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玉环国家级海洋公园夏季潮间带大型底栖生物群落结构研究

王航俊 邹清 郜钧璋 刘亚林 姚炜民

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玉环国家级海洋公园夏季潮间带大型底栖生物群落结构研究

    作者简介: 王航俊(1987-), 男, 浙江东阳人, 工程师, 硕士, 主要研究方向为海洋底栖生物生态学, E-mail:wanghj@ecs.mnr.gov.cn;
  • 基金项目: 国家海洋局东海分局青年科技基金(201518)
  • 中图分类号: Q958

Study on the macrobenthic community structure of the intertidal zone in the Yuhuan National Marine Park in summer

  • 摘要: 通过2017年8月对玉环国家级海洋公园5条潮间带断面的调查分析,鉴定出潮间带大型底栖生物113种,其中软体动物38种,甲壳类和多毛类各25种,大型藻类11种,刺胞动物7种,其他生物7种。优势种为日本笠藤壶、条纹隔贻贝、鳞笠藤壶、俄勒冈外团水虱、火奴鲁玻璃钩虾、克氏旋鳃虫和豆形凯利蛤。平均栖息密度为3772 ind/m2,平均生物量为2853.32 g/m2;各断面Shannon-Wiener(H')多样性指数、Margalef丰富度指数(d)和Pielou均匀度指数(J)的平均值分别为1.89、1.30和0.48。与邻近其他海岛岩相潮间带大型底栖动物比较,玉环国家海洋公园的潮间带大型底栖动物种类数和生物量均处于较高水平,栖息密度处于中等水平。
  • 图 1  潮间带大型底栖生物调查断面

    Figure 1.  Sampling sections of intertidal macrobenthos in Yuhuan National Marine Park

    图 2  潮间带大型底栖生物平均栖息密度和平均生物量水平分布

    Figure 2.  Horizontal distribution of average abundance and average biomass of macrobenthic in the intertidal zones

    图 3  潮间带大型底栖动物的等级聚类

    Figure 3.  The dendrogram of macrobenthic in the intertidal zones

    表 1  潮间带大型底栖生物类群分布

    Table 1.  Distribution of macrobenthos groups in the intertidal zones

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    表 2  潮间带大型底栖动物优势种及其IRI优势度

    Table 2.  Dominant species and its dominance of intertidal macrozoobenthic

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    表 3  潮间带大型底栖生物栖息密度(ind·m-2)和生物量(g·m-2)的垂直分布

    Table 3.  Vertical distribution of macrobenthic abundance and biomass in the intertidal zones

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    表 4  潮间带大型底栖生物多样性指数

    Table 4.  The index of H′, d, J of macrobenthic in the intertidal zones

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    表 5  与邻近其他岩相海岛的大型底栖动物比较

    Table 5.  Contradistinction of macrobenthic in adjacent rock islands

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-19
  • 录用日期:  2018-07-04
  • 刊出日期:  2020-02-01

玉环国家级海洋公园夏季潮间带大型底栖生物群落结构研究

    作者简介:王航俊(1987-), 男, 浙江东阳人, 工程师, 硕士, 主要研究方向为海洋底栖生物生态学, E-mail:wanghj@ecs.mnr.gov.cn
  • 国家海洋局温州海洋环境监测中心站, 浙江 温州 325000
基金项目: 国家海洋局东海分局青年科技基金(201518)

摘要: 通过2017年8月对玉环国家级海洋公园5条潮间带断面的调查分析,鉴定出潮间带大型底栖生物113种,其中软体动物38种,甲壳类和多毛类各25种,大型藻类11种,刺胞动物7种,其他生物7种。优势种为日本笠藤壶、条纹隔贻贝、鳞笠藤壶、俄勒冈外团水虱、火奴鲁玻璃钩虾、克氏旋鳃虫和豆形凯利蛤。平均栖息密度为3772 ind/m2,平均生物量为2853.32 g/m2;各断面Shannon-Wiener(H')多样性指数、Margalef丰富度指数(d)和Pielou均匀度指数(J)的平均值分别为1.89、1.30和0.48。与邻近其他海岛岩相潮间带大型底栖动物比较,玉环国家海洋公园的潮间带大型底栖动物种类数和生物量均处于较高水平,栖息密度处于中等水平。

English Abstract

  • 潮间带是沿岸位于最大高潮线与最小低潮线之间的区域,是陆、海交汇处一个相当狭窄的生态交错区。潮间带生境复杂多样,且受到较大的物理和化学因素的交替影响,形成的潮间带生态系统也较复杂。大型底栖生物作为潮间带生态系统的重要组成部分,有着较高的生物多样性以及复杂的群落结构,一直受到潮间带生态学研究者的重视[1-2]

