基于大型底棲動物攝食群上的生態(tài)質(zhì)量評價

蔡文倩，林巋璇，朱延忠，周 娟，夏 陽，劉錄三*（1.中國環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點實驗室，北京 100012；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護河口與海岸帶環(huán)境重點實驗室，北京 100012）

基于大型底棲動物攝食群上的生態(tài)質(zhì)量評價

蔡文倩1，2，林巋璇1，2，朱延忠1，2，周 娟1，2，夏 陽1，2，劉錄三1，2*（1.中國環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點實驗室，北京 100012；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護河口與海岸帶環(huán)境重點實驗室，北京 100012）

基于2011年5月和9月航次獲取的大型底棲動物和環(huán)境數(shù)據(jù)，采用建立在功能攝食群上的攝食均勻度指數(shù)（the feeding evenness index， jFD）并輔以建立在群落結(jié)構(gòu)指標上的多元AZTI海洋生物指數(shù)（Multivariate AZTI Marine Biological Index， M-AMBI）評價渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況.本研究將所有大型底棲動物劃分為5個攝食群，但2個航次均未發(fā)現(xiàn)植食者.從物種豐富度的角度看，碎屑食者和肉食者占比最高；從棲息密度的角度看則是浮游生物食者占比最高，而雜食者則在上述兩個指標中均占比最低.攝食均勻度指數(shù)值大都低于 0.60，說明研究區(qū)大部分海域的大型底棲動物群落受到不同程度的干擾，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，這可能與該海域所受到的人為干擾如陸源排污、圍海造陸有關(guān).與M-AMBI相比，二者指示的渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況基本一致，且均能敏感地響應(yīng)渤海灣近岸河口至離岸海域的環(huán)境壓力梯度.總體上來講， jFD適用于評價渤海灣的生態(tài)質(zhì)量狀況.

大型底棲動物群落；功能攝食群；攝食均勻度指數(shù)；M-AMBI；渤海灣

大型底棲動物群落對棲息環(huán)境的長期變化尤為敏感，是其環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的重要表征［1］，因此常被用來指示其生態(tài)質(zhì)量狀況［2-3］.它的環(huán)境指示作用研究從早期個別物種的有無［1］、群落指標的時空對比分析［4］、簡單的數(shù)學(xué)公式、圖形法［5］直至近年來的生物指數(shù)［6］.一般而言，發(fā)展最為成熟也最常用的是建立在分類學(xué)方法上的指數(shù)，如起源于歐盟水框架指令下的M-AMBI，已被證實適用于世界上多個海域的生態(tài)質(zhì)量狀況評價［7-8］.然而，也有學(xué)者指出，建立在分類學(xué)方法上的群落結(jié)構(gòu)指數(shù)更適用于已知環(huán)境干擾狀況下的生物多樣性和敏感性評價［9］，這就意味著它們可能并不適用于某些特定研究區(qū)域的生態(tài)健康狀況評價［10］.因此，學(xué)者們開始嘗試在群落功能的基礎(chǔ)上構(gòu)建生物指數(shù)，如生物性狀分析（Biological Traits Analysis， BTA）、生物營養(yǎng)指數(shù)（Infauna trophic index， ITI）、攝食均勻度指數(shù)等，應(yīng)用效果較好［10-12］.其中，攝食均勻度指數(shù)因其計算更加簡便且與其他其他指數(shù)如BTA、ITI及AMBI的評價結(jié)果基本一致而越來越多地被學(xué)者優(yōu)先選用［10，13-16］.

快速發(fā)展的經(jīng)濟和人口壓力導(dǎo)致渤海灣天津段的環(huán)境問題層出不窮，如圍海造陸工程的實施改變了岸線和近岸海區(qū)的地形地貌，水體交換能力變差［17］，從而導(dǎo)致來自天津、河北、北京等地的工業(yè)和生活污水大量堆積在河口及近海海域［18］，水體污染日益嚴重［19］，海岸帶棲居地嚴重退化［20］，底棲動物群落結(jié)構(gòu)變化較大［21］.目前，我國已運用多種生物指數(shù)在渤海灣開展了生態(tài)質(zhì)量狀況評價研究，如香濃-維納（Shannon-Weiner）多樣性指數(shù)、AMBI、M-AMBI等［8，22-23］.結(jié)果表明，相比香濃-維納多樣性指數(shù)和豐度/生物量曲線法，AMBI對渤海灣環(huán)境壓力變化的敏感性更強［23］，而M-AMBI又比AMBI更適合于評價渤海灣的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量［8］.同時，Peng等［10］證實攝食均勻度指數(shù)適用于評價渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況，但并未對該指數(shù)與M-AMBI在渤海灣的適用程度進行比較.AZTI海洋生物指數(shù)及攝食均勻度指數(shù)分別作為大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)及功能方面的代表性指數(shù)，在渤海灣生態(tài)質(zhì)量評價中的應(yīng)用效果較好，有必要進一步開展在該區(qū)域的適用性驗證工作，并對二者的評價效果進行比較，從而為渤海灣生物評價指數(shù)體系的建立奠定良好的基礎(chǔ).鑒于此本文選取渤海灣天津海岸段為研究區(qū)域，擬開展以下 3個方面的研究：1）采用攝食均勻度指數(shù)對渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況進行評價；2）攝食均勻度指數(shù)與M-AMBI指數(shù)的評價結(jié)果比較；3）渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況與人為壓力的相關(guān)關(guān)系.

