王 雨 項 鵬 葉又茵 林更銘 楊清良 林 茂

(國家海洋局第三海洋研究所, 廈門 361005)

金門島北部海域浮游植物的季節(jié)變動及與環(huán)境的關(guān)聯(lián)

王 雨 項 鵬 葉又茵 林更銘 楊清良 林 茂

(國家海洋局第三海洋研究所, 廈門 361005)

采用2013—2014年四季度月在金門島北部海域獲取的浮游植物及環(huán)境因子監(jiān)測數(shù)據(jù), 分析該區(qū)浮游植物的群落結(jié)構(gòu)和季節(jié)變化及其與溫度、鹽度、懸浮物、營養(yǎng)鹽、葉綠素等的關(guān)系, 初步探討涉海工程建設(shè)對浮游植物群落的潛在影響。結(jié)果顯示, 鑒定出的浮游植物隸屬3門43屬82種(不含未定種), 群落構(gòu)成以硅藻為主, 其次是甲藻, 藍藻僅1種。物種組成的季節(jié)差異較大, 3月物種貧乏, 1月次之, 7月和11月最豐富。四季豐度平均為47.09×103cells/L, 1月豐度最高, 7月次之, 11月最低, 3月高于11月少許。四季優(yōu)勢種均為硅藻, 13個優(yōu)勢種分別為柔弱幾內(nèi)亞藻(Guinardia delicatula)、短角彎角藻(Ecampia zoodicaus)、骨條藻(Skeletonema spp.)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、微小海鏈藻(Thalassiosira exigua)、標志星桿藻(Asterionella notula)、旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)、派格棍形藻(Bacillaria paxillifera)、異常角毛藻(Chaetoceros abmormis)、小細柱藻(Leptocylindrus minutum)、寬角曲舟藻(Pleurosigma angulatum)和美麗曲舟藻(Pleurosigma formosum)。不同季節(jié)優(yōu)勢種有一定程度交錯, 僅在單季占優(yōu)的有6種, 有2/3在3個以上季節(jié)出現(xiàn), 具槽帕拉藻、骨條藻為四季優(yōu)勢種。浮游植物物種多樣性和均勻度總體較好, 群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。與毗鄰海區(qū)相比, 本區(qū)物種豐富度偏低, 豐度高于毗鄰海區(qū), 種類組成相似, 優(yōu)勢種卻有較大差別。Pearson相關(guān)分析表明, 溶解無機氮及活性磷酸鹽僅在1月與豐度存在極顯著的正相關(guān), 是促使豐度為四季最高的原因。涉海工程施工產(chǎn)生的懸浮物和沖擊波是影響浮游植物群落的主要因素, 大量海洋工程建設(shè)案例表明, 施工期造成的浮游植物豐度下降趨勢和優(yōu)勢種更替混亂在工程結(jié)束后能得以恢復(fù)。

浮游植物; 群落結(jié)構(gòu); 季節(jié)變動; 環(huán)境因子; 相關(guān)分析; 金門島北部海域

金門島地處福建南部九龍江口的廈門島以東,其北部海域水動力條件復(fù)雜, 除潮流、海浪外, 還有地表徑流參與作用, 尤其金門北東水道流速最大值可達到2.2 m/s, 潮流能蘊藏量巨大[1]。近期, 廈門機場二期工程在金門北部的大嶝島開始基礎(chǔ)性建設(shè), 工程填海面積相當于10個鼓浪嶼。隨著工程全面展開, 大嶝島與小嶝島島區(qū)的陸域作業(yè)(吹填)、航道疏浚等施工將造成懸浮物的大量增加進而影響海洋生態(tài)[2—4], 而港口爆破(炸礁、爆破擠淤)產(chǎn)生的沖擊波對海洋生物也易造成影響[5]。廈門機場二期工程建設(shè)有可能使金門北部海域環(huán)境發(fā)生較大的變化, 對海洋生態(tài)與環(huán)境產(chǎn)生不同程度的影響。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)與初級生產(chǎn)力沿食物鏈向上傳遞轉(zhuǎn)化為漁業(yè)資源產(chǎn)量的效率緊密相關(guān), 它的種群動態(tài)和豐度變動通常是棲息環(huán)境的直接綜合效應(yīng), 與環(huán)境質(zhì)量密切聯(lián)系[6]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征也是評價水體水質(zhì)狀況及其變化趨勢的重要指標[7]。有關(guān)廈門海區(qū)浮游植物, 不少學者已作過較多的分類和生態(tài)的研究, 也多次對一些赤潮事件進行了跟綜調(diào)查[8—14], 調(diào)查范圍主要在廈門西港[8,9,12]、九龍江河口區(qū)[13,14]和廈門東部海域[10,11]。金門島北部海域至今少見專門的研究[13], 特別是采水樣品的浮游植物定量分析結(jié)果未見報道, 并且已有的相關(guān)文獻多是20世紀90年代的研究結(jié)果, 有必要為該海域浮游植物的資料進行補充完善, 進而深入了解金門北部海域的浮游植物群落的生態(tài)現(xiàn)狀及變動情況。

為研究金門北部海域浮游植物群落季節(jié)變動及其與環(huán)境因子關(guān)系, 并確定浮游植物物種多樣性水平, 本文根據(jù)2013—2014年四個季度月在金門島北部海域獲取的海洋生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)與資料, 分析該海域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)、豐度分布及季節(jié)變動、優(yōu)勢種組成及物種多樣性, 討論浮游植物與溫度、鹽度、懸浮物、營養(yǎng)鹽、葉綠素的關(guān)系, 與毗鄰海區(qū)比對分析, 并初步探討涉海工程的施工建設(shè)對浮游植物群落的潛在影響, 為廈門機場二期工程完成后的生態(tài)影響評估提供本底資料。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位和環(huán)境參數(shù)測定

浮游植物樣本采集參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T-2007)[15]進行。分別于2013年11月(秋)、2014年1月(冬)、2014年3月(春)和2014年7月(夏)共四季度的月在金門北部海域(118.05°—118.55°E, 24.33°—24.65°N)布設(shè)15個浮游植物采樣站位 (圖1)。同期進行水文和化學調(diào)查。溫度、鹽度等環(huán)境參數(shù)用美國維賽YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀(Professional Plus 605)現(xiàn)場測定。懸浮物、葉綠素a、營養(yǎng)鹽取樣分析, 參照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T-2007)[15]進行測定。

