賴文典 孫德勇 朱澤民

【摘 要】浮游植物群落結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致其在海洋生態(tài)系統(tǒng)和物質(zhì)循環(huán)過程中作用不同，因此對其的分析研究具有重要的意義。本文利用CHEMTAX軟件對2005年6月和2006年6月和2006年9月東中國海表層高效液相色譜數(shù)據(jù)（HPLC）經(jīng)行分析，得到兩年浮游植物類群生物量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩年里東中國海浮游植物類群構(gòu)成基本相同，都是以硅藻為主，定鞭金藻和綠藻其次，硅藻占絕對優(yōu)勢。

【關(guān)鍵字】HPLC；CHEMTAX；浮游植物群落結(jié)構(gòu)；東中國海

中圖分類號： Q178.53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）21-0047-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.022

【Abstract】Different phytoplankton community structure leads to different functions in Marine ecosystem and material circulation， so it is of great significance to its analysis and research. The surface HPLC data of June 2005 and June 2006 and September 2006 in the east China seas were analyzed by CHEMTAX software， we get two years of phytoplankton biomass. The result show： The phytoplankton composition of the east China seas was basically the same in two years， diatoms were the dominant species， followed by prymnesiophytes and chlorella， diatoms have an absolute advantage.

【Key words】HPLC； CHEMTAX； Phytoplankton community structure； The east China seas

0 引言

浮游植物是海洋中最主要的初級生產(chǎn)力，其生物量的多少直接反映了海域的海水肥沃程度和所能養(yǎng)育生物資源的能力。其與周圍環(huán)境構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，相互影響。環(huán)境的變化可能引起其群落結(jié)構(gòu)的改變，它能夠改變海洋碳通量[1]、云反照率[2]、海水光通量與熱通量[3]，從而改變?nèi)驓夂颍绊懭祟惖纳妗?/p>

浮游植物啟動(dòng)了海洋中的食物網(wǎng)，它利用光能攝取營養(yǎng)鹽，把無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，并釋放氧氣，從而直接或間接地為海洋中其他生物提供賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。浮游植物的種類及細(xì)胞豐度多少可以用來估計(jì)海洋漁業(yè)資源的豐富程度[5]。因?yàn)楦∮沃参飳Ｑ蟓h(huán)境的適應(yīng)能力不同，所以可以把它的種類和細(xì)胞豐度作為了解海洋環(huán)境變化的重要指標(biāo)之一[6]。浮游植物在海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞中起著至關(guān)重要的作用。海洋生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物物種的多樣性直接和生態(tài)系統(tǒng)以上的3個(gè)功能相關(guān)，其中最為突出的是浮游植物的多樣性與海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系[7]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致其在海洋生態(tài)系統(tǒng)和物質(zhì)循環(huán)過程中作用不同，因此對其的分析研究具有重要的意義[8]。

本文使用現(xiàn)場獲得的高效液相色譜（HPLC）數(shù)據(jù)，通過CHEMTAX軟件對獲取的色素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲取浮游植物群落結(jié)構(gòu)信息，分析東中國海浮游植物群落結(jié)構(gòu)并為與其相關(guān)方向提供重要的科學(xué)參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域介紹

東中國海，包括渤海，黃海，東海和長江口。渤海為中國唯一內(nèi)陸海，面積約為7.7萬平方公里，平均深度18米[9]。黃海，西太平洋最大邊緣海，在大陸與朝鮮半島之間，面積38萬平方公里，平均深度90米[10]。東海位于我國東部，面積約為77萬平方公里，平均深度349米[11]。東中國海具有邊緣海的性質(zhì)，海的東南部受大洋影響較大，西北部及沿岸區(qū)域受大陸影響大，故這兩部分海洋狀況有顯著差異。東中國海位于24°N到41°N中緯地段，具有溫帶海洋的性質(zhì)，季節(jié)變化大，尤其是北部及沿岸區(qū)域。

本文實(shí)時(shí)觀測于2015年夏季（6月）和2016年夏季（6月、9月）HPLC數(shù)據(jù)，隨“東方紅2號”考察船對東中國海進(jìn)行取樣調(diào)查，站點(diǎn)如圖1。

1.2 數(shù)據(jù)分析方法

根據(jù)Aiken[12]使用的公認(rèn)HPLC浮游植物色素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。在這種方法中，總?cè)~綠素a（TChla）與診斷色素（AP）之間的關(guān)系用于色素?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量保證（QA），因?yàn)樗鼘?shù)據(jù)散布更為敏感，并避免了TChla與TP的固有自相關(guān)性。色素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)則為：

（1）TChla與AP的差值應(yīng)小于30%TPig濃度。

（2）葉綠素a（Chla）和AP之間的回歸斜率范圍應(yīng)該在0.7-1.4之間，總方差必須大于0.9。

（3）只有通過合格標(biāo)準(zhǔn)的樣本數(shù)量超過特定巡航總觀測值的85%，才能接受巡航數(shù)據(jù)。

進(jìn)而使用CHEMTAX軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到浮游藻類種群組成和豐度。CHEMTAX分析通過構(gòu)建矩陣來分析數(shù)據(jù)。根據(jù)東中國海主導(dǎo)