    玉环国家级海洋公园位于玉环市附近海域,海洋公园内的东侧海岛受到江浙沿岸流和台湾暖流的长期影响,其潮间带生物较邻近的沿岸海域复杂,具有较强的暖水性成分,因此生物群落结构多变[3]。然而迄今为止该海域的潮间带生物群落结构还未有详见的报道,仅有陈万东等[4]对披山海区的潮间带贝类开展了数量组成和生态特征研究。因此本研究利用玉环国家级海洋公园内5个海岛断面的潮间带调查资料分析其大型底栖生物群落结构,以期为潮间带资源保护和合理开发利用提供基础数据,并为海洋公园的科学管理提供决策依据。

    • 玉环国家级海洋公园是在玉环披山省级海洋特别保护区的基础上扩建而来,于2017年获得国家海洋局批复设立,以珍稀濒危海洋生物物种、经济生物物种及其生态环境保护为重点,海洋生态旅游开发为主的综合型海洋特别保护区。本研究以海洋公园内东侧的海岛为研究区域,该区域属于典型的亚热带季风气候区,受台湾暖流和浙江沿岸流的影响较大, 气候温和。潮汐类型为正规半日潮,根据坎门海洋站观测资料统计,累年平均潮位为388 cm,月平均潮差小;累年平均水温为18.3℃,月平均水温差异大;累年平均盐度为28.68,月平均盐度差异小。

    • 2018年8月22日—8月23日大潮汛期间,在玉环国家级海洋公园选择鸡山岛、大鹿岛、前山岛、披山岛和上浪珰岛5个岩相断面开展潮间带大型底栖生物调查采样(图 1)。每个断面设置3个站位(即高潮带、中潮带和低潮带),每个站位用25 cm×25 cm的定量框随机取4个样方,采集样方内的所有底栖生物;同时在定量样品站位附近广泛收集定性样品。采集样品于5%的福尔马林海水溶液中固定,带回实验室用0.01 g的扭力天平称量。对样品的处理、称重、鉴定和分析整理等,均按照《海洋调查规范》[5]进行。

      图  1  潮间带大型底栖生物调查断面

      Figure 1.  Sampling sections of intertidal macrobenthos in Yuhuan National Marine Park

    • 数据采用以下方法处理分析:

      Shannon-Wiener多样性指数 (Pi),Margalef丰富度指数d=(S-1)/log2N,Pielou均匀度指数J=H′/log2S。式中:Pi为第i种的个体数(ni)与总个体数(N)之比值;S为每站位所包含的总物种数。

      优势度IRI=(W+NF[6]。式中:W为相对生物量,即该物种的生物量占大型底栖生物总生物量的百分比;N为相对丰度,即该物种的个体数占大型底栖生物总个体数的百分比;F为出现频率,即该物种出现的样方数与总样方数之比的百分比。

      利用Primer V6.0软件对潮间带大型底栖动物进行聚类:聚类分析的数据经过原始丰度的平方根转换,利用群落的Bray-Curtis相似性系数矩阵计算。

    • 本研究海岛5条潮间带共采集和鉴定到大型底栖生物113种:其中软体动物为优势类群有38种,占比33.6%;其次是多毛类和甲壳类分别有25种,各占比22.1%;其它类群还有大型藻类11种,占比9.7%;刺胞动物7种,占比6.2%;纽形动物、苔藓动物分别2种,各占比1.8%;海绵动物、棘皮动物和昆虫分别1种,各占比0.9%。

      潮间带大型底栖生物组成:上浪珰岛种类数最多有73种,大鹿岛58种,披山岛56种,前山岛50种,鸡山岛最少,仅有29种。各潮间带断面的主要生物类群为软体动物(31.5%~44.8%)、甲壳类(22.4%~28.8%)和多毛类(13.8%~23.2%),其中上浪珰岛的生物类群最多有8大类,海绵动物仅在该断面发现,鸡山岛的生物类群最少仅有5大类(表 1)。

      表 1  潮间带大型底栖生物类群分布

      Table 1.  Distribution of macrobenthos groups in the intertidal zones

    • 本文将优势度IRI≥500定为优势种[7-8],研究海岛潮间带大型底栖动物共有7种优势种,其中甲壳类4种,软体动物2种,多毛类1种。不同断面的优势种数量和种类有差异,其中上浪珰岛和鸡山岛的优势种数量较少仅有2种,大鹿岛的优势种数量最多有5种,日本笠藤壶为各断面的共有优势种并且优势度均较高,条纹隔贻贝和鳞笠藤壶至少在3条断面形成优势种,俄勒冈外团水虱、豆形凯利蛤、火努鲁玻璃钩虾和克氏旋鳃虫仅在单条断面形成优势种。