1.2 浮游植物取樣和分析方法

在上述站位用Niskin采水器分表層(離水面0.5 m)和底層(離海底1 m)各取500 mL水樣, 樣品用3%中性甲醛固定。水深低于5 m的站位僅采集表層水樣, 缺失的底層數(shù)據(jù)在統(tǒng)計分析中不計入統(tǒng)計變量[15]。實驗室內(nèi)分析樣品經(jīng)沉降濃縮至一定體積后, 使用Kolkwitz計數(shù)框在Zeiss Z1倒置光學顯微鏡下進行鑒定和計數(shù), 并按種類計算豐度(cells/L)。浮游植物種名更改參照孫軍的研究[16]。需要注意的是, 骨條藻屬下涵蓋多個物種, 中肋骨條藻(Skeletonema costatum)一直作為骨條藻的模式種。近年來借助分子生物學和電子顯微鏡技術(shù), 發(fā)現(xiàn)骨條藻屬共計有13個今生種[17]。由于骨條藻形態(tài)在光學顯微鏡下的不易判斷, 在以往的研究中, 我國學者則普遍將分布于我國近海的骨條藻種類都定名為同一個種: 中肋骨條藻[17,18]。中肋骨條藻雖然分布范圍廣泛, 但其不同季節(jié)的豐度不同, 以往有關(guān)中肋骨條藻的各種報道其研究對象未必是中肋骨條藻。鑒于此, 本文基于光學鏡檢以骨條藻作為物種鑒定結(jié)果。

物種多樣性指數(shù)(H′)、均勻度(J)、優(yōu)勢度(Y)分別采用以下計算公式[19]:

圖 1 金門島北部海域的浮游植物采樣站位Fig. 1 Sampling stations of phytoplankton in sea waters of the Northern Jinmen Island

式中S為樣品中的種類數(shù), Pi為第i種的細胞豐度與樣品總豐度的比值, ni為第i種的細胞豐度, N為每種出現(xiàn)的細胞豐度的總和, fi為第i種的測站出現(xiàn)率。

浮游植物豐度的平面分布采用Surfer8.0軟件繪制, 多樣性、均勻度指數(shù)采用Primer5.0進行數(shù)據(jù)分析, 與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)采用SPSS11.5軟件分析。

2 結(jié)果

2.1 種類組成與季節(jié)變化

金門北部海域2013—2014年四季度所獲樣品95份, 共鑒定浮游植物82種(不含未定種), 分屬于硅藻、甲藻、藍藻3個門類(表 1)。硅藻70種, 占所有物種的85.4%; 甲藻11種, 占所有物種的13.4%; 藍藻1種, 占1.2%。種類組成以廣溫種居多, 占所有物種的77.3%, 暖水種占有率為15.8%, 此外還有少數(shù)溫帶種。物種的生態(tài)類型體現(xiàn)較明顯的亞熱帶區(qū)系特征, 這與毗鄰的廈門東海域[10,11]、廈門西港[8,9,12,13]浮游植物群落的生態(tài)特征一致。硅藻為浮游植物的主體, 對浮游植物種類組成與豐度變化均起決定作用, 成為浮游植物優(yōu)勢種最主要的構(gòu)成者, 以圓篩藻(Coscinodiscus)、根管藻(Rhizosolenia)、菱形藻(Nitzschia)為主要類群, 分別為10種、5種和5種;幾內(nèi)亞藻(Guinardia)、曲舟藻(Pleurosigma)、角毛藻(Chaetoceros)也檢出較多種類。甲藻以原多甲藻(Protoperidinuim)種類較豐富, 角藻(Ceratium), 鰭藻(Dinophysis)也常見。

11月檢出種類最多為61種, 7月次之為55種, 3月最低為42種, 1月有46種, 這有別于1990年廈門東部及大嶝島近海夏季(9月)物種最多, 而秋季(11月)物種較少的季節(jié)變化特點[11,13]。本區(qū)總物種數(shù)目的四季差異與硅藻種類數(shù)目的季節(jié)變化趨勢一致(表 1)。四季種類組成均以硅藻種類最多, 其次為甲藻、藍藻。藍藻類的紅海束毛藻 (Trichodesmium erythraeum)在三季均有出現(xiàn)。四季共有物種數(shù)目為35種, 占所有物種的42.7%。四季度僅在個別站位(1—4個站)檢出的物種占總物種累計不到14.0%, 而在半數(shù)以上站位均檢出的物種占73.0%以上, 說明浮游植物物種組成在空間站位分布上并無顯著差異。

四季常見的種類是旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、輻射圓篩藻(Coscinodiscus radiatus)、星臍圓篩藻(Coscinodiscus asteromphalus)、瓊氏圓篩藻(Coscinodiscus jonesianus)、布氏雙尾藻(Ditylum brightwellii)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、短角彎角藻(Ecampia zoodicaus)、微小海鏈藻(Thalassiosira exigua)、骨條藻(Skeletonema spp.)、菱形海線藻(Thalassionema nitzschioides)和夜光藻(Noctilluca scintillans)等。某些高溫高鹽種, 例如螺端根管藻(Rhizosolenia cochlea)、哈德半盤藻(Palmeria hardmaniana), 以及一些廣溫性高鹽種,例如透明輻桿藻(Bactreristrum hylianum)、細弱海鏈藻(Thalassiosira subtilis)、伯氏根管藻(Rhizosolenia bergonii)等, 這些種類多出現(xiàn)在臺灣海峽暖流較強的夏季(7—9月), 但少數(shù)也能見于秋季(10—11月), 與前期研究[8,9,11,13]一致。

2.2 豐度的分布與變化

豐度的季節(jié)變動 本區(qū)浮游植物豐度四季均值為47.09×103cells/L, 各大類群豐度及均值的季節(jié)差異較大(表 2)。1月豐度最高平均為73.28× 103cells/L, 7月次之平均為41.05×103cells/L, 11月最低平均為34.73×103cells/L, 3月略高于11月少許, 平均為39.29×103cells/L。浮游植物豐度高峰期出現(xiàn)在冬季1月, 這與廈門西港和九龍江河口高值出現(xiàn)在夏季7月[8,12,13]的特點不同, 與廈門東部及東北部同安灣高峰期出現(xiàn)在春季3月[10,11]也不同, 更不同于大嶝島近海前期調(diào)查春季3月高值[13,14]的結(jié)果。

浮游植物豐度組成四季終以硅藻占絕對優(yōu)勢,各季度均占99.00%以上(表 2)。硅藻豐度自1月最高, 3月至7月和11月逐漸降低, 到11月最低, 不足1月豐度的1/2。1月、7月硅藻豐度比率相對減小,在7月減少尤為明顯, 而適溫較高的甲藻豐度在此時節(jié)則大幅上升, 最大增幅約3倍。藍藻豐度比率在出現(xiàn)的3月和11月均無較大差別, 但豐度在3月上升尤為明顯。

