.031 mm孔徑的網篩上,用自來水沖洗掉Ludox-TM溶液,并將樣品轉移至劃線培養皿中。在解剖鏡下將后生小型底棲動物挑出,按照類群分開裝瓶并計數,并使用4%的中性甲醛溶液將其保存在5 mL玻璃樣品瓶中。

沉積物有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸(K2Cr2O7-H2SO4)氧化法測定。葉綠素a(Chla)和脫鎂葉綠酸(Pha)含量用熒光儀(Triology, Turner,美國)測定。沉積物中值粒徑使用激光粒度分析儀(Mastersizer 3000,Malvern, 英國)測定。

2.4 數據處理與分析

小型底棲動物豐度單位為ind./(10 cm2),表示每10 cm2中所含的小型底棲動物個數。小型底棲動物生物量為干質量生物量,其估算采用各類群豐度值乘以相應類群的平均個體干質量經驗值的方法[28],單位為 μg/(10 cm2),其中不同類群的小型底棲動物平均干質量參照前人研究成果[33-36]。表1為小型底棲動物各類群的個體平均干質量。

表1 小型底棲動物各類群的個體平均干質量Table 1 Individual average dry weight of different meiofauna groups

應用 ArcGIS 10.2繪制采樣站點圖。應用SPSS 25.0軟件對所得的生物數據和環境因子數據進行差異性檢驗,并對生物數據及各環境因子進行Pearson相關性分析。應用PRIMER 7.0軟件進行多元統計分析。對環境因子進行主成分分析(PCA),分析環境相似度;對小型底棲動物群落進行非度量多維度分析(nMDS),并利用PERMANOVA檢驗組間差異顯著性;用BIOENV分析連接環境和生物矩陣,分析環境因子對小型底棲動物類群組成的影響。

3 結果

3.1 環境因子

南黃海研究區域環境因子如表2所示。夏季采樣站位的平均水深為47.1 m,水深分布狀況呈現梯度加深的趨勢,可劃分為3個梯度,30 m以淺(33號、43號站位)、30~60 m(15號、17號、27號、28號、31號站位)、60 m以深(19號、22號、24號站位)。平均底層水溫度為12.91℃;平均底層水鹽度為32.37;中值粒徑平均值為0.022 mm;葉綠素a含量平均值為0.37 μg/g;脫鎂葉綠酸含量平均值為1.54 μg/g;有機質含量平均值為1.63%。

表2 南黃海海域夏、秋季調查站位環境因子Table 2 Environmental factors at the sampling sites in the southern Yellow Sea in summer and autumn

秋季采樣站位的平均水深為52 m,水深分布狀況同樣呈現梯度加深的趨勢,可分為3個梯度,30 m以淺(33號、39號站位)、30~60 m(15號、17號、18號、26號、27號、28號、30號站位)、60 m以深(19號、20號、22號、24號站位)。平均底層水溫度為14.46℃;平均底層水鹽度為32.18;中值粒徑平均值為0.125 mm;葉綠素a含量平均值為0.26 μg/g;脫鎂葉綠酸含量平均值為1.39 μg/g;有機質含量平均值為1.86%。

夏、秋季南黃海研究區域沉積物類型共有5種,夏季各站位沉積物類型為4種,分別為粉砂質砂、砂-粉砂-黏土、黏土質粉砂和砂質粉砂,其中砂-粉砂-黏土為沉積物優勢類型,有6個站位沉積物屬于這一類型。秋季各站位沉積物類型為3種,分別為粉砂質砂、黏土質粉砂和砂,其中粉砂質砂為沉積物優勢類型,有10個站位沉積物屬于這一類型。