1 材料與方法

1.1 采樣設(shè)計和數(shù)據(jù)獲取

本文采用2011年5月、9月航次獲取的大型底棲動物群落指標和環(huán)境參數(shù)開展研究（2個航次的重復(fù)樣點用圓圈表示；547～550僅在 5月航次進行了采樣，圖例用星號表示；926，931，936，941，944，945僅在9月航次采樣，圖例用星號表示.圖 1）.2個航次均采用0.05m2的箱式采泥器，其中5月航次每次成功取樣2次合為1個樣品，而9月航次則是每次成功取樣1次為1個樣品.每站采集3個重復(fù)樣.使用0.5mm孔徑的網(wǎng)篩分選底棲生物樣品.調(diào)查中借助溫鹽深儀（Conductance，Temperature and Depth， CTD）現(xiàn)場測定水深、水溫、鹽度、濁度、溶解氧、pH等環(huán)境參數(shù).現(xiàn)場采集表層和底層水樣，冷藏保存并隨即帶至實驗室測定營養(yǎng)鹽、重金屬、總有機碳及懸浮物濃度等環(huán)境參數(shù)；現(xiàn)場采集約 500g表層底泥，用錫箔紙包裹后裝入密封袋冷凍保存并于實驗室測定粒徑及重金屬含量.所有的環(huán)境參數(shù)按照國家標準［24-25］及《水和廢水監(jiān)測分析方法》［26］中的規(guī)定進行測定.詳細獲取及測定方法參考Cai等［8］.

圖1 2011年5月和9月航次渤海灣采樣站位Fig.1 Sampling stations for the voyages of May and September， 2011 in Bohai Bay

1.2 生物指數(shù)

參考 Peng等［10］的方法，將所有大型底棲動物劃分為 5個功能攝食群：肉食者（carnivorous，CA）、雜食者（omnivorous， OM）、浮游生物食者（planktivorous， PL）、植食者（herbivorous， HE）、碎屑食者（detritivorous， DE）.攝食均勻度指數(shù)的計算公式如下所示.式中，pi為樣方中的第 i攝食群所占的比例，n等于5.本研究中，該指數(shù)的取值區(qū)間為［0， 1］.當指數(shù)值接近1時，意味著群落中5個攝食群均在且無占優(yōu)勢的組；而當指數(shù)值接近0時，意味著群落中沒有或者僅有一個群占優(yōu)［13］.

jFD值對應(yīng)的站位擾動等級及生態(tài)質(zhì)量狀況評價標準如下［10］：＞0.8，站位未受干擾、生態(tài)質(zhì)量為優(yōu)；0.6～0.8：輕微干擾、良；0.4～0.6：中度干擾、中等；0.2～0.4：重度干擾、差；＜0.2：極端擾動、劣.

1.3 數(shù)據(jù)處理

為便于比較，兩個航次各位點的大型底棲動物物種數(shù)、種群棲息密度均換算成每m2的數(shù)量.考慮到關(guān)鍵種在食物鏈中的特殊地位，本研究僅采用任一站位中種群棲息密度占該位點群落總棲息密度的比例大于5%的物種進行攝食群的分析［10］.采用ANOVA分析檢驗指數(shù)的季節(jié)性差異；采用線性回歸分析用以分析jFD與M-AMBI之間的相關(guān)性.Pearson分析（雙尾檢驗）用以檢驗指數(shù)與環(huán)境因子之間的相關(guān)性，而兩個指數(shù)對應(yīng)的生態(tài)質(zhì)量級別的協(xié)同程度則采用 Kappa分析進行判定［27-28］，具體方法參見文獻［8］.上述分析均在SPSS13.0軟件包和EXCEL中進行.為增加數(shù)據(jù)處理的可靠程度，采用典范對應(yīng)分析（CCA）對攝食均勻度指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)性進行判定.環(huán)境及指數(shù)數(shù)據(jù)的標準化及處理方式詳見文獻［8］.該檢驗在 CANOCO for Windows 4.5中完成

［29］.采樣站位圖及生物指數(shù)平面分布圖由ArcGIS 9.3制作完成.

2 結(jié)果

2.1 渤海灣大型底棲動物攝食群概況

2.1.1 攝食群的結(jié)構(gòu)組成 除植食者（HE）外，本研究中所有的大型底棲動物可分為4個攝食群，分別為肉食者、碎屑食者、浮游生物食者和雜食者.主要物種的食性見表1［10，30-35］.

