浮游植物年际变化

为掌握近海海洋生态系统的变化动态,国家海洋局自2004年起正式启动生态监控区监测计划,在全国沿海选取典型区域作为重点监控对象,开展连续海洋环境监测与评价工作,加强近海海洋环境管理和生态恢复[1]。生态监控区监测计划实施以来的监测结果表明,至2007年,中国近海海洋生态系统受损恶化的趋势尚未得到有效缓解,大部分海湾、河口、滨海湿地等生态系统仍处于亚健康或不健康状态,主要表现在水体富营养化及营养盐失衡、河口产卵场退化、生境丧失或改变、生物群落结构异常等[1-2]。大亚湾生态监控区是南海区一个重要监控区域,受人类活动干扰强度日益增强,海洋环境恶化日益严重,处于亚健康状态,正经历着快速的退化过程[3-5]。因此,大亚湾生态监控区的连续长期监测工作对经济快速发展下亚热带海湾生态环境的保护以及揭示人类活动干扰下海湾生态系统的演化规律具有重要现实意义和示范作用。

海洋浮游植物是海洋物质转化和能量循环中的重要环节,为海洋生物提供其赖以生存的物质基础的同时,又去除过量N、P、Si营养盐,有效防止水体富营养化,在水体自净过程中起着极为重要的作用,受近海生态环境变化的显著影响[6-9]。同时海洋浮游植物的种类组成、群落结构和丰度变动直接或间接地制约着海洋生产力的发展,并能改变海洋碳通量[10]、云反照率[11]、海水光通量与热通量[12],从而改变全球气候,影响人类的生存。因此海洋浮游植物群落变化特征深受关注。

大亚湾浮游植物研究始于20世纪80年代初期,徐恭昭等对其分布做过调查[13-15]。90年代之后,陆续有一系列对大亚湾浮游植物的研究报道,仅限于局部海域或某个季节,重点关注的是大鹏澳核电站海域和澳头养殖水域[16],涉及整个海域的浮游植物群落结构研究可追溯到2002年孙翠慈等[17]的报道,而长时间尺度的浮游植物群落变化特征偶见于2004年之前的报道,之后并无专门论述[5,15-16]。近年来大亚湾生态环境发生了较大变化,浮游植物群落结构深受其影响[4-5,17]。本文主要根据国家海洋局、国家海洋局第三海洋研究所、南海环境监测中心2004~2007年开展大亚湾生态监控区监测工作所获的监测数据和资料,对大亚湾生态监控区近4a长时间尺度的浮游植物群落年际变化进行分析,主要通过物种组成、丰度变化、优势类群演替、群落结构及赤潮灾害事件反映生境的退化,探讨其变化的主要原因及趋势,这将有助于揭示近年来大亚湾海洋生态演变过程,为海洋生物资源的持续利用提供参考。

1研究区域概况和研究方法

大亚湾生态监控区位于南海北部,地理位置介于22o30′~22o50′N,114o29′~114o49′E之间,西南邻香港,西邻大鹏湾,东接红海湾。面积600km2,最大水深21m,平均为11m,是一个较大的半封闭性深水海湾。湾中部南北向分布的中央列岛(自北向南有纯州、喜洲、马鞭洲、小辣甲、大辣甲等)断断续续将海湾分成东西两半,东部海岸相对较平直,而西部岸线曲折,汊湾深入陆地,如大鹏澳和哑铃湾等。湾内水交换率低,更新周期长,受粤东沿岸上升流等影响,环境因子季节性变化明显[14]。根据大亚湾核电站放射性本底调查中监测站位的布置原则,并结合海域使用现状,确定浮游植物监测站12个(图1),分别是西部近海的S1、S1、S3、S4测站,东部海区的S5、S6、S7、S8、S9测站,东南海域的S10、S11、S12测站。自2004~2007年,每年暖水季节(春、夏两季)监测,即3~4月、7~9月。浮游植物样品按照《海洋监测规范》[18],用浅水Ⅲ型浮游生物网自海底至水面垂直拖网采样。样品现场用缓冲甲醛溶液固定。浮游植物种类鉴定参考金德祥、郭玉洁等的分类学专著[19-22]。优势度的计算公式为Y=(ni/N)×fi,Y表示优势度,ni为第i种的总个体数,fi为第i种在各站位出现的频率,Y值大于0.02的种类为优势种[25]。