    • 本研究海岛5条潮间带的大型底栖生物平栖息密度为3772 ind/m2,甲壳类和软体动物为优势生物类群分别有2016 ind/m2和1345 ind/m2,各占总栖息密度的53.4%和35.7%。大型底栖生物平均生物量为2853.32 g/m2,甲壳类占绝对优势有2352.44 g/m2,占总生物量的82.4%。

      各条潮间带断面高中低潮带的平均栖息密度和平均生物量组成见图 2所示。平均栖息密度:披山岛最高,为5023 ind/m2,大鹿岛最低,为2573 ind/m2。上浪珰岛和大鹿岛的软体动物平均栖息密度大于甲壳类的平均栖息密度,披山岛、前山岛和鸡山岛的甲壳类平均栖息密度大于软体动物平均栖息密度。平均生物量:前山岛最高,为3607.13 g/m2;大鹿岛最低,为2290.30 g/m2

      图  2  潮间带大型底栖生物平均栖息密度和平均生物量水平分布

      Figure 2.  Horizontal distribution of average abundance and average biomass of macrobenthic in the intertidal zones

      表 2  潮间带大型底栖动物优势种及其IRI优势度

      Table 2.  Dominant species and its dominance of intertidal macrozoobenthic

    • 本研究海岛5条潮间带大型底栖生物的平均栖息密度为低潮(5956 ind/m2)>中潮(4374 ind/m2)>高潮(986 ind/m2),栖息密度主要贡献种类低潮区为鳞笠藤壶、克氏旋鳃虫、带偏顶蛤(Modiolus comptus)、条纹隔贻贝和腔齿海底水虱(Dynoides dentisinus);中潮区为鳞笠藤壶、日本笠藤壶、条纹隔贻贝、豆形凯利蛤和纵条肌海葵(Haliplanella luciae);高潮区为粒结节滨螺(Nodilittorina radiata)和短滨螺(Littorina brevicula)。栖息密度垂直分布略有差异,上浪珰岛为中潮>低潮>高潮,披山岛、前山岛和鸡山岛为低潮>中潮>高潮,大鹿岛为高潮>中潮>低潮。

      平均生物量为中潮(6630.94 g/m2)>低潮(1861.60 g/m2)>高潮(67.43 g/m2),生物量主要贡献种类低潮区为鳞笠藤壶、日本笠藤壶和粗珊藻(Calliarthron yessoense);中潮区为日本笠藤壶、鳞笠藤壶和条纹隔贻贝;高潮区为龟足(Capitulum mitella)和鳞笠藤壶。除前山岛低潮区因日本笠藤壶的生物量大导致低潮区略大于中潮区外,其他断面的生物量垂直分布均为中潮>低潮>高潮。

      表 3  潮间带大型底栖生物栖息密度(ind·m-2)和生物量(g·m-2)的垂直分布

      Table 3.  Vertical distribution of macrobenthic abundance and biomass in the intertidal zones

    • 本研究海岛潮间带断面之间的大型底栖生物群落生物多样性指数差异明显(表 4)。Shanno-Wiener多样性指数(H′)平均为1.89,各断面表现为上浪珰岛>前山岛>大鹿岛>披山岛>鸡山岛;Margalef丰富度指数(d)平均值为1.30,各断面表现为上浪珰岛>大鹿岛>披山岛=前山岛>鸡山岛;Pielou均匀度指数(J)平均值为0.48,各断面表现为前山岛>上浪珰岛>大鹿岛>披山岛>鸡山岛。

      表 4  潮间带大型底栖生物多样性指数

      Table 4.  The index of H′, d, J of macrobenthic in the intertidal zones

    • 依据大型底栖生物的生物量值,对研究海域潮间带断面进行Bray-Curtis相似性聚类分析,结果如图 3。在70%相似性水平左右可以将5条断面划分为3个群落:上浪珰岛、前山岛和披山岛组成群落Ⅰ,大鹿岛和鸡山岛分别单独组成群落Ⅱ和群落Ⅲ。群落Ⅰ、群落Ⅱ、群落Ⅲ所在潮间带断面的离岸距离依次缩短,人为活动的影响程度依次增大。