表1 渤海灣主要大型底棲動物功能攝食群表Table 1 Functional feeding groups for the key macrozoobenthos species in the Bohai Bay

從各攝食群物種數(shù)目的角度看，5月航次肉食者最多（27種），其次為碎屑食者（25），雜食者最少（10）；9月份碎屑食者最多（24種），其次為肉食者（19），雜食者最少（7）.從棲息密度的角度看，5月航次浮游生物食者最多（80.58inds/m2），其次為碎屑食者（27.26），雜食者最少（6.34）；9月份最多的也是浮游生物食者（1732.9inds/m2），其次為肉食者（47.34），雜食者最少（17.75）.2個季節(jié)相比，物種數(shù)以碎屑和肉食者的比例最高，棲息密度以浮游生物食者的最高，雜食者則均為最低.

圖2 2011年5月和9月航次各功能攝食群的空間分布（a： 5月；b：9月）Fig.2 Spatial distributions of the functional feeding groups in the voyage of May and September， 2011（a： May； b： September）

2.1.2 攝食群的時空分布 5月航次碎屑食者在整個研究區(qū)均有分布，但南部海域占優(yōu)的站位更多，北部則較少；浮游生物食者占優(yōu)的集中在研究區(qū)南北兩端及海河口入?？v深線；肉食者占優(yōu)的則是沿著研究區(qū)近岸海域分布；雜食者分布整體上無明顯的規(guī)律，但在近岸海域基本上未見分布（圖 2a）.總的來說，9月航次各攝食群的分布模式與5月份較為相似，唯一差別較大的地方在于碎屑食者在海河口入?？v深線及北部個別站位占優(yōu)（圖2b）.

2.2 渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況評價

2個航次中，jFD的最高值出現(xiàn)在調(diào)查區(qū)北部海域的S11站，4個攝食群的棲息密度相差不大，生態(tài)質(zhì)量為優(yōu)；最低值出現(xiàn)在離岸海域的 S14、S34站、海河口入海縱深線的S18站以及口內(nèi)的S20、S21站，僅有1個攝食群，生態(tài)質(zhì)量為劣（表2）.剩下的站位中， jFD值大于0.8的有3個，生物群落未受干擾；0.6至0.8之間的有39個，生物群落受到輕度干擾，生態(tài)質(zhì)量良好；小于0.6的有38個，生物群落受到中等以上的干擾，生態(tài)質(zhì)量較差（表2）.這說明本研究中的渤海灣基本受不同程度的干擾，生態(tài)質(zhì)量狀況較差.從空間分布的角度來看， jFD高值區(qū)集中在離岸相對較遠的海域，低值區(qū)則集中在近岸海域，且沿海河口向外有明顯的逐漸升高的趨勢（圖 3a）.整體上來看， M-AMBI也指示渤海灣大部分區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量較差［8］，空間分布模式與jFD的基本一致（圖3b）.

表2 渤海灣2011年5月、9月航次各站位攝食均勻度指數(shù)值Table 2 The feeding evenness index for all the sampling stations from the voyages of May and September， 2011 in the Bohai Bay

圖3 2011年5月和9月航次的渤海灣jFD和M-AMBI空間分布Fig.3 Spatial distributions of the feeding evenness index for the voyages of May and September， 2011 in Bohai Bay

圖4 2011年5月和9月航次的渤海灣jFD和M-AMBI線性回歸分析

Fig.4 Linear regression analysis on the jFDand M-AMBI for the voyages of May and September， 2011 in Bohai Bay

Pearson和一元線性回歸分析表明 jFD與M-AMBI呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（df1= 1，df2= 84， P＜0.01；圖4），而建立在表3上的Kappa分析則表明兩者所指示的生態(tài)質(zhì)量級別吻合度差（Kappa：0.25）.ANOVA分析表明M-AMBI（df1= 1，df2= 84，F(xiàn) = 4.94，P＜0.03）有明顯的季節(jié)差異，而jFD則無（P＞0.05）.

表3 jFD與M-AMBI之間的分級吻合情況Table 3 The agreement for the ecological quality status between jFDand M-AMBI

2.3 大型底棲動物攝食群與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系

Pearson分析表明攝食均勻度指數(shù)與表層水中的 NH4+（R=-0.218，P＜0.05）、DIN（R= -0.314，P＜0.05）、底層水中的 TOC（R = -0.302，P＜0.05）呈顯著負相關(guān).

圖5 jFD與環(huán)境參數(shù)之間的RDA分析Fig.5 The RDA analysis between jFDand environmental parameters

RDA分析表明第一和第二排序軸能解釋jFD與環(huán)境參數(shù)之間相關(guān)關(guān)系 59.6%的變異量.各環(huán)境因子中，與 jFD的第一排序軸（能解釋 44.9%的變異量）矩陣之間呈顯著相關(guān)的有表層水中的TP（R = 0.34）、Mn（0.24）、表層水中的濁度（0.26）、沉積物中的Mn（0.28）、Ni（0.26；圖5），且上述環(huán)境因子能解釋jFD的大部分變異.此外， jFD指示的大部分站位生態(tài)質(zhì)量狀況與環(huán)境參數(shù)的分布模式相反，即生態(tài)質(zhì)量差的站位其環(huán)境參數(shù)值較高，而生態(tài)質(zhì)量好的站位其環(huán)境參數(shù)值較低（圖5）.