表 1 金門北部海域浮游植物類群的季節(jié)變動Tab. 1 Seasonal variation of major groups of phytoplankton in sea water of the Northern Jinmen Island

豐度的平面分布 本區(qū)浮游植物表底兩層的豐度均值有較大差別, 豐度分布也全然不同。11月浮游植物總豐度四季最低, 表層豐度平均為35.91×103cells/L, 最高值出現(xiàn)在大嶝島東部離岸S9站, 為49.90×103cells/L。最低值出現(xiàn)在東部離岸最遠的S15站, 僅有13.10×103cells/L?？傮w大嶝島東部近岸測站豐度都較大, 均大于33.00× 103cells/L (圖 2a)。1月豐度四季最高, 高于11月2倍余, 表層豐度平均為67.73×103cells/L, 出現(xiàn)兩個極高值, 臨接廈門東海域的S1站高達276.00× 103cells/L, 其毗鄰S2站出現(xiàn)次高值, 為121.70×103cells/L, 皆因短角彎角藻、微小海鏈藻高豐度聚集所致。其余測站均保持在(33.00—61.00)× 103cells/L。總體上大嶝島東西兩側(cè)水域豐度差別不大(圖 2b)。3月表層豐度平均為38.84×103cells/L, 最高值出現(xiàn)在大嶝島東部的S7站, 密度為62.40×103cells/L, 西部S3站出現(xiàn)次高值?？傮w上大嶝島東西兩側(cè)水域豐度差別不大(圖 2c)。7月表層豐度平均為42.84×103cells/L, 大嶝島東部S10、S12、S13站均出現(xiàn)高值。最低密度出現(xiàn)在大嶝島西部S3站, 僅有15.40×103cells/L。大嶝島東部豐度大, 西部小(圖 2d)。

表 2 金門北部海域浮游植物豐度的季節(jié)變動(×103cells/L)Tab. 2 Seasonal variation of phytoplankton abundance in sea waters of the Northern Jinmen Island

圖 2 表層浮游植物豐度的平面分布(×103cells/L)Fig. 2 Horizontal distribution of phytoplankton abundance in surface waters of the Northern Jinmen Islanda. 11月表層Surface in November; b. 1月表層Surface in January; c. 3月表層Surface in March; d. 7月表層Surface in July; 下同The same applies below

因各季節(jié)采樣現(xiàn)場的實測水深變化, 滿足底層采樣條件(＞5 m)的站位集中在大嶝島東部, 即是金門北東水道海域。底層豐度分布與表層豐度分布大體相同(圖 3)。11月底層豐度平均為33.54× 103cells/L, 略低于表層同期(圖 3a)。1月底層豐度高于表層同期, 平均為78.84×103cells/L, 1個極高值同樣存在于鄰接廈門東海域的S1站(圖 3b)。除短角彎角藻、微小海鏈藻外, 具槽帕拉藻也在此高豐度聚集。3月底層豐度平均為39.74×103cells/L, 略高于表層同期(圖 3c)。7月底層豐度平均為39.26×103cells/L, 遠低于表層同期(圖 3d)。

2.3 優(yōu)勢種與季節(jié)變化

以優(yōu)勢度指數(shù)Y＞0.02為判別標準, 四季優(yōu)勢種均為硅藻, 主要13個優(yōu)勢種有2/3在3個以上季節(jié)中出現(xiàn), 具槽帕拉藻、骨條藻為四季優(yōu)勢種, 僅在單季占優(yōu)的有6種, 不同季節(jié)優(yōu)勢種有一定程度交錯,且變化較明顯(表 3)。11月優(yōu)勢種多達8種, 柔弱幾內(nèi)亞藻(Guinardia delicatula)、骨條藻和微小海鏈藻依次位列前三。此外, 派格棍形藻(Bacillaria paxillifera)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)、旋鏈角毛藻和小細柱藻(Leptocylindrus minutum)也占有一定的優(yōu)勢, 派格棍形藻在表層優(yōu)勢度高于骨條藻。具槽帕拉藻在該季優(yōu)勢度不高。柔弱幾內(nèi)亞藻和派格棍形藻僅在11月占優(yōu)。1月優(yōu)勢種5種, 短角彎角藻在表底的優(yōu)勢度即可達到11月優(yōu)勢種前三者之和, 其僅在該季占優(yōu)。具槽帕拉藻、骨條藻和微小海鏈藻優(yōu)勢度均較11月增大, 標志星桿藻(Asterionella notula)此時占有優(yōu)勢種群一席, 其在11月表底的優(yōu)勢度均＜0.01。3月優(yōu)勢種減為4種,標志星桿藻優(yōu)勢度最高, 這也是該種在四季的最大優(yōu)勢。具槽帕拉藻和骨條藻優(yōu)勢度有增無減, 標志星桿藻也在3月凸顯一定優(yōu)勢。7月優(yōu)勢種最多可達9種, 具槽帕拉藻和骨條藻優(yōu)勢度有降幅, 旋鏈角毛藻出現(xiàn)四季的最大優(yōu)勢度, 小細柱藻基本與11月優(yōu)勢度持平, 異常角毛藻(Chaetoceros abmormis)、寬角曲舟藻(Pleurosigma angulatum)和美麗曲舟藻(Pleurosigma formosum)僅在7月占優(yōu), 而新月菱形藻和微小海鏈藻僅在表層占優(yōu)。柳麗華等[20]認為,優(yōu)勢種對群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響, 優(yōu)勢種種類數(shù)目越多且優(yōu)勢度越小, 則群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定, 反之亦然?？傮w上, 四季優(yōu)勢類群豐度的分布態(tài)勢決定了浮游植物豐度的分布狀況, 不再贅述。

同時, 觀測及分析發(fā)現(xiàn), 具槽帕拉藻、骨條藻、旋鏈角毛藻、小細柱藻、寬角曲舟藻、美麗曲舟藻的優(yōu)勢度在水體表層通常都小于底層(表 3),究其原因, 藻類高豐度沉降或密集在底部, 抑或喜底棲生活, 抑或海區(qū)風浪小對底層水體的擾動以及垂直混合影響度小等均能造成該現(xiàn)象。

圖 3 底層浮游植物豐度的平面分布(×103cells/L)Fig. 3 Horizontal distribution of phytoplankton abundance in bottom waters of the Northern Jinmen Island