南黃海夏、秋季采樣站位環境因子的主成分分析(PCA)如圖2所示。PC1和PC2軸累計可解釋環境變異度的66%,沿PC1軸從左至右,代表粉砂-黏土含量和底溫的增加,中值粒徑、含水量、有機質含量、葉綠素a含量、脫鎂葉綠酸含量、水深和底鹽的降低;沿PC2軸由上至下,代表中值粒徑、水深和底溫的增加,粉砂黏土含量、含水量、有機質、葉綠素a含量、脫鎂葉綠酸含量和底鹽的降低。PCA反映了環境變量的時空差異,在PC1軸上,空間差異主要體現在水深、底溫和底鹽。在PC2軸上,夏、秋季站位呈季節分離,中值粒徑、脫鎂葉綠酸含量、葉綠素a含量和粉砂黏土含量與PC2軸高度相關,是引起環境因子季節差異的主要因素。對夏、秋季各站位環境因子進行獨立樣本t檢驗,結果顯示南黃海沉積物的中值粒徑和粉砂黏土含量季節差異極顯著(p<0.01),其表現為夏季中值粒徑值較小而粉砂黏土含量較高。

圖2 南黃海調查站位夏、秋季環境因子主成分分析Fig. 2 Principal component analysis of environmental factors at the sampling sites in the southern Yellow Sea in summer and autumn

3.2 小型底棲動物

3.2.1 小型底棲動物的類群組成、豐度和生物量

共鑒定出小型底棲動物類群15個(表3),包括自由生活海洋線蟲(Nematoda)、底棲橈足類(Copepoda)、端足類(Amphipoda)、枝角類(Cladocera)、原足類(Tanaidacea)、輪蟲類(Rotifera)、等足類(Isopoda)、雙殼類(Bivalvia)、海螨類(Halacaroidea)、動吻類(Kinorhyncha)、渦蟲類(Turbellaria)、多毛類(Polychaeta)、介形類(Ostracoda)、漣蟲(Cumacea)和其他類。海洋線蟲為最優勢類群,在兩個航次中分別占小型底棲動物總豐度的75.6%和84.6%。其次為底棲橈足類,豐度占比分別為13.1%和5.8%。

表3 南黃海海域夏、秋季小型底棲動物各類群豐度和生物量Table 3 Abundance and biomass of each meiofaunal group in the southern Yellow Sea in summer and autumn

夏季小型底棲動物的平均豐度為(514.9±32.1)ind./(10 cm2)。如圖3a所示,22號站位豐度最低,為275.2 ind./ (10 cm2);33號站位豐度最高,為923.5 ind./ (10 cm2)。小型底棲動物豐度呈現出從近岸至外海隨水深增加先增加后減小的趨勢。對夏季不同水深的小型底棲動物豐度進行單因素方差分析,結果顯示,夏季小型底棲動物豐度在不同水深間差異顯著(p<0.05),水深大于60 m的水域線蟲豐度顯著降低(p<0.05)。

秋季小型底棲動物的平均豐度為(350.8±30.7)ind./ (10 cm2)。如圖3b所示,27號站位豐度最低,為91.4 ind./ (10 cm2);30號站位豐度最高,為1 171.9 ind./ (10 cm2)。秋季30號站位小型底棲動物豐度遠高于該季節平均豐度,若將秋季30號站位去除,則豐度呈現隨著水深增加逐漸減小的趨勢。對秋季不同水深的小型底棲動物豐度進行單因素方差分析,結果顯示,秋季小型底棲動物豐度在不同水深間差異不顯著(p>0.05)。

圖3 南黃海夏季(a)、秋季(b)小型底棲動物豐度分布Fig. 3 Distribution of meiofaunal abundance in the southern Yellow Sea in summer (a) and autumn (b)

對夏、秋季小型底棲動物豐度進行獨立樣本t檢驗,結果顯示小型底棲動物豐度無顯著季節差異(p>0.05)。將秋季30號站位去除后再次進行獨立樣本t檢驗,結果顯示小型底棲動物豐度存在極顯著季節差異(p<0.01)。