3 討論

3.1 渤海灣大型底棲動物功能攝食群概況

日益增加的人為壓力已導(dǎo)致渤海灣大型底棲動物群落發(fā)生了急劇變化［21］.與 1950s相比，小型機會種多毛類的棲息密度增加［36］，而小型多毛類多為碎屑食者，這與本研究中碎屑食者物種數(shù)較高的研究結(jié)果基本一致.同時，作為食物鏈中最重要的一環(huán)，植食者是肉食動物和雜食動物的營養(yǎng)來源，在調(diào)控大型藻類和水生植物的生長中扮演重要的角色［10］.上述現(xiàn)象佐證了渤海灣大型底棲動物多樣性的降低與海灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的惡化有關(guān)，而類似的結(jié)論亦被其他學(xué)者證實［10］.

底質(zhì)特征是控制大型底棲動物分布的重要環(huán)境因子［37］.渤海灣為粉砂泥質(zhì)底，客觀上為營埋棲生活的小型雙殼類、甲殼類及小型多毛類等提供了良好的棲息環(huán)境而使其處于一定的優(yōu)勢地位［38］，而這些物種多為肉食、碎屑和浮游生物食者.這跟本研究得出的兩個航次均以碎屑食者和肉食者的物種豐富度最高的結(jié)果相吻合.

圍海造陸工程的大量實施使得渤海灣水體的余流速度顯著降低［39］，造成泥沙堆積在南北兩岸的近岸海域以及海河口區(qū)附近海域，導(dǎo)致了該海域大型底棲動物群落功能發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化，刺激了營埋棲生活的浮游生物食者凸殼肌蛤、長偏頂蛤的在這些海域迅速增殖，因此調(diào)查區(qū)兩個航次均以浮游生物食者占據(jù)絕對優(yōu)勢（5月航次：兩者的棲息密度占浮游生物食者總棲息密度的69%；9月航次：85%），也使得南北兩岸及海河口區(qū)的站位多以浮游生物食者占優(yōu).

特別地，凸殼肌蛤作為蝦蟹絕佳的餌料生物，其大量增殖必然為這些肉食者提供豐富的餌料，因此本研究中肉食動物占比較大且其空間分布與浮游生物食者的相近.此外，渤海灣本身的地貌構(gòu)造加上強烈的人為干擾造成該海域泥沙南高北低的分布格局［38］，這與本研究中碎屑食者的空間分布基本一致，同時也印證了碎屑食者更適于在泥質(zhì)底內(nèi)生存［10，40］.

3.2 渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況評價

由 3.1部分可知，渤海灣敏感型大型底棲動物減少而機會型增多，一定程度上說明渤海灣生態(tài)環(huán)境惡化，這與 jFD對應(yīng)的研究區(qū)大多受到不同程度的干擾相吻合. jFD值沿海河口向外逐漸升高，說明生態(tài)質(zhì)量沿海河口向外逐漸變差.事實上，自1990s以來，渤海灣大型底棲動物群落空間分布梯度也呈現(xiàn)從近海向外海逐漸降低的趨勢

［21，41］.此外，北部海域的 jFD有斑塊狀分布的趨勢，這可能跟渤海灣附近海域存在不同的小生境

［42］，其底棲動物群落參數(shù)呈斑塊狀分布有關(guān).同時，由3.1部分可知，凸殼肌蛤在北部海域個別站位迅速增殖（如S2站），導(dǎo)致這兩個站位的底棲群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差， jFD值也極低（表2），生態(tài)質(zhì)量狀況為劣.海河流域鉛鋅礦的大量開采及金屬冶煉干擾棲居于薊運河口區(qū)的底棲生物群落［43］.同時，北塘和大沽排污口自 2003年以來一直是渤海灣氮、磷污染嚴重區(qū)域，水動力條件的變化導(dǎo)致營養(yǎng)鹽堆積在渤海灣北部海域［44］.因此，北部地區(qū)生態(tài)質(zhì)量狀況較差，這與本研究 jFD所指示的結(jié)果一致.

3.3 渤海灣攝食群與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系

入海河流攜帶大量的營養(yǎng)鹽和污染物進入渤海灣，加重了海灣的營養(yǎng)鹽負荷，加之沿岸水動力條件的變化，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽從近岸向外海的輸移速率降低，使得渤海灣富營養(yǎng)化狀況不斷惡化，赤潮頻發(fā)［18，39］.富營養(yǎng)化會對碎屑食者帶來一定的負面影響［10］，同時導(dǎo)致硅濃度降低而氮磷比升高，一定程度上削弱了硅藻食物鏈.通過食物鏈的傳遞作用，使得個體較大、營養(yǎng)層級較高的魚類日益減少［45］.捕食天敵的減少，作為餌料生物的浮游生物食者如凸殼肌蛤［46］迅速增殖，進而影響底棲動物群落的穩(wěn)定性.本研究中， jFD與營養(yǎng)鹽的相關(guān)關(guān)系表明其能較為敏感地響應(yīng)渤海灣富營養(yǎng)化對大型底棲動物群落攝食群的影響.