2结果与讨论

2.1浮游植物种类组成及其年际变化

大亚湾生态监控区的浮游植物呈现亚热带生物的共同特性,种类丰富,种类组成以暖水性种类和广温性种类为主,后者检出种类多于前者。近4a共检出6门53属197种,包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻和绿藻。硅藻不论从细胞密度还是种类上都占绝对优势,共36属136种,占总种类的69.0%,其次为甲藻类,共12属53种,占26.9%;蓝藻2属4种,占2.0%(表1)。金藻1属2种,占1.0%,绿藻1属1种,黄藻1属1种。硅藻类检出种类最多的是角毛藻(Chaetoceros)、根管藻(Rhizosolenia)、圆筛藻(Coscinodiscus),种类依次为33种、20种、14种,甲藻类的角藻(Ceratium)检出25种。这4属占总种数的46.7％,其他49属共105种占53.3％。蓝藻零星检出束毛藻(Trichodesmium)和螺旋藻(Spirulina),金藻仅检出等刺硅鞭藻(Dictyocha)的两个种,黄藻和绿藻仅分别检出一种。赤潮浮游植物检出较多种类,主要有扁面角毛藻(Chaetoceroscompressus)、浮动弯角藻(Eucampiazoodiacus)、细长翼根管藻(Rhizosoleniaalataf.gracillima)、脆根管藻(Rhizosoleniafragilissima)、小等刺硅鞭藻(Dictyochafibula)、多纹膝沟藻(Gonyaulaxpolygramma)、红色裸甲藻(Gymnodiniumsanguineum)、夜光藻(Noctilucascintillans)、海洋原甲藻(Prorocentrummicans)、具尾鳍藻(Dinophysiscaudata)、倒卵形鳍藻(Dinophysisfortii),都是已记录的有毒赤潮生物,在各次监测中均有检出,在2004年至2006年春季浮游植物中所占比例较大,而2007年则主要在夏季检出。此外幅杆藻(Bacteriastrum)、海链藻(Thalassiosira)、半管藻(Hemiaulus)和原甲藻(Prorocentrum)等的检出率也较高。

监控区内浮游植物种类总体上呈逐年下降趋势(图2)。硅藻类的种属呈减少的态势,其占总种类的比率年际逐渐增加(表1)。甲藻类的种属均减少,其比率也降低(表1)。蓝藻类的种属及其比率在2007年减少得较为剧烈(表1)。种类的站位间差异分布在西部、东部海域体现较明显,东南海域的种类分布较为均匀(图3)。自2004~2006年,东部海域检出种类最多(S6测站),东南海域次之,西部近岸最少(S3测站)。而2007年西部近海种类检出跃升最多(S2测站),东部近海检出最少(S5测站)。春、夏两季差异较大(图2)。2004年和2005年夏季种类多于春季,而2006年和2007年则春季种类多于夏季。2004年夏季检出最多种类为115种,2007年夏季检出101种,在2005年春季检出最少种类47种。监测发现,西部近海的大鹏澳核电站排水口附近测站(S1、S2测站),表现为浮游植物的种类季节变化与其他海域相反,夏季检出种类少于春季,而其他测站基本都是夏季检出种类多于春季(图2)。S1、S2测站的种类异常变化可能源于核电站温排水排放改变了附近海域水温的季节差异,从而影响了浮游植物种类的季节变化规律[2,4,15-16]。不同的浮游植物种类对水温等因素影响的灵敏度不同,其生长与繁殖也不同,正是种类的不同和频繁季节交替,才引导出浮游植物群落的多样性[2,17]。但如果温排水长期影响,在此生活的浮游植物并没有更替或对季节变化不灵敏,种群替换率低,群落结构趋向单一[2-4]。