渤海湾近岸海域底栖动物生态学与环境质量评价研究
本研究课题以渤海湾近岸海域和潮间带为研究区域，于2003年7月，11月和2004年2月，5月连续四个季度对该研究区域的底栖动物和部分环境因子进行取样调查和测试研究。具体研究了大、小型底栖动物的生态学；测试了部分经济动物的生物质量和环境因子；首次利用大、小型底栖动物指示指标评价渤海湾海洋生态系统的健康状况，初步建立了渤海淤泥质海岸生境退化的诊断技术体系、生境退化的生物指示种或种群监测技术。具体研究结果如下：
1海洋生态环境因子研究
渤海湾底层水体中三种主要营养盐(硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐)在大多数站位超过海水一类水质标准，成为污染区。平面分布特点基本是近岸区高于远岸海域，高值区位于河口和养殖区近岸海域，低值区为远离海岸带的海域。从季节上看，春季污染较重，夏季最轻，秋季微升。三航次22个站位油类检出率100％，超标率近60％，从平面分布上看，河口和近岸高于远岸，从季节变化看，秋季＞春季＞夏季。六种主要重金属中有Zn、Pb、Hg三种超标严重。本研究海域沉积物类型为粘土质粉砂；沉积物中叶绿素a和脱镁叶绿酸a含量从垂直分布上看，表层(0～2cm)比底层(2～5cm)的含量高；从平面分布上分析，近岸含量要低于远岸站位的含量；季节变化：夏季＞秋季＞冬季＞春季；有机物分布趋势为近岸高于远海，在夏季含量较高，在春季较低。沉积物的含水量差异也较小；重金属中的Zn、Cr、Hg在所有的调查站位中均超标，Pb在A9、A10、A15三站位超标，Cd在A5站位超标。
2大型底栖动物生态学研究
本次调查共获取大型底栖动物物种149种，四个季节的总平均丰度、生物量和生产量分别是618inds./m2、27.62gw.w./m2和1.33gAFDW/m2a。其中夏季航次中平均丰度、生物量和生产量分别是375inds./m2、56.18gw.w./m2和2.54gAFDW/m2a；秋季为483inds./m2、36.02gw.w./m2和1.77gAFDW/m2a；冬季是719inds./m2、10.93gw.w./m2和0.58gAFDW/m2a；春季894inds./m2、7.34gw.w./m2和0.41gAFDW/m2a。丰度的季节变化是春季＞冬季＞秋季＞夏季；生物量的季节变化为夏季＞秋季＞冬季＞春季。若按渤海湾面积为1.5万平方公里计算，其大型底栖动物的总次级生产量约为2万吨AFDW/a。
通过对大型底栖动物的多样性分析发现，各航次种群数量和优势种有季节的交替和变化。对各航次各站位进行的CLUSTER聚类分析得知，按群落结构相似性关系的远近，一般可将各站位分为近岸组，远岸组和中间组三组。四航次平均香农—威纳多样性指数(H')分别是春季2.64；夏季2.51；秋季2.70；冬季2.52；One-WayANOVA分析表明，其差异均未达到显著水平(p＞0.05)，即H'变化不明显，保持相对稳定。
大型底栖动物和沉积物与底层水体环境是密切相关的，其丰度、生物量和生产量主要与沉积物的叶绿素a和脱镁叶绿酸a，与水深和水体叶绿素a、含氧量等呈显著或极显著正相关；与油类、重金属等往往呈显著或极显著的负相关性；与其它因子呈正或负相关性，但未达到显著水平。大型底栖动物多样性主要与沉积物中叶绿素a和脱镁叶绿酸a，与水深和水体叶绿素、透明度等呈显著或极显著正相关；与油类、重金属、总碳、总氮和水体磷酸盐等往往呈显著或极显著的负相关性；与其它因子呈正或负相关性，但未达到显著水平。
大型底栖动物群落结构20几年来发生了一定的变化，造成这种变化的主要原因可能是：海域生态环境变迁；沉积物的扰动；高速的富营养化进程、渔业活动以及底栖动物捕食者的改变等。