夏季小型底棲動物的平均生物量為(651.7±98.0)μg/(10 cm2),最 高 值 出 現 在28號 站 位,為1 050.8 μg/(10 cm2)。秋季小型底棲動物的平均生物量為(589.2±37.1)μg/(10 cm2),最高值出現在30號站位,為1 261.9 μg/(10 cm2)。對夏秋季小型底棲動物生物量進行獨立樣本t檢驗,結果顯示小型底棲動物生物量無顯著季節差異(p>0.05)。

3.2.2 小型底棲動物群落結構

對南黃海夏、秋兩季小型底棲動物群落結構進行非度量多維標度(nMDS)分析,結果如圖4所示。夏、秋季站位各自聚集,具有季節區分性。PERMANOVA檢驗結果顯示,小型底棲動物群落結構在季節間存在極顯著差異(p<0.01)。引起差異的主要類群為海洋線蟲(p<0.05)和橈足類(p<0.01),枝角類、輪蟲類、海螨類和其他類群也存在顯著的季節差異,但同質性檢驗顯示,該差異可能是由組內分布不均勻引起。

圖4 南黃海海域夏、秋季小型底棲動物群落結構非度量多維標度Fig. 4 Non-metric multidimensional scaling plot for meiofauna community structure in the southern Yellow Sea in summer and autumn

對夏、秋兩季不同水深的小型底棲動物群落結構分別進行非度量多維標度(nMDS)分析,結果如圖5、圖6所示。在夏季站位中,水深不大于30 m和水深為30~60 m的站位較為聚集,水深大于60 m的站位則較為分散。秋季站位不同水深則沒有顯著聚集。PERMANOVA檢驗結果顯示,夏季小型底棲動物群落結構在各水深梯度之間存在極顯著差異(p<0.01),差異表現在水深大于60 m與其他水深梯度之間(p<0.01),秋季小型底棲動物群落結構在各水深梯度之間無顯著差異(p>0.05)。

圖5 南黃海海域夏季不同水深的小型底棲動物群落結構的非度量多維標度Fig. 5 Non-metric multidimensional scaling plot for different depth meiofauna community structure in the southern Yellow Sea in summer

圖6 南黃海海域秋季不同水深的小型底棲動物群落結構的非度量多維標度Fig. 6 Non-metric multidimensional scaling plot for different depth meiofauna community structure in the southern Yellow Sea in autumn

3.2.3 小型底棲動物的垂直分布

南黃海海域夏季和秋季調查站位小型底棲動物垂直分布如圖7a、圖7b所示。夏季小型底棲動物分布在沉積物0~2 cm、2~5 cm和5~8 cm的比例分別為53.3%、26.1%和20.6%。秋季小型底棲動物分布在沉積物0~2 cm、2~5 cm和5~8 cm的比例分別為49.8%、29.9%和20.3%。夏、秋季接近一半及以上的小型底棲動物分布于沉積物表層0~2 cm。對小型底棲動物垂直分布進行獨立樣本t檢驗,結果顯示夏季和秋季小型底棲動物垂直分布無顯著差異(p>0.05),表明小型底棲動物沒有表現出顯著的垂直遷移。

圖7 南黃海夏(a)、秋季(b)調查站位小型底棲動物豐度在沉積物中的垂直分布Fig. 7 Vertical distribution of meiofaunal abundance in sediment in the southern Yellow Sea in summer (a) and autumn (b)

3.2.4 線蟲和橈足類豐度比值(N/C比值)

南黃海夏、秋季海洋線蟲和橈足類豐度之比(N/C比值)見表4。其中夏季N/C比值變化較小,平均為6.7,24號站位N/C比值最低,為1.3;43號站位N/C比值最高,為15.4。秋季N/C比值變化較大,平均為19.07,其中39號站位N/C比值最低,為6.2;22號站位N/C比值最高,為52.8。

表4 南黃海海域海洋線蟲和橈足類豐度之比Table 4 Ratios of abundance of nematodes to copepods in the southern Yellow Sea