濁度一般通過限制初級生產(chǎn)力，從而間接影響大型底棲動物群落的生物量［47］；總有機碳參與到海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的每一個過程，對維護生物食物鏈的穩(wěn)定起到至關(guān)重要的作用［48］，如本研究中濁度、TOC與jFD之間的相關(guān)關(guān)系所示.而重金屬與 jFD的相關(guān)關(guān)系也印證了渤海灣重金屬污染已干擾到棲息于此的大型底棲動物群落，這已被該海域其他研究所證實

［43］.

3.4 攝食均勻度指數(shù)與 M-AMBI評價結(jié)果的比較

研究證實，jFD與BTA高度相關(guān)［14］，且其評價結(jié)果與生物多樣性指數(shù)、ITI、AMBI的基本一致［13］.本研究的jFD與M-AMBI的評價結(jié)果也基本一致，且均已被證實適用于渤海灣生態(tài)質(zhì)量狀況評價［8，10］，而本研究結(jié)果進一步佐證了此結(jié)論.此外，渤海灣群落結(jié)構(gòu)指標與功能指標指示的生態(tài)狀況趨勢基本一致，即環(huán)境壓力大的區(qū)域物種豐富度、多樣性低、群落結(jié)構(gòu)以小型機會種為主

［49］，相應(yīng)的生物指數(shù)值也低，類似的現(xiàn)象也出現(xiàn)在遼東灣［50-51］及葡萄牙 Ria Formosa瀉湖［13］，亦如本研究中兩類指數(shù)基本一致的評價結(jié)果所示.

Kappa分析結(jié)果的差異則可能主要是兩個指數(shù)的分級閾值標準不一致造成的.二者除“劣”的閾值分級標準一致外（均為小于0.2），其他四個級別的均不一致［6，10］.因此，雖然兩者所指示的整體質(zhì)量狀況基本一致，但評價出的生態(tài)質(zhì)量狀況分級的協(xié)同程度較差.事實上，兩者之間的不協(xié)同基本集中在相鄰的生態(tài)質(zhì)量等級上（表3）.

3.5 攝食均勻度指數(shù)的優(yōu)缺點分析

jFD從群落功能的角度反映環(huán)境壓力的變化

［13-14］，豐富了底棲動物群落指示作用的研究體系.與同類指數(shù)相比［11，52-54］，該方法的可操作性更強，且其在近岸淺水區(qū)的評價結(jié)果也較為可靠.與其他常用的結(jié)構(gòu)指標相比［6，55］，jFD僅需對豐富度高的關(guān)鍵種進行分類鑒定及攝食群的劃分，有效降低了采樣成本，對于樣本較小及分類鑒定較為粗略的數(shù)據(jù)分析結(jié)果非?？煽浚?3］.然而，與其他方法類似［56］， jFD尚不能敏感地區(qū)分物理和富營養(yǎng)化壓力的生態(tài)效應(yīng)，這或許與建立在分類基礎(chǔ)上的指數(shù)更適用于評價中等（moderate）或差（poor）的生態(tài)質(zhì)量狀況有關(guān)［13］.如本研究中S34站的物種數(shù)及豐度都較高，但所有物種均為肉食者，導(dǎo)致jFD值為 0，對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為劣.然而，該站位的活性磷酸鹽、DIN、重金屬如 Cd、Cr、Pb等均達到一類水標準［57］.

多數(shù)底棲動物的分組以科為單位進行劃分，如本研究中多毛綱動物，這必然會由于缺乏生物自身的攝食策略信息而導(dǎo)致分組存在一定的偏差.同時，由于方法學(xué)差異或種間變化導(dǎo)致同一物種在文獻中的攝食功能群分組不盡相同［58］，因此在引用時也需要根據(jù)實際情況進行取舍，這可能會導(dǎo)致研究結(jié)果受限于研究者本身的知識貯備.如溝紋擬盲蟹（Typhlocarcinops canaliculata）的食性出現(xiàn)了“雜食”和“碎屑”兩種分組狀況，本研究參考其在渤海灣的棲居地環(huán)境并在咨詢當?shù)胤诸悓W(xué)專家的基礎(chǔ)上，采用 Cummins等［9］劃分的“雜食者”進行生物指數(shù)的計算.此外，環(huán)境條件的變化、食物的可利用度、發(fā)育階段、地理隔離等均會導(dǎo)致生物的攝食模式發(fā)生變化

［59］，這都困擾著目前的功能攝食群研究.故此，綜合使用各類指數(shù)才能更準確地評價水體的生態(tài)質(zhì)量狀況［60］.

