长江口及其邻近海域小型底栖生物群落结构和多样性研究
本文利用2003年6月和2004年9月在长江口外及其邻近海域36个站位所采集的未受扰动的沉积物样品，对长江口及其邻近海域小型底栖生物的环境，小型底栖生物的数量，自由生活海洋线虫的群落结构，多样性和分类学进行了研究。本文系对长江口外海域小型底栖生物群落结构及多样性的首次系统研究。同时还就线虫群落对台风扰动和缺氧(Hypoxia)/无氧(Anoxia)生境的适应及耐受过程进行了初探，以期解释台风扰动和缺氧／无氧生境线虫群落结构的变化。研究结果如下：
研究海域沉积物以粘土质粉砂(YT)和粉砂质粘土(TY)为主。沉积物粒度参数受长江径流的影响较为显著；在不同航次，因长江径流量的不同沉积物粒度参数发生了一定的变化。沉积物粒级和组分又影响着该海域沉积物有机质和叶绿素a的含量和分布。在2003年6月航次，沉积物叶绿素a(Chl-a)、脱镁叶绿酸(Pha-a)和有机质含量高，分别为2.469±0.565mg/Kg，5.656±0.899mg/Kg和8.09％±2.00％。2004年9月航次，沉积物Chl-a和Phal-a含量也较高，与2003年航次无显著的差异(1.784±0.525mg/Kg和5.689±1.761mg/Kg)：但有机质含量明显降低，约为2003年航次的1/10(0.92％±0.41％)。Pearson's相关分析表明，沉积物Chl-a、Pha-a和有机质含量等不仅与沉积物粒度参数相关，也与水深，底层水温，底层盐度等具有不同程度的相关性(P<0.01或0.05)。因此，影响长江口及其邻近海域沉积物中Chl-a、Pha-a和有机质含量等小型底栖生物生活必需条件的因子有水深，底层水温，底层盐度，粉砂粘土含量和中值粒径等，但主要因子是沉积物粒度。
在研究海域，共鉴定出自由生活线虫(Nematoda)，底栖桡足类(Copepoda)，多毛类(Polychaeta)，介形类(Ostracoda)，双壳类(Bivalvia)，腹足类(Gastropoda)，腹毛类(Gastrotricha)，动吻类(Kinorhyncha)，涡虫类(Turbellaria)，海螨类(Halacaroidea)，寡毛类(Oligochaeta)，端足类(Amphipoda)，异足类(1hnaidacea)，等足类(Isopoda)，海蜘蛛(Pycnogonida)，涟虫类(Cumacea)，纽虫类(Nemertina)，轮虫类(Rotifera)，海参类(Holothuroidea)，海葵类 (Actiniaria)，缓步动物(Tardigrada)，昆虫类(Insecta)和其它类(Others)等 23个小型底栖生物类群。其中自由生活海洋线虫为最优势类群。200306和200409 航次小型底栖生物的平均生物量分别为1393±516.1μg dwt10cm<'-2>和753± 286.7μg dwt10cm<'-2>，2航次小型底栖生物各类群生物量差异极显著。Pearson's相 关分析显示，2航次小型底栖生物丰度、生物量与沉积物Chl-a、Pha-a含量显著 相关(P<0.01或0.05)。因此，Chl-a和Pha-a含量是控制长江口外海域小型底栖 生物数量分布的主要因素。小型底栖生物群落类群组成与环境因子的BIOENv 相关分析证明，夏季小型生物群落受水深、温度、_盐度、Chl-a和Pha-a的综合 影响：秋初却主要与沉积环境的粒级组分有关。引起2航次小型底栖生物分布及 类群组成差异的主要因素为沉积物粒级及组分的改变。