3.3 小型底棲動物與環境因子的關系

BIOENV分析結果顯示(表5),沉積物中值粒徑(Md)、含水量(W)這兩個環境變量組合能夠最好地解釋小型底棲動物群落結構,其相關系數為0.424;其次為中值粒徑(Md)、含水量(W)和有機質含量(OM)組合,其相關系數為0.419。對群落結構影響最大的單個環境因子為沉積物中值粒徑,相關系數為0.286。Pearson相關性分析顯示(表6),小型底棲動物豐度與水深呈顯著負相關(p<0.05),與沉積物含水量呈極顯著負相關(p<0.01);生物量與沉積物含水量呈顯著負相關(p<0.05)。去除秋季30號站位進行Pearson相關性分析顯示,小型底棲動物豐度與粉砂黏土含量呈顯著正相關(p<0.05),與中值粒徑呈顯著負相關(p<0.05),與沉積物含水量呈極顯著負相關(p<0.01);生物量與沉積物含水量呈極顯著負相關(p<0.01)。

表 5 南黃海夏、秋季小型底棲動物與環境因子的BIOENV分析Table 5 Results of BIOENV analysis between meiofaunal assemblage and environmental factors in the southern Yellow Sea in summer and autumn

表6 南黃海夏、秋季小型底棲動物豐度、生物量與環境因子的相關分析結果Table 6 Results of correlation analysis between abundance and biomass of meiofauna and environmental factors in the southern Yellow Sea in summer and autumn

4 討論

4.1 小型底棲動物豐度、群落結構的季節差異及其主要影響因子

已有研究報道表明,季節是造成小型底棲動物差異的主要原因[37-39]。本研究中南黃海夏季小型底棲動物的平均豐度高于秋季,但不構成顯著的季節差異。由于秋季30號站位小型底棲動物豐度大于1 000 ind./(10 cm2),遠高于該季節平均豐度和其他站位。若將秋季30號站位這一異常站位去除后,小型底棲動物豐度呈極顯著季節差異(p<0.01),夏季的豐度高于秋季。Pearson相關性分析顯示,去除秋季30號站位后小型底棲動物豐度與粉砂黏土含量呈顯著正相關,與中值粒徑呈顯著負相關。對夏、秋季各站位環境因子進行獨立樣本t檢驗,結果顯示南黃海的中值粒徑和粉砂黏土含量呈極顯著的季節差異(p<0.01)。與夏季相比,秋季站位的沉積物粒徑相對于夏季的較高。研究表明,南黃海表層沉積物粒度分布的季節變化主要受環流系統的影響[40-42]。盧健和李安春[40]曾報道,南黃海沿岸水深較淺的海域(水深小于30 m),主要受近岸波浪和潮流的影響,秋季水動力增強,沉積物的粒度組成中粗粒成分增加。由春季至秋季,南黃海中西部區域由主要受黃海冷水團控制轉變為主要受黃海沿岸流的影響[40-41],同時從北黃海輸送到南黃海的黃河輸沙量在秋季達到最大值[42]。由于水動力增強,表層沉積物中砂和粉砂含量有所增加,而黏土含量降低,中值粒徑相對變粗[40-42]。

南黃海夏、秋兩季小型底棲動物群落結構存在極顯著季節差異。研究表明,小型底棲動物的分布受到多種因素的影響,如水深、沉積物粒度、葉綠素a含量、有機質含量等[43-44]。結合BIOENV分析,中值粒徑、含水量和有機質含量是較好解釋小型底棲動物群落結構的環境因子組合。沉積物中值粒徑的大小決定了小型底棲動物生存空隙的大小以及可利用的有機碎屑量,細砂沉積物通常含有較高含量的營養物質,進而可能促進優勢類群海洋線蟲豐度及類群多樣性增加[45-47]。本研究南黃海夏季沉積物砂質較細,可能更利于第一優勢類群線蟲的生存。同時,夏季葉綠素a含量較高,能夠為小型底棲動物提供充足的食物來源,導致小型底棲動物群落結構在季節間產生差異。