4 結(jié)論

4.1 本研究大型底棲動物群落劃分為4個攝食群，無植食者.兩個航次均以碎屑和肉食者的物種豐富度最高，浮游生物食者的棲息密度最高，而雜食者的物種豐富度和棲息密度均最低.

4.2 jFD值多小于0.6，說明研究區(qū)的大型底棲動物群落受到不同程度的干擾，生態(tài)質(zhì)量較差，這可能與該海域受到的人為干擾如陸源排污、圍海造陸等有關(guān).

4.3 jFD與 M-AMBI的評價結(jié)果基本一致，均能敏感地響應(yīng)渤海灣從近岸至離岸海域日益增加的環(huán)境壓力，適用于評價渤海灣的生態(tài)質(zhì)量狀況.

［1］ 蔡立哲.河口港灣沉積環(huán)境質(zhì)量的底棲生物評價 ［D］. 廈門：廈門大學(xué)， 2003.

［2］ Borja á. Grand challenges in marine ecosystems ecology ［J］. Frontiers in Marine Science， 2014，1：1—6.

［3］ 沈洪艷，曹志會，劉軍偉，等.太子河流域大型底棲動物功能攝食類群與環(huán)境要素的關(guān)系 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2015，35（2）：579-590.

［4］ 王曉晨.乳山灣及鄰近海域大型底棲動物群落的生態(tài)學(xué)研究［D］. 青島：中國海洋大學(xué)， 2009.

［5］ Warwick R M. A new method for detecting pollution effect on marine macrobenthic communities ［J］. Marine Biology， 1986，92（4）：557-562.

［6］ Hoey G V， Permuy D C， Vandendriessche S， et al. An ecological quality status assessment procedure for soft-sediment benthic habitats： Weighing alternative approaches ［J］. Ecological Indicators， 2013，25：266—278.

［7］ Forchino A， Borja á.， Brambilla F， Rodríguez J G， et al. Evaluating the influence of off-shore cage aquaculture on the benthic ecosystem in Alghero Bay （Sardinia， Italy） using AMBI and M-AMBI ［J］. Ecological Indicators， 2011，11：1112—1122.

［8］ Cai W Q， Borja á， Liu L S， et al. Assessing benthic health under multiple human pressures in Bohai Bay （China）， using density and biomass in calculating AMBI and M-AMBI ［J］. Marine Ecology， 2014，35：180—192.

［9］ Cummins K W C， Merrtt R W M， Andrade P C N. The use of invertebrate functional group to characterize ecosystem attributed in selected streams and rivers in south Brazil ［J］. Studies on Neotropical Fauna and Environment， 2005，40：69—89.

［10］ Peng S T， Zhou R， Qin X B， et al. Application of macrobenthos functional groups to estimate the ecosystem health in a semi-enclosed bay ［J］. Marine Pollution Bulletin， 2013，74：302—310.

［11］ Word J Q. The infaunal trophic index ［R］//Bascom W （ed）. California： Southern California Coastal Water Research Project，1978：19—39.

［12］ Paganelli D， Marchini A， Occhipinti-Ambrogi A. Functional structure of marine benthic assemblages using Biological Traits Analysis （BTA）： A study along the Emilia-Romagna coastline（Italy， North-West Adriatic Sea） ［J］. Estuary， Coastal and Shelf Science， 2012，96：245—256.

［13］ Gamito S， Furtado R. Feeding diversity in macroinvertebrate communities： A contribution to estimate the ecological status in shallow waters ［J］. Ecological Indicators， 2009，9：1009—1019.

［14］ Gamito S， Patrício J， Neto J， et al. Feeding diversity index as complementary information in the assessment of ecological quality status ［J］. Ecological Indicators. 2012，19：73—78.

［15］ 彭松耀，李新正.乳山近海大型底棲動物功能攝食類群 ［J］. 生態(tài)學(xué)報， 2013，33（17）：5274—5285.

［16］ 吳祖立，章守宇，陳 彥，等.枸杞島海藻場大型底棲無脊椎動物攝食類群研究 ［J］. 水產(chǎn)學(xué)報， 2015，39（3）：382—391.

［17］ 王勇智，吳 頔，石洪華，等.近十年來渤海灣圍填海工程對渤海灣水交換的影響 ［J］. 海洋與湖沼， 2015，46（3）：471—480.

［18］ Liu S， Lou S， Kuang C， et al. Water quality assessment by pollution-index method in the coastal waters of Hebei Province in western Bohai Sea， China ［J］. Marine Pollution Bulletin， 2011，62（10）：2220—2229.

［19］ Gao X， Chen C-T A. Heavy metal pollution status in surface sediments of the coastal Bohai Bay ［J］. Water Research， 2012，46：1901—1911.