2.4 浮游植物多樣性評價

物種多樣性可用于評價群落中物種組成的穩(wěn)定程度及其數(shù)量分布的均勻程度和群落的組織結(jié)構(gòu)特征。參照陳清潮等[21]提出的熱帶海區(qū)生物多樣性閾值范圍, 浮游植物多樣性程度根據(jù)多樣性指數(shù)的大小可分為5級: ＜0.6 為差; 0.6—1.5為一般; 1.6—2.5為較好; 2.6—3.5為豐富; ＞3.5為非常豐富。本次調(diào)查(表 4)的四季多樣性均值為2.94, 介于2.6—3.5, 表征豐富的浮游植物物種多樣性程度。多樣性指數(shù)的四季變幅除1月表層(1.93)以及3月底層(1.84)的低值外, 多樣性指數(shù)在各季節(jié)的各站位分布較均勻。四季以11月浮游植物物種多樣性非常豐富, 11月表底的多樣性均值均＞3.5。3月表底的多樣性均值最低, 介于1.6—2.5, 為較好級別。7月表底的多樣性均值略高于3月表底, 二者都介于2.6—3.5, 表現(xiàn)豐富級別的浮游植物物種多樣性程度。柳麗華等[20]研究認為, 群落中的單一或某幾個物種優(yōu)勢度越明顯, 種類的多樣性就會降低。本區(qū)3月浮游植物物種多樣性低的原因即是優(yōu)勢種集中為標志星桿藻、具槽帕拉藻以及骨條藻的緣故。

均勻度代表群落內(nèi)物種分布的均勻程度, 是群落是否成熟和穩(wěn)定的特征之一。孟順龍等[22]認為,均勻度指數(shù)值越大, 表明多樣性越高, 生態(tài)環(huán)境狀況越好, 但孫軍等[19]認為也非絕對, 多樣性指數(shù)有時與均勻度指數(shù)同樣趨勢一致, 但代表意義截然不同, 可以確定的是, 較為穩(wěn)定的群落一般具有較高的多樣性和均勻度。從本研究的浮游植物均勻度分析結(jié)果(表 4)來看, 浮游植物均勻度變幅不大, 站間差異小, 在各季節(jié)的各站位分布較平緩, 四季均值為 0.80, 與多樣性指數(shù)相似, 3月均勻度最低, 11月物種間豐度分配均勻, 其均勻度最高。均勻度與多樣性指數(shù)的季節(jié)變化特點基本一致, 群落多樣性高的季節(jié)或海域物種均勻度也好。

表 3 金門北部海域的浮游植物主要優(yōu)勢種及優(yōu)勢度Tab. 3 The dominant phytoplankton and their dominance in sea waters of the Northern Jinmen Island

表 4 金門北部海域浮游植物多樣性的季節(jié)變動Tab. 4 Seasonal variation of diversity and evenness of phytoplankton in sea waters of the Northern Jinmen Island

3 討論

3.1 本區(qū)與毗鄰海區(qū)的比對分析

本海區(qū)毗連廈門東海域, 與廈門西港、九龍江河口、廈門東北部同安灣毗鄰, 與之相比(表 6), 本區(qū)種類組成與其他海區(qū)相似, 硅藻主導(dǎo)型群落, 甲藻次之, 藍藻較少, 金藻出現(xiàn)率低至無檢出。本區(qū)浮游植物物種豐富度遠低于前期大嶝島四季的物種數(shù)目[13,14], 接近廈門東部四季度月的物種數(shù)目[11]。我國早期對浮游植物豐度的調(diào)查方法主要遵從《海洋調(diào)查規(guī)范》[15]中網(wǎng)采的方法, 網(wǎng)目大小多為76 μm。Hensen和Lohmann研究[24,25]認為, 網(wǎng)采樣不能將水體中全部粒徑譜的浮游植物采獲, 從網(wǎng)中容易遺漏一些比網(wǎng)目小的種類, 是一種半定量的方法, 但此方法在大洋貧營養(yǎng)海域及與歷史資料參比方面有一定優(yōu)勢, 且相對于網(wǎng)具所能捕獲的大型浮游生物(＞200 μm)來說, 其損失的分量是不明顯的[23]。但由于拖網(wǎng)濃縮的海水體積較大, 所采集的浮游植物樣品中物種數(shù)目也會較高, 因此可見表5中的廈門周邊海域浮游植物網(wǎng)樣的物種數(shù)目均高于金門北部浮游植物水樣的物種數(shù)目。

表 5可見, 本文分析水樣所得的浮游植物豐度與網(wǎng)樣分析的結(jié)果相比較高, 遠高于前期以往大嶝島調(diào)查結(jié)果, 但1990年在廈門東部的網(wǎng)采浮游植物豐度出現(xiàn)一個高值, 起因是廈門東北部同安灣3個站位的四季都出現(xiàn)高豐度, 并在春季3月出現(xiàn)浮游植物藻華[10,12]。表 4也表明毗鄰海區(qū)之間的網(wǎng)樣分析結(jié)果自身差別較大, 這也進一步說明拖網(wǎng)方法會有部分樣品的丟失, 尤其是粒徑小于網(wǎng)孔的浮游植物, 以及拖網(wǎng)過程中傾角的變化也會影響過濾水柱體積的計算等因素[23], 會造成拖網(wǎng)分析結(jié)果是非準確和非精確定量的。因而, 受拖網(wǎng)網(wǎng)目(一般為76 μm)影響及拖網(wǎng)時傾角的變化會低估浮游植物豐度。因此作者建議浮游植物生態(tài)研究方法盡量與國際通用方法接軌, 為資料的共享和利用提供便利, 以定量采水樣和Uterm?hl方法分析水樣替代半定量的網(wǎng)采水樣和常規(guī)光學顯微鏡分析。

此外, 受調(diào)查時間和調(diào)查站位差異的影響, 不同調(diào)查中浮游植物優(yōu)勢種的構(gòu)成有一定的差異(表6)。優(yōu)勢種在群落中起著主導(dǎo)作用, 決定了群落內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的方式, 支配著群落的演替方向。如果一個優(yōu)勢種群從群落內(nèi)消亡, 不僅群落結(jié)構(gòu)要發(fā)生變化, 群落內(nèi)的生態(tài)環(huán)境也會發(fā)生較大的改變[20,26]。本次調(diào)查的優(yōu)勢種較之毗連海域季節(jié)動態(tài), 優(yōu)勢種構(gòu)成明顯與之不同(表 6), 前期研究表明[8—14], 廈門島周邊海域的浮游植物主要以角毛藻屬、圓篩藻屬和骨條藻屬為主體。冬季(12—2月)以圓篩藻屬為主, 角毛藻屬為次; 春季(3—5月)和夏季(6—9月)則分別以角毛藻屬和骨條藻屬占絕對優(yōu)勢; 秋季(10—11月), 主要屬呈現(xiàn)多樣化, 除了上述3個屬比例稍大外, 菱形藻屬、星桿藻屬(Asterionella)在夏、秋兩季也有一定的數(shù)量。從表 6可見, 具槽帕拉藻成為本區(qū)四季優(yōu)勢種, 而在前期報道僅在冬季1月占優(yōu)[13,14]; 圓篩藻的優(yōu)勢地位全無, 海鏈藻(Thalassiosira)躍居成為優(yōu)勢種。