      图  3  潮间带大型底栖动物的等级聚类

      Figure 3.  The dendrogram of macrobenthic in the intertidal zones

    • 海岛潮间带大型底栖生物的水平分布与底质类型、底质空间异质性、开敞性程度、盐度、人为活动等有密切的关系[9-15]。开敞性低的海岛岩相海岸一般位于沿岸带和近岸带,盐度低且变化大,透明度小,生物种类组成简单。随着开敞程度增大,海水盐度高且稳定,透明度大,波浪作用强,生物种类组成也较复杂[16]。本研究的5个海岛潮间带断面,上浪珰岛和披山岛离岸远、开敞性程度大,鸡山岛离岸近、开敞性程度小,前山岛和大鹿岛位于两者之间。上浪珰岛的大型底栖生物种类数最多有73种,鸡山岛最少仅29种不及上浪珰岛的二分之一,符合大型底栖生物的地理分布特征。鸡山岛的大型底栖生物种类数明显偏少还可能与该岛为有居民岛,受到的人为活动影响较大有关。披山岛与上浪珰岛一衣带水相距很近,但是大型底栖生物种类数明显少于上浪珰岛仅有56种,甚至少于近岸侧的大鹿岛,这与披山岛所处的地理位置不相一致。Shanno-Wiener多样性指数(H′)的统计结果显示(表 4),披山岛的多样性指数仅高于离岸最近的鸡山岛而低于其他三个海岛。披山岛潮间带底栖生物的异常可能与其受到人类活动影响较大有关,特别需要注意的是渔业采捕、非法采石、旅游活动等带来的影响,应及时加强生态环境的保护力度。

    • 生物群落中不同种群在群落的性质和功能上的地位和作用均不同[17]。优势种在群落中占有较大的生境范围, 具较高的生产力, 其分布主导着同一群落中其他生物的分布格局。本研究海岛与邻近海域其他岩相海岛的大型底栖动物主要优势种比较发现(表 5),本研究海岛、温岭海岛和洞头海岛的第一优势种相同,均为日本笠藤壶,而渔山海岛和温州海岛的第一优势种分别为栗色拉沙蛤(Lasaea nipponica)和东方小藤壶(Chthamalus challengeri)。渔山海岛和温州海岛第一优势种有别于其他三个海岛的主要原因是优势种计算公式不同,其使用的计算公式[Y=(ni/Nfi]考量的是密度占比及出现频率,当小个体的R-对策者大量繁殖时就能成为优势种,而本研究海岛和温岭海岛使用IRI=(W+NF优势种计算公式,不仅考量了密度占比及出现频率还包含了生物量占比, 能更加充分反映优势种在群落中所处的地位。

      表 5  与邻近其他岩相海岛的大型底栖动物比较

      Table 5.  Contradistinction of macrobenthic in adjacent rock islands

      本研究海岛的底栖动物种类数大于渔山海岛和温岭海岛,等于温州海岛和洞头海岛。其中渔山海岛的调查断面数较少可能是导致种类数偏少的主要原因,而温岭海岛的种类数偏少与其调查断面离岸较近受人为活动影响较大直接相关。本研究海岛的调查断面数少于温州海岛和洞头海岛,种类数却并没有少,说明本研究海岛的物种多样性水平相对较高。本研究海岛的生物量仅低于渔山海岛,而栖息密度低于渔山海岛和温州海岛。渔山海岛的地理位置较本研究海岛更加靠外海开敞性程度更高,且比本研究海岛更早建立了海洋生态特别保护区受到人为活动的影响相对较小,因此优势物种如条纹隔贻贝、厚壳贻贝、日本笠藤壶等的个体较大且密度也较大。温州海岛的栖息密度高于本研究海岛主要是由于其高潮带具有数量庞大的东方小藤壶,短滨螺等小个体生物所导致。总体而言,与邻近其他海岛岩相潮间带大型底栖动物比较,玉环国家海洋公园的潮间带大型底栖生物多样性水平较高,栖息密度和生物量组成也处于较高水平。

    • (1) 本研究5个海岛共有大型底栖生物113种,包括软体动物38种,甲壳类和多毛类各25种,大型藻类11种,刺胞动物7种,其他生物7种。主要优势种为日本笠藤壶、条纹隔贻贝、鳞笠藤壶、俄勒冈外团水虱、火奴鲁玻璃钩虾、克氏旋鳃虫和豆形凯利蛤。

      (2) 本研究5个海岛栖息密度水平分布情况为披山岛>上浪珰岛>鸡山岛>前山岛>大鹿岛,生物量水平分布情况为前山岛>鸡山岛>上浪珰岛>披山岛>大鹿岛,栖息密度垂直分布情况为低潮>中潮>高潮,生物量垂直分布情况为中潮>低潮>高潮。

      (3) 聚类结果显示,5个海岛划分为3个群落,群落Ⅰ包含前山岛、上浪珰岛和披山岛;群落Ⅱ包含大鹿岛;群落Ⅲ包含鸡山岛;3个群落离岸距离由近及远,人为活动的影响程度也依次增大。

      (4) 鸡山岛离岸近开敞性程度小且为有居民岛,受到的人为活动影响较大导致其大型底栖生物种类数偏少。披山岛离岸远开敞性程度大,底栖生物种类数量以及多样指数偏低可能与其受到人类活动影响较大有关,应及时加强生态环境的保护力度。

      (5) 与邻近其他海岛岩相潮间带大型底栖动物比较,玉环国家海洋公园的潮间带大型底栖动物多样性水平较高,栖息密度和生物量组成也处于较高水平。

参考文献 (20)

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