［20］ Ning X， Lin C， Su J， et al. Long-term environmental changes and the responses of the ecosystems in the Bohai Sea during 1960-1996 ［J］. Deep Sea Research Part II： Topical Studies in Oceanography， 2010，57：1079—091.

［21］ Zhou H， Zhang Z， Liu X S， et al. Decadal change in sublittoral macrofaunal biodiversity in the Bohai Sea， China ［J］. Marine Pollution Bulletin， 2013，64：2364—2373.

［22］ 王 瑜，劉錄三，劉存歧，等.渤海灣近岸海域春季大型底棲生物群落特征 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2010，23（4）：430-436.

［23］ Cai W Q， Meng W， Liu L S， et al. Evaluation of the ecological status with benthic indices in the coastal system： the case of Bohai Bay （China） ［J］. Frontiers of Environmental Science and Engineering. 2014，8（5）：737—746.

［24］ GB/T 12763.6-2007 海洋調(diào)查規(guī)范-6：海洋生物調(diào)查 ［S］.

［25］ GB 17378.4 海洋監(jiān)測規(guī)范-4海水分析 ［S］.

［26］ 國家環(huán)?？偩?水和廢水監(jiān)測分析方法 ［M］. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2002.

［27］ Cohen J. A coefficient of agreement for nominal scales ［J］. Educational and Psychological Measurement， 1960，20：37—46.

［28］ Landis J R， Koch G G. The Measurement of Observer Agreement for Categorical Data ［J］. Biometrics， 1977，33：159—174.

［29］ ter Braak C J F， Smilauer P. CANOCO reference manual and user's guide to Canoco for Windows—software for canonical community ordination （version 4） ［M］. 1984. Ithaca， NY：Microcomputer Power.

［30］ 辛俊宏，任 平，徐賓鐸，等.膠州灣西北部潮灘濕地大型底棲動物功能群 ［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報， 2011，22（7）：1885—1892.

［31］ 李少文，劉元進，李 凡，等.萊州灣大型底棲動物功能群現(xiàn)狀［J］. 生態(tài)學(xué)雜志， 2013，32（2）：380—388.

［32］ Jumars P A， Dorgan K M， Lindsay S M. Diet of worms emended：an update of polychaete feeding guilds ［J］. Annual Review of Marine Science， 2015，7：497—520.

［33］ 蔡立哲.深圳灣底棲動物生態(tài)學(xué) ［M］. 2015.廈門：廈門大學(xué)出版社.

［34］ 廖玉麟.中國動物志—無脊椎動物第四十卷：棘皮動物門蛇尾綱［M］. 2004. 北京：科學(xué)出版社.

［35］ 任先秋.中國動物志—無脊椎動物第四十一卷：甲殼動物亞門端足目鉤蝦亞目（一） ［M］. 2006. 北京：科學(xué)出版社.

［36］ 蔡文倩，劉錄三，喬 飛，等.渤海灣大型底棲生物群落結(jié)構(gòu)變化及原因探討 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2012，33（9）：3098—3013.

［37］ Sanders H L. Oceanography of Long Island Sound， 1952-4， X. The biology of marine bottom communities ［J］. Bulletin of the Bingham Oceanographic Colletion， 1956，15：345-414.

［38］ 蔡文倩，孟 偉，劉錄三，等.渤海灣大型底棲動物群落優(yōu)勢種長期變化研究 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2013，33（8）：2332—2340.

［39］ Zheng B H， Zhao X R， Liu L S， et al. Effects of hydrodynamics on the distribution of trace persistent organic pollutants and macrobenthic communities in Bohai Bay ［J］. Chemosphere，2011，84（3）：336—341.

［40］ Dolbeth M， Cardoso P G， Grilo T F， et al. Long-term changes in the production by estuarine macrobenthos affected by multiple stressors ［J］. Estuary， Coastal and Shelf Sciences， 2011，92：10—18.［41］ Zhou H， Zhang Z N， Liu X S， et al. Changes in the shelf macrobenthic community over large temporal and spatial scales in the Bohai Sea， China ［J］. Journal of Marine Systems， 2007，67（3/4）：312—321.

［42］ 蔡文倩，孟 偉，劉錄三，等.春季渤海灣大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征研究 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2013，33（5）：1458—1466.

［43］ 劉 成，王兆印，何 耘.等.環(huán)渤海灣河口底質(zhì)現(xiàn)狀的調(diào)查研究［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2003，23（1）：58—63.

［44］ 秦延文，張 雷，鄭丙輝，等.渤海灣岸線變化（2003—2011年）對近岸海域水質(zhì)的影響 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2012，32（9）：2149—2159.

［45］ 許思思.人為影響下渤海漁業(yè)資源的衰退機制 ［D］. 北京：中國科學(xué)院研究生院， 2011.

［46］ 張儀浩.浙江沿海貽貝種類形態(tài)比較研究 ［J］. 漁業(yè)經(jīng)濟研究，2009，2：14—20.

［47］ 王華新.長江口環(huán)境變化及表層沉積物中總有機碳、總氮的時空分布 ［D］. 北京：中國科學(xué)院研究生院， 2010.