以往研究認為, 中肋骨條藻是廈門海區(qū)常見的優(yōu)勢種[8—14], 在季節(jié)變化上具有“暖水性”[27], 數(shù)量高峰期出現(xiàn)于夏季[11—14]。近期, 國內(nèi)關(guān)于骨條藻分類研究有了突破, 并提供了廈門港骨條藻相關(guān)形態(tài)學特征及其季節(jié)變化[28]: 根據(jù)透射電鏡分析, 在廈門港有六種骨條藻分布, 中肋骨條藻是唯一一種在周年每月均有分布的骨條藻, 水體中的中肋骨條藻在廈門港冬春季豐度較低, 夏秋季豐度較高, 占據(jù)優(yōu)勢地位。多尼骨條藻(Skeletonema dohrnii)主要在冬季和春季出現(xiàn), 在水體中占據(jù)優(yōu)勢地位, 到了夏季和秋季則在水體中消失。曼氏骨條藻(Skeletonema menzelii)、熱帶骨條藻(Skeletonema tropicum)、亞當斯骨條藻(Skeletonema ardens)和桂氏骨條藻(Skeletonema grevillei)都是一般在夏季出現(xiàn)[28]。

表 5 金門北部與毗鄰海域的浮游植物生態(tài)特征值比較Tab. 5 Comparison of ecological characters of phytoplankton between sea waters of the Northern Jinmen Island and its adjacent sea regions

3.2 浮游植物豐度變動與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)

浮游植物生態(tài)現(xiàn)狀與環(huán)境因子密切相關(guān)。通過對浮游植物豐度與環(huán)境因子的Pearson 相關(guān)性分析(表 7)表明, 水溫僅在11月與浮游植物豐度呈現(xiàn)顯著的負相關(guān), 鹽度在11月和1月均與豐度呈現(xiàn)極顯著的負相關(guān), 懸浮物含量與1月豐度正相關(guān)關(guān)系明顯, 與7月豐度負相關(guān); 溶解無機氮和活性磷酸鹽僅在1月對浮游植物豐度起極顯著的促進增長作用。3月豐度與上述環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)作用不明顯。

本次調(diào)查海區(qū)水溫在13.21—26.92℃波動, 四季溫差較大; 鹽度在29.41—31.41變化, 鹽度1月最低, 3月最高, 而水溫7月最高, 3月最低。水溫在11月適宜, 平均20.87℃, 利于浮游植物生長, 但本區(qū)浮游植物豐度卻為四季最低值, 二者負相關(guān)顯著。11月鹽度接近于1月低值, 對浮游植物生長繁殖的促進作用不強, 近岸的鹽度變化與大陸徑流密切相關(guān), 而大陸徑流的輸入必然帶來豐富的營養(yǎng), 在鹽度的變化值并沒有超過浮游植物耐受的程度時, 本區(qū)的浮游植物豐度隨著鹽度的下降而上升, 并一直延續(xù)到1月, 此時, 1月近岸(低鹽)受陸源徑流影響大[12,14,29], 營養(yǎng)鹽含量通常比外海(高鹽)豐富, 而浮游植物的生長、繁殖主要受制于水域中的營養(yǎng)鹽,這樣浮游植物豐度與鹽度的關(guān)系以負相關(guān)的面貌出現(xiàn), 而與溶解無機氮和活性磷酸鹽的正面促進非常明顯(表 7), 懸浮物是對1月浮游植物豐度顯著正相關(guān)的一個作用因子。1月高營養(yǎng)鹽含量為四季最高, 促進了浮游植物高豐度的形成。本區(qū)7月懸浮物含量最低(19.65 mg/L), 浮游植物豐度為四季次高值(41.05×103cells/L), 體現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系; 1月懸浮物含量(26.93 mg/L)略高于7月含量少許, 浮游植物豐度為四季最高(73.28×103cells/L); 而3月和11月懸浮物含量處于較高水平(71.97 mg/L, 37.37 mg/L),浮游植物豐度是四季的低值(3月39.29×103cells/L, 11月34.73×103cells/L)。

表 6 金門北部和毗鄰海域四季的浮游植物優(yōu)勢種比較Tab. 6 Comparison of dominant phytoplankton in sea waters of the Northern Jinmen Island and its adjacent sea regions during one year

表 7 浮游植物豐度與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)性Tab. 7 Pearson correlation analysis between phytoplankton abundance and environmental factors

將各季浮游植物豐度與同期調(diào)查的葉綠素a濃度進行線性回歸分析, 發(fā)現(xiàn)除了11月和1月豐度與之有較好的正相關(guān)外, 浮游植物豐度與葉綠素濃度的關(guān)系不顯著(表 7)。但1月浮游植物的高豐度與此時葉綠素a濃度高值的正相關(guān)關(guān)系顯著的凸現(xiàn)出來,葉綠素a濃度與浮游植物豐度在高豐度發(fā)生期間(本海區(qū)1月豐度極高)的線性關(guān)聯(lián)尤為明顯[30,31]。

3.3 探討海域工程對浮游植物群落的潛在影響

金門北部海域受到西部九龍江水、東部晉江支流小型水系以及臺灣海峽外海水的共同影響, 這一區(qū)域潮大、流態(tài)復(fù)雜、含沙量較低[1,29]。在廈門機場二期工程施工過程中, 工程建設(shè)產(chǎn)生的非點污染源(廣義指各種沒有固定排污口的環(huán)境污染)主要來自于島區(qū)碼頭及填海造地的建設(shè)施工、炸礁及航道疏浚等, 總懸浮微粒產(chǎn)生源為疏浚、拋泥和吹泥, 污染源包括島上配套工程區(qū)生活污水和油污水等。這些污染都會對工程區(qū)及鄰近海域海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響[32,33]。其中, 主要影響因素為工程施工產(chǎn)生的大量懸浮物和沖擊波。工程建設(shè)施工期的生活污水影響較小, 可以忽略。