夏季小型底棲動物豐度和群落結構在不同水深之間存在顯著差異,差異主要表現在水深大于60 m與其他水深梯度之間,而秋季小型底棲動物豐度和群落結構在不同水深之間則無顯著差異。夏季小型底棲動物在不同水深梯度間的差異可能是受到了黃海冷水團影響。黃海冷水團在夏初處于鼎盛期,隨著遠離近岸,底溫逐漸降低,底鹽逐漸增加,冷水團中央為低于10℃的冷水[5]。根據水深、溫度、鹽度及關于黃海冷水團的水文資料[4-5,48]可知,本研究中夏季60 m以深的站位靠近中央冷水團,受到中央冷水團的影響,小型底棲動物豐度和群落結構在不同水深之間存在顯著差異。研究表明,黃海冷水團中心站位小型底棲動物數量明顯較低,推測影響小型底棲動物分布的主要因素是冷水團沉積物有機質含量[30-31]。黃海冬季冷水沉降、黃海暖流的加入和黃海表面夏季環流形成的漩渦,形成了冷水團區域獨特的沉積環境[5,48-49],而不同的生境類型決定了小型底棲動物類群的分布特點[31,50-51]。

4.2 南黃海小型底棲動物豐度的長周期變化特征及影響因素

本研究與歷史資料的對比見表7。本研究中,海洋線蟲和橈足類分別為第一和第二優勢類群,這與歷史研究結果相同[2,26-32],海洋線蟲一直為南黃海海域小型底棲動物的最優勢類群。

表7 南黃海小型底棲動物歷史數據對比Table 7 Comparison of historical data of meiofauna in the southern Yellow Sea

本研究中,兩個航次小型底棲動物的總平均豐度與2007年冬季小型底棲動物平均豐度相似[2],但低于其他年份的研究[26-32],豐度由2000年6月(809.3±407.4)ind./(10 cm2)下 降 為2020年8月(514.9±32.1)ind./(10 cm2)和11月(350.8±30.7)ind./(10 cm2),小型底棲動物的類群數量也低于之前的研究[2,26-32],這可能與各研究采樣的時間、站位的分布不同等因素有關。本研究沉積物中值粒徑相比于其他研究較高,夏季站位沉積物類型主要為砂-粉砂-黏土,秋季站位沉積物類型主要為粉砂質砂。與南黃海小型底棲動物歷史研究相比較,南黃海海域沉積物中值粒徑呈現波動并略有增大[2,26-32],說明沉積物顆粒大小呈現一定的增大趨勢。沉積物底質的變化會影響沉積物中有機質的含量,相關研究表明,沉積物中有機質的含量一般隨著沉積物顆粒的粗化而減小[52]。小型底棲動物食物來源減少,導致了小型底棲動物豐度下降,但南黃海海域沉積物底質變化對小型底棲動物造成的其他影響尚需進一步的數據支持及更深入的研究。

葉綠素a含量可代表研究海域的初級生產力。初級生產力是最基本的生物生產力,是海域生產有機物的基礎[52]。沉積物中葉綠素a含量是小型底棲動物的重要食物來源并能反映底質環境狀況的好壞,脫鎂葉綠酸(Pha)含量的高低則反映了沉積物中已死亡及沉降的藻類多寡[30,38]。周紅等[53]曾報道,食物的缺乏被看作是小型底棲動物豐度減小最重要的原因。與南黃海海域其他研究相比,本研究中,沉積物葉綠素a含量平均值低于其他研究,沉積物有機質含量平均值與張艷等[29]、王家棟等[30]的結果相近,但低于其他人的研究結果[26-28,31-32]。因此,沉積物葉綠素a含量及有機質含量的減小是引起南黃海小型底棲動物豐度變化的重要因素。