［48］ 粱成菊.青島近海有機碳的分布特征及影響因素 ［D］. 青島：中國海洋大學(xué)， 2008.

［49］ Gamito S. Three main stressors acting on the Ria Formosa lagoonal system （Southern Portugal）： physical stress， organic matter pollution and the land—ocean gradient ［J］. Estuarine，Coastal and Shelf Science， 2008，77：710—720.

［50］ 劉錄三，孟 偉，李新正，等.遼東灣北部海域大型底棲動物研究：II.生物多樣性與群落結(jié)構(gòu) ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2009，22（2）：155—161.

［51］ Cai W Q， Mneg W， Zhu Y Z， et al. Assessing benthic ecological status in stressed Liaodong Bay （China） with AMBI and M-AMBI. Chinese Journal of Oceanology and Limnology ［J］. 2013，31（3）：482—492.

［52］ Fano E A， Mistri M， Rossi R. The ecofunctional quality index（EQI）： a new tool for assessing lagoonal ecosystem impairment［J］. Estuarine， Coastal and Shelf Science， 2013，56：709—716.

［53］ Mouillot D， Mason W H N， Dumay O， et al. Functional regularity：a neglected aspect of functional diversity ［J］. Oecologia，2005，142，353—359.

［54］ Mouillot D， Spatharis S， Reizopoulou S， et al. Alternatives to taxonomice based approaches to assess changes in transitional water communities ［J］. Aquatic Conservation-Marine and Freshwater Ecosystems， 2006， 16： 469—482.

［55］ Borja á， Muxika I. Guidelines for the use of AMBI （AZTI's marine biotic index） in the assessment of the benthic ecological quality ［J］. Marine Pollution Bulletin， 2005，50：787—789.

［56］ Elliott M， Quintino V. The estuarine quality paradox，environmental homeostasis and the difficulty of detecting anthropogenic stress in naturally stressed areas ［J］. Marine Pollution Bulletin， 2007，54：640—645.

［57］ GB/T 3097-1997 海水水質(zhì)標準 ［S］.

［58］ Weston D P. Qualitative examination of microbenthic community changes along an organic enrichment gradient ［J］. Marine Ecology Progress Series， 1990，61：233—244.

［59］ Fauchald K， Jumars P A. The diet of worms： a study guide of polychaete feeding guilds ［J］. Oceanography and Marine Biology Annual Review， 1979，17：193—284.

［60］ Dauer D M， Luckenbach M W， Rodi A J. Abundance-biomass comparison （ABC method）： effects of an estuarine gradient，anoxic/hypoxic events and contaminated sediments ［J］. Marine Biology， 1993，116（3）：507—518.

致謝：本研究中大型底棲動物的分類鑒定及功能攝食群分組工作得到了中國科學(xué)院海洋研究所張寶琳老師、張均龍副研究員、肖寧博士及隋吉星博士的無私幫助，在此表示感謝.

Assessment on the ecological quality based on the macrozoobenthos functional feeding groups.

CAI Wen-qian1，2，LIN Kui-xuan1，2， ZHU Yan-zhong1，2， ZHOU Juan2， XIA Yang1，2， LIU Lu-san1，2*（1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China；2.State Environmental Protection Key Laboratory of Estuary and Coastal Environment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2865～2873

Based on data collected during May and September of 2011， the feeding evenness index developed from the functional feeding groups， together with the M-AMBI （Multivariate AZTI Marine Biological Index） derived from the community structure， were used to assess the ecological quality status of Bohai Bay. Results showed that the macrozoobenthos community was divided into five feeding groups in the study but no herbivorous group was found. Groups detritivorous and carnivorous displayed the greatest percentages of species richness， and the group planktivorous displayed the highest percentage of the community density. However， the group omnivorous displayed the smallest percentage of the above two indicators. Furthermore， the feeding evenness index in the most sampling stations were less than 0.60， indicating that most marine waters were disturbed to some degree in this study which was corresponding to the degraded ecological quality status. This may be related to the human pressures affecting Bohai bay such as waste discharges and land reclamation. It seemed that the ecological quality status indicated by the feeding evenness index and M-AMBI were generally similar. Meanwhile， both indices were sensitive to the environmental pressure gradient from the inshore to the offshore areas in Bohai Bay. In sum， the feeding evenness index could be suitable to assess the ecological quality status of Bohai Bay.

macrozoobenthos community；functional feeding groups；the feeding evenness index；M-AMBI；Bohai Bay

X826

A

1000-6923（2016）09-2865-09

2016-02-10

國家自然科學(xué)基金資助項目（41406160）；國家環(huán)保公益性行業(yè)專項（201309007）

* 責(zé)任作者， 研究員， liuls@craes.org.cn

蔡文倩（1986-），女，河南鹿邑人，助理研究員，博士，主要從事生物境監(jiān)測與評價研究.發(fā)表論文10余篇.