研究認為[3,4,34], 近海海洋工程在施工過程中,通常產(chǎn)生一部分泥沙與海水混合, 形成懸沙含量很高的水團, 從而大大增加了水中懸浮物質(zhì)的含量。根據(jù)2013—2014年同期懸浮物的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析, 本區(qū)懸浮物季節(jié)變化明顯, 表底分布差異顯著[29]。1月和7月懸浮物含量低, 浮游植物豐度較高; 而3月和11月懸浮物含量較高, 浮游植物豐度低。徐兆禮等[35]發(fā)現(xiàn)懸浮物質(zhì)的增加, 最直接的影響是削弱了水體的真光層厚度, 從而降低了海洋初級生產(chǎn)力,使浮游植物豐度下降, 并造成優(yōu)勢種更替混亂。其次, 水中懸浮物質(zhì)含量的增多, 對浮游植物物種的存活和繁殖有著明顯的抑制作用[35,36]。但施工期所產(chǎn)生的懸浮物對海洋生物的影響在時間尺度上也是暫時的[35,37]。大量海洋工程案例[2—5,35—37]表明, 在施工期結(jié)束后, 水體中的懸浮物會很快恢復(fù)到施工期的濃度水平, 海洋生態(tài)系統(tǒng)也會很快恢復(fù)。再有, 水下爆破所產(chǎn)生的巨大沖擊波對施工水域內(nèi)的魚類造成直接傷害外, 還會使安全區(qū)以外的魚類迅速出逃, 起到大范圍驅(qū)趕作用, 且對于生物幼體損害較大[5,36], 但對周圍水域浮游生物的種類組成和豐度沒有明顯影響[36]。

本文結(jié)果可以作為廈門機場二期工程前期的本底背景, 待廈門機場二期工程完工之際再添加相應(yīng)的浮游植物群落數(shù)據(jù)對比分析, 進而可對海洋工程開建的生態(tài)影響進行評估。

4 結(jié)論

由于金門島特殊的地理位置和歷史淵源, 在臺海兩岸的交流與互動中扮演著重要的角色和地位,對兩岸生態(tài)環(huán)保的協(xié)同合作有示范作用。本文基于2013—2014年四季度月在金門島北部海域獲取的浮游植物樣品分析, 共鑒定浮游植物3門43屬82種(不含未定種), 群落構(gòu)成以硅藻為主, 其次是甲藻, 藍藻最少。物種組成以豐度的季節(jié)差異較大。四季優(yōu)勢種均為硅藻, 不同季節(jié)優(yōu)勢種有一定程度交錯, 且變化較明顯。6個優(yōu)勢種的優(yōu)勢度在表層小于底層。3月的浮游植物群落狀態(tài)相對較脆弱。溶解無機氮及活性磷酸鹽是促使1月豐度全年最高的原因。大量工程建設(shè)案例表明, 涉海工程施工期造成的浮游植物豐度下降趨勢和優(yōu)勢種更替混亂在工程結(jié)束后能得以恢復(fù)。待廈門機場二期工程完工之際再添加相應(yīng)的浮游植物群落數(shù)據(jù)對比分析, 進而評估工程開建的生態(tài)影響。

[1]Chen J R. Characteristic analysis of tidal current energy in the Xiamen Bay and Jinmen channel [J]. Marine Science Bulletin, 2013, 32(6): 641—647 [陳金瑞. 廈門灣海域及金門水道潮流能特征分析. 海洋通報, 2013, 32(6): 641—647]

[2]Wu H Y, Zhu W B, Chen X H, et al. Effects of enclosingbank and hydraulic fill projects on water environment [J]. Water Resources Protection, 2005, 21(2): 53—56 [吳英海, 朱維斌, 陳曉華, 等. 圍灘吹填工程對水環(huán)境的影響分析. 水資源保護, 2005, 21(2): 53—56]

[3]Jia Y R, Sun Y L, Zhang X Q. Study on suspended particulate matter simulation during harbor dredging [J]. Technique of Port and Harbor, 2007, 3: 3—5 [賈怡然, 孫英蘭, 張學慶. 港池疏浚過程懸浮物影響預(yù)測研究及應(yīng)用.港工技術(shù), 2007, 3: 3—5]

[4]Che H Y. Impact of suspended substance from the expansion engineering of Yingkou port on oceanic environment [J]. Journal of Meteorology and Environment, 2006, 22(2): 48—50 [車宏宇. 營口港擴建工程懸浮物對海域環(huán)境影響分析. 氣象與環(huán)境學報, 2006, 22(2): 48—50]

[5]Cui Y, Song Y L, Lin Q L, et al. Effects of explosion in water column on marine organisms and marine environment [J]. Journal of Fishery Science of China, 1996, 3(4): 106—113 [崔毅, 宋云利, 林慶禮, 等. 水中爆破對海洋生物及海洋環(huán)境的影響研究. 中國水產(chǎn)科學, 1996, 3(4): 106—113]

[6]Gayoso A M. Long-term phytoplankton studies in the Bahia Blance estuary, Argentina [J]. Ices Journal of Marine Science, 1998, 55(4): 655—660

[7]Kamenir Y Z, Dubinsky T Z, Zohary T. Phytoplankton size structure stability in a meso-eutrophic subtropical lake [J]. Hydrobiologia, 2004, 520(1): 89—104

[8]Lin J M. Phytoplankton ecology in western Xiamen Harbour [J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait, 1991, 10(4): 345—350 [林金美. 廈門西海域浮游植物的生態(tài). 臺灣海峽, 1991, 10(4): 345—350]

[9]Chen Q H, Zeng Z W, Zhang S J, et al. Report on red occurred in Xiamen Harbour in 1987 [M]. In: Third Institute of Oceanography, SOA (Eds.), Collected Papers on Red Tide Survey and Study in Xiamen Harbour. Beijing: China Ocean Press. 1993, 1—18 [陳其煥, 曾昭文, 張水浸, 等. 廈門港1987年赤潮調(diào)查報告. 見: 國家海洋局第三海洋研究所編著, 廈門港赤潮調(diào)查研究論文集. 北京:海洋出版社. 1993, 1—18]

[10]Yang Q L, Lin G M, Lin J M. Ecological studies of phytoplankton in waters around Xiamen Amphioxus Reserve Area [J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait, 1993, 12(3): 205—217 [楊清良, 林更銘, 林金美.廈門文昌魚自然保護區(qū)周圍海域浮游植物的生態(tài). 臺灣海峽, 1993, 12(3): 205—217]

[11]Yang Q L, Lin G M, Cai B J. Species composition and distribution of phytoplankton in eastern Xiamen waters [J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait, 2000, 19(3): 337—343 [楊清良, 林更銘, 蔡秉及. 廈門東側(cè)海域浮游植物的種類組成與分布. 臺灣海峽, 2000, 19(3): 337—343]