3小型底栖动物生态学研究
本次渤海湾近岸海域调查研究共鉴定出小型底栖动物11大类，从数量、多样性和生物量上看，自由生活海洋线虫和底栖桡足类都是小型底栖动物中最主要的两个类群，其丰度可达96％以上；四航次小型底栖动物平均丰度、生物量和生产量分别为夏季是570.4±143.5ind.10cm-2，313.5±121.5μgdtyw.10cm-2和2821.8±1097.7μgdtyw.10cm-2·a-1；秋季为489.4±125.3ind.10cm-2，280.2±107.6μgdtyw.10cm-2和2521.8±968.7μgdtyw.10cm-2·a-1；冬季是653.8±146.2ind.10cm-2，369.0±117.2μgdtyw.10cm-2和3321.1±1054.8μgdtyw.10cm-2·a-1；春季为762.5±187.7ind.10cm-2，488.2±204.1μgdtyw.10cm-2和4394.1±1836.5μgdtyw.10cm-2·a-1。在数量、生物量和生产量的动态变化上，有着相似的变化规律。
各航次各站位总小型底栖动物的丰度、生物量和生产量均与水深和水层叶绿素呈显著正相关性(p＜0.05)；与沉积物中叶绿素a和脱镁叶绿酸a为极显著相关(p＜0.01)；与油和Pb、Cu、T-Cr、As、Hg、Zn等重金属以及悬浮物、水体透明度和沉积物粒径呈负相关性；造成小型底栖动物密度、生物量和生产量变动的原因可能与渤海湾本身的环境污染和部分大型底栖动物对小型底栖动物的捕食调节等有关。
4渤海湾生态环境的监测评价研究
用底栖动物来监测和评价海洋生态环境质量的优劣有很大的优势，尽管各种评价手段都有其缺限，但都能从不同角度反映出同一渤海湾海洋环境的基本情况。对天津生态调查区生物体质量的分析结果评价可知：该调查区生物体铜含量超标严重，为主要污染因素；生物体内石油烃也有超标现象。通过大型底栖动物各主要类群组成百分比高低和耐受性种和敏感种类的消长情况，可初步判定海洋环境污染程度的高低。结果发现春、冬季的污染较夏、秋季重，近岸站位较远岸站位污染重，出现棘皮动物的往往属于清洁区。应用丰度/生物量比较曲线(ABC曲线)、香农—威纳多样性指数(H')和N/C指数均能够反映渤海湾生物群落的健康状况。综合分析发现，污染程度或受干扰程度由近岸至远岸有明显递减的趋势，A11站位最为清洁，A5、A9和A20受污染程度或受干扰程度较重，其它站位彼此互有高低。
总之，渤海作为我国的四大海区之一，也是我国最早开展海湾生态系统研究的典型海湾之一，其研究成果对于我国海洋生态学研究具有重要意义。对渤海湾底栖动物生态学的研究不仅能为评估渤海湾生态系统健康状况提供理论依据，而且还是科学管理和利用大型底栖动物资源的基础，对于了解底栖生物群落的动态变化，监测渤海湾内的环境变迁，以及探索渤海湾资源的可持续利用都具有重要意义。同时，本研究和《渤海碧海行动计划》的实施有机结合，研究成果将对渤海的生态环境质量改善提供有利的技术支持，所获得的海岸带生境退化的诊断、监测技术可直接为海岸带环境保护和政府管理决策服务。
本课题得到了国家高技术研究发展计划(863计划)资源环境技术领域环境污染防治技术主题的资助，是课题“渤海典型海岸带生境修复技术”的子课题(课题号：2002AA648010)。
底栖动物;环境质量;生态学;渤海湾;渤海;近岸海域
中国海洋大学
博士
生态学
唐学玺
2005
中文
P722.4;S963.215;X82
184
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）