4.3 N/C比值在沉積環境有機污染監測上的應用

Raffaelli和Mason[54]根據底棲橈足類對有機質污染比較敏感,而海洋線蟲對有機質污染耐受力較強的特點,提出利用海洋線蟲和橈足類豐度比值(N/C比值)來評估某一海域的有機質污染程度這一方法[55]。

根據海洋線蟲和底棲橈足類對適宜環境的要求和對有機質污染的耐受力不同,已有很多研究將海洋線蟲(N)與橈足類(C)的豐度之比作為指示海洋環境有機質污染程度的指標[43-44,55]。這一比值因使用簡單,無需復雜的分類鑒定,因此廣泛應用于海洋環境監測中[55]。通常,N/C比值小于50,表示海域正常;50~100,表示海域富營養化;大于100,表示海域為有機質污染區。根據這一標準可知,2000-2020年南黃海海域未受到有機質污染(表7)。表4顯示,本研究夏季所有站位和秋季站位(除22號站位)N/C比值均小于50,顯示海域未受到污染。在自然環境中,小型底棲主要類群(線蟲和橈足類)的豐度與沉積物的粒徑、有機質含量、食物來源、季節、溫度和自身繁殖等因素有關[17],采用N/C比值對環境狀況進行評價過于片面[55]。Warwick[56]根據沉積物類型和小型底棲生物的營養動力學提出了更為細致的劃分,即泥質沉積物中N/C比值大于40,砂質沉積物中N/C比值大于10,即表明環境受到有機質污染。本研究夏季站位底質類型大多為砂-粉砂-黏土,N/C比值平均為6.7;秋季站位底質類型大多為粉砂質砂,接近于砂質沉積物,N/C比值平均為19.07,根據Warwick[56]的標準判斷,該海域夏季未受到有機污染,秋季受到一定程度的有機污染。

應用大型底棲動物對同一區域進行環境評價,結果顯示南黃海夏季和秋季環境評價總體處于良好狀態,秋季的環境質量較優于夏季[57],這與利用N/C比值進行評價結果不一致。由于本文只測定了沉積物有機質含量,沒有對其他有機污染物進行測定,無法對南黃海海域環境質量進行準確的評價。在評價生態環境時,應從多個角度進行考量,對于應用N/C比值評價環境質量還需要進一步的研究。

5 結論

(1)2020年夏季和秋季對南黃海的調查研究共發現小型底棲動物類群15個,包括自由生活海洋線蟲、底棲橈足類、端足類、枝角類、原足類、輪蟲類、等足類、雙殼類、海螨類、動吻類、渦蟲類、多毛類、介形類、漣蟲和其他類。自由生活海洋線蟲為小型底棲動物的最優勢類群。

(2)在季節分布上,南黃海夏、秋季小型底棲動物的豐度和群落結構存在顯著差異,其中夏季小型底棲動物的平均豐度為(514.9±32.1)ind./(10 cm2),顯著高于秋季。沉積物粒徑是影響小型底棲動物豐度和群落結構季節差異的重要因素。其次,水動力通過選擇性沉積不同粒徑的沉積物,對小型底棲動物的季節分布也產生了一定的影響。

(3)在空間分布上,夏季小型底棲動物的豐度和群落結構在不同水深梯度間存在顯著差異,其中豐度呈現出從近岸至外海先增加后減小的趨勢。黃海冷水團可能是影響其分布的重要因素。秋季小型底棲動物的豐度和群落結構在不同水深梯度間則無顯著差異。

(4)與南黃海以往研究相比,本研究小型底棲動物的豐度較低。調查時間、站位分布以及沉積物葉綠素含量、有機質含量的不同可能是主要原因。海洋線蟲橈足類比值(N/C比值)結果顯示,該海域夏季未受到有機污染,而秋季受到一定程度的有機污染。這與相同海域的大型底棲動物評價結果不一致,因此應用N/C比值來評價海洋環境質量還需進一步探討。

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