[12]Lin G M, Yang Q L, Lin J M. Relationship between phytoplankton and environment factors in waters around Xiamen Island [J]. Marine Science Bulletin, 1993, 12(6): 40—45 [林更銘, 楊清良, 林金美. 廈門島周圍海域浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系. 海洋通報, 1993, 12(6): 40—45]

[13]Lin G M, Yang Q L, Lin J M. Abundance and species composition of phytoplankton in waters around Xiamen Island [J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait, 1994, 13(4): 353—358 [林更銘, 楊清良, 林金美. 廈門島周圍海域浮游植物的種類組成及豐度. 臺灣海峽, 1994, 13(4): 353—358]

[14]Yang Q L, Lin G M. Research report of phytoplankton biodiversity in Xiamen Island [M]. In: The Multidisciplinary Oceanographic Investigation Office of Xiamen (Eds.), Marine Biodiversity Research in Xiamen Island and Neighbouring Area. Beijing: China Ocean Press. 1996, 112—118 [楊清良, 林更銘. 廈門市海島資源綜合調(diào)查研究報告-浮游生物部分. 見: 廈門市海島資源綜合考察辦公室編著, 廈門市海島資源綜合調(diào)查研究報告. 北京: 海洋出版社. 1996, 112—118]

[15]State Bureau of Technical Supervise. The Specification for Oceanographic Survey-Marine Biological Survey (GB/T12736.6-2007) [S]. Beijing: China Standard Press. 2007, 30—35 [國家技術(shù)監(jiān)督局.《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T12736.6-2007). 北京: 中國標準出版社. 2007, 30—35]

[16]Sun J, Liu D Y. The preliminary notion on nomenclature of common phytoplankton in China Sea waters [J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2002, 33(3): 271—286 [孫軍, 劉東艷. 中國海區(qū)常見浮游植物種名更改初步意見. 海洋與湖沼, 2002, 33(3): 271—286]

[17]Chen J F, Gao Y H, Liang J R, et al. Research progress in species and gene diversity of Skeletonema, Bacillariophyta [J]. Advance in Natural Science of China, 2007, 17(5): 586—594 [陳金鳳, 高亞輝, 梁君榮, 等. 骨條藻的種類與基因多樣性研究進展. 自然科學進展, 2007, 17(5): 586—594]

[18]Gao Y H, Chen C P, Li Y. Marine nanophytoplankton diatoms from coastal waters of Hong Kong [C]. In: Morton B (Eds.), Perspective on Marine Environment Change in Hongkong and Southern China. Hongkong. 2003, 93—107

[19]Sun J, Liu D Y. The application of diversity indices in marine phytoplankton studies [J]. Acta Oceanologia Sinica, 2004, 26(1): 62—75 [孫軍, 劉東艷. 多樣性指數(shù)在海洋浮游植植物研究中的應(yīng)用. 海洋學報, 2004, 26(1): 62—75]

[20]Liu L H, Zuo T, Chen R S, et al. Community structure and diversity of phytoplankton in the estuary of Yangtze River in Autumn [J]. Marine Fisheries Research, 2007, 28(3): 112—119 [柳麗華, 左濤, 陳瑞盛, 等. 2004年秋季長江口海域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)和多樣性. 海洋水產(chǎn)研究, 2007, 28(3): 112—119]

[21]Chen Q C, Huang L M, Yin J Q, et al. Biodiversity of zooplankton in Nansha Islands [M]. In: The Multidisciplinary Oceanographic Expedition Team of Academia Sinica to Nansha Islands (Eds.), Marine Biodiversity Research in Nansha Islands and Neighbouring Area. Beijing: China Ocean Press. 1994, 42—50 [陳清潮, 黃良民, 尹建強, 等. 南沙群島海區(qū)浮游動物多樣性研究. 中國科學院南沙綜合科學考察隊. 南沙群島及其鄰近海區(qū)海洋生物多樣性研究. 北京: 海洋出版社. 1994, 42—50]

[22]Meng S L, Chen J C, Hu G D, et al. Phytoplankton community characteristics and its eco-assessment on water quality in Lihu Lake, Taihu Lake [J]. Resources and Environmental in the Yangtze Basin, 2010, 19(1): 30—36 [孟順龍, 陳家長, 胡庚東, 等. 太湖蠡湖浮游植物群落特征及其對水質(zhì)的評價. 長江流域資源與環(huán)境, 2010, 19(1): 30—36]

[23]Sun J, Liu D Y, Qian S B. A quantitative research and analysis method for marine phytoplankton: An introduction to Uterm?hl method and its modification [J]. Journal of Oceanography of Huanghai & Bohai Seas, 2002, 20(2): 105—112 [孫軍, 劉東艷, 錢樹本. 一種海洋浮游植物定量研究分析方法–Uterm?hl方法的介紹及其改進. 黃渤海海洋, 2002, 20(2): 105—112]

[24]Hensen V.ü ber die Bestimmung des Planktonsoder desim Meeretreibenden Materials an Pflanzen und Thieren. Kommission zurwissenschaftlichen Untersuchung der deutschen Meere in Kiel, 1882—1886 [J]. V Bericht Jahrgang, 1887, 12—16, 1—107

[25]Lohmann H. Ueber das Fischenmit Netzen aus Müllergaze Nr 20 zu dem Zwecke quantitativen Untersuchungen des Auftribs. Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen [J]. Abteilung Kiel Neue Folge, 1901, 5: 46—66

[26]Zhang F, Shangguan T L. Analysis on the ecological dominance of the Taxus mairei forest community in Shanxi [J]. Journal of Shanxi University (Natural Science), 1988, 11(3): 82—87 [張峰, 上官鐵梁. 山西南方紅豆杉(Taxus mariei)森林群落的生態(tài)優(yōu)勢度分析. 山西大學學報(自然科學版) , 1988, 11(3): 82—87]

[27]Jin D X, Chen J H, Huang K G. China Marine Planktonic Diatom [M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press. 1965, 63—64 [金德祥, 陳金環(huán), 黃凱歌. 中國海洋浮游硅藻類. 上海: 上?？茖W技術(shù)出版社. 1965, 63—64]

[28]Gu H F, Zhang X D, Sun J, et al. Diversity and seasonal occurrence of Skeletonema (Bacillariophyta) species in Xiamen Harbor and surrounding seas, China [J]. Cryptogamie Algologie, 2012, 33(3): 245—263