对2003年航次自由生活海洋线虫群落的研究表明，研究海域海洋线虫的平均丰度为1785±493.7ind.10cm<'-2>占小型底栖生物总丰度的90.6％。共鉴定出线虫263种或分类实体单元，分属119属，29科，3目。利用系统的多元统计分析技术可以将该海域线虫划分为3个群落：河口低盐群落，近岸低含氧区群落和杭州湾以南近岸群落。河口低盐群落，沉积环境以低盐为主要特点，线虫群落以HalalalmuS、Daptonema和Metalinhomoeus属为优势，线虫丰度低，种类少，优势度高，多样性低。近岸低含氧区群落，以粉砂粘土含量高的粉砂质粘土和粘土质粉砂为主，有大量陆源物质输入，底层溶解氧值低于1mg/L，并大量出现了耐缺氧线虫属勋Sabatieria。该群落以Daptonema、Cobbia、Sabatieria等属为优势，线虫丰度高，种类丰富，优势度低，多样性高。根据cLusTER聚类分析，该群落又可分为缺氧区群落(B1)和无氧区群落(B2)，其优势种各不相同。杭州湾以南近岸群落，受长江径流的影响最小，受台湾暖流影响较大，初级生产力相对较低，线虫群落以Cobbm、Terschellingia、Leptolaimus等属为优势。One-WavANOsIM检验证明3个群落在种类组成，优势种，营养结构及多样性上均表现明显不同。与环境因子的相关分析-BIOENV分析结果表明，沉积物叶绿素a和脱镁叶绿酸含量和分布及沉积物粒度是影响线虫群落结构的主要因素。对研究海域不同航次16个站位线虫群落结构的比较研究中，线虫群落丰度、多样性、年龄结构均没有发生显著的变化(ANOVA差异检验P>0.05)，但其种类组成、营养结构在不同航次(夏季航次和秋初航次)却有明显的不同。这意味着,研究海域线虫群落在夏季和秋冬季似乎拥有不同的线虫群落,本研究结果表现出由夏季群落向秋冬季群落演替的趋势。
通过对0308站位线虫对自然扰动一台风响应过程的研究发现,台风后线虫丰度及生物量迅速增加,并向深层分布,刮食型的线虫数量和优势度明显增加。自由生活海洋线虫以在丰度、生物量、垂直分布及营养类型比例上的变化来对台风进行及时响应,而在种类组成及多样性上的响应需要更长的时间来反应。有关线虫对台风的响应机理还需要更深入的研究。
本文还着重对长江口外低含氧区(溶解氧含量<1mg/L)小型底栖生物群落结构进行了初步研究。结果表明,根据环境因子可以将该低含氧区划分为无氧区(anoxia)和缺氧区(hypoxia)。限制长江口外低含氧区小型底栖生物丰度,尤其是线虫丰度的主要因子是Chl-a和Pha-a含量,而溶解氧是限制底栖桡足类丰度的主要因子。缺氧区和无氧区线虫优势种互不相同,划分为明显不同的无氧区群落和缺氧区群落(ANOSIM差异检验P<0.05)。缺氧区优势种为: Eumorpholaimus spl,Microlaimus spl,Filitonchus spl,Daptonema sp5和Dorylymopsis rabalaisi。无氧区优势种为:Cobbia spl,Dorylaimopsis rabaliasi,Daptonema sp3,Daptonema sp5和Sabatieria breviseta。同时,被广泛认为是耐无氧/缺氧条件的线虫种Sabatieria pulchra和Terschelligia spp.在无氧区丰度极高,表现了其耐无氧特性。但溶解氧并不是影响线虫群落结构的唯一因子。与环境因子的BIOENV相关分析表明,底层溶解氧,底层温度,Chl-a含量和沉积物中值粒径综合影响着低含氧区线虫群落营养结构及多样性。
研究海域鉴定了丽体线虫科(Comesomatidae)共11个属,其线虫丰度为总线虫丰度的15.9[％],仅次于隆唇线虫科(Xyalidae)。其中对Sabatieria属和Cervonema属7个线虫种进行了分类学研究,发现2个新种:Sabatieria varwickisp.n.,Sabatieria donghaiensis sp.n.;5个新记录:Sabatieria breviseta,Sabatieriaceltica,Sabatieria praedatrix,Sabateria pulchra和Cervonema deltensis。本文是对东海海洋线虫及丽体线虫科线虫的首次较为详细的描述。
小型底栖生物;海洋线虫;群落结构
中国海洋大学
博士
生态学
张志南
2006
中文
S963.215
197
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）