[29]Lin H, Ji W D. The investigation for oceanographic survey-observations of chemical parameters in the second phase project of the Xiamen Airport [R]. Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration. 2014, 19—25 [林輝, 暨衛(wèi)東. 廈門機場二期工程海域的化學要素調(diào)查研究報告. 國家海洋局第三海洋研究所, 2014, 19—25]

[30]Yu H Y, Zhou B, Hu Z Y, et al. Study on correlation between chlorophyll a and algal density of biological monitoring [J]. Environmental Monitoring in China, 2009, 25(6): 40—44 [于海燕, 周斌, 胡尊英, 等. 生物監(jiān)測中葉綠素a濃度與藻類密度的關(guān)聯(lián)性研究. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2009, 25(6): 40—44]

[31]Rakocevic-Nedovic J, Hollert H. Use of chlorophyll-Secchi disk relationships, phytoplankton community and chlorophyll a as trophic state indices of Lake Skadar (Montenegro, Balkan) [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2005, 12(3): 146—152

[32]Xu Z L, Zhang F Y, Chen Y Q. Assessment on fishery resource loss owing to mechanical entanglement and residual chlorine [J]. Marine Environmental Science, 2007, 26(3): 246—251 [徐兆禮, 張鳳英, 陳淵泉. 機械卷載和余氯對漁業(yè)資源損失量評估初探. 海洋環(huán)境科學, 2007, 26(3): 246—251]

[33]Xu Z L, Chen H. Estimating economic costs of potential fishery losses caused by marine engineering [J]. Journal of Fishery Science of China, 2008, 15(6): 970—975 [徐兆禮, 陳華. 海洋工程環(huán)境評價中漁業(yè)資源價值損失的估算方法. 中國水產(chǎn)科學, 2008, 15(6): 970—975]

[34]Filipsson H L, Bjork G, McQuoid M R. A major change in the phytoplankton of a Swedish sill fjord-A consequence of engineering work [J]? Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2005, 63: 551—560

[35]Xu Z L, Zhang F Y, Chen Y Q. Quantitative analysis on fishery resource loss owing to the influence of suspended substance and shock wave [J]. Journal of Fisheries ofChina, 2006, 30(6): 778—784 [徐兆禮, 張鳳英, 陳淵泉.懸浮物和沖擊波造成的漁業(yè)資源損失量估算. 水產(chǎn)學報, 2006, 30(6): 778—784]

[36]Jia X P, Lin Q, Cai W G. Evaluation for the impact of large explosion at Mabianzhou Island on the neighboring aquatic environment and marine organisms in Daya Bay [J]. Journal of Fisheries of China, 2002, 26(4): 313—320 [賈曉平, 林欽, 蔡文貴. 大亞灣馬鞭洲大型爆破對周圍水域環(huán)境與海洋生物影響的評估. 水產(chǎn)學報, 2002, 26(4): 313—320]

[37]Jiang M, Shen X Q, Yang H. Influence of underwater explosions on fishery organism [J]. Marine Fisheries, 2005, 27(2): 150—153 [蔣玫, 沈新強, 楊紅. 水下爆破對漁業(yè)生物影響的研究. 海洋漁業(yè), 2005, 27(2): 150—153]

SEASONAL DYNAMICS OF PHYTOPLANKTON COMMUNITY AND ITS RELATION WITH ENVIRONMENTAL FACTORS IN SEA WATERS OF THE NORTHERN JINMEN ISLAND

WANG Yu, XIANG Peng, YE You-Yin, LIN Geng-Ming, YANG Qing-Liang and LIN Mao
(Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Xiamen 361005, China)

Based on four cruise surveys carried out from 2013 to 2014, we analyzed phytoplankton community structure and seasonal pattern and compared them with those of the adjacent sea area. We also assessed the relationship between phytoplankton and environmental factors and potential influence by the second phase of the Xiamen Airport Project construction on phytoplankton. A total of 82 species (excluding unknown taxa) belonging to 43 genera of 3 classes were identified from 95 samples, in which diatoms were dominant in both the species composition and the abundance. Dinoflagellates was the second-largest group. Cyanobacteria was the least with only one species. Significant seasonal changes existed for phytoplankton species composition and abundance. Species richness was the lowest in March and the highest in November. The annual average phytoplankton abundance was 47.09×103cells/L with the peak in January and the minimum in November. The dominant species were diatoms including thirteen species: Guinardia delicatula, Ecampia zoodicaus, Skeletonema spp., Paralia sulcata, Thalassiosira exigua, Asterionella notula, Chaetoceros curvisetus, Nitzchia closterium, Bacillaria paradoxa, Chaetoceros abmormis, Leptocylindrus minutum, Pleurosigma angulatum and Pleurosigma formosum. In detail, Paralia sulcata and Skeletonema spp. were dominant species in four seasons. Shannon-wiener diversity index and Pielou’s evenness index indicated a more integrated and stable state of phytoplankton community. Compared with adjacent sea areas around Xiamen Island, the Northern Jinmen Island had medium level of richness of phytoplankton species, similar species composition but different dominant species and higher abundance. Pearson Correlation Analysis indicated that phytoplankton abundance was remarkably negatively associated with water temperature in November and was significantly negatively linked with salinity in January and November. Phytoplankton abundance were correlated positively to suspended substance in January but negatively linked in July. The phosphate and dissolved inorganic nitrogen were significantly positively linked with phytoplankton abundance in January. Chlorophyll a content was positively associated with phytoplankton abundance in November and significantly positive in January. Phytoplankton abundance in March was not clearly related to environmental factors. The second phase of Xiamen Airport Project mainly affected phytoplankton by massive suspended substance and shock wave during construction period. Moreover, ocean engineering cases indicated that phytoplankton abundance of investigated water began to rise and the disorder of dominants succession gradually recovered to the pre-construction status. More investigations of phytoplankton after completing ocean engineering projects are required to assess ecological affect by the second phase of Xiamen Airport Project.

Phytoplankton; Community structure; Seasonal dynamics; Environmental factors; Correlation analysis; Sea waters of the northern Jinmen Island

Q145+.2

A

1000-3207(2017)03-0712-12

10.7541/2017.89

2016-05-10;

2016-10-14

科技部基礎(chǔ)專項(GASI-01-02-04); 科技部海洋公益性行業(yè)科研專項(201005015)資助 [Supported by the Key Project of Basic Research Program of Ministry of Science and Technology (GASI-01-02-04), the Marine Public Research Project of Ministry of Science and Technology (201005015)]

王雨(1981—), 男, 貴州長順人; 副研究員; 主要從事浮游生物生態(tài)的研究。E-mail: wangyu@tio.org.cn

林茂, E-mail: linmao@tio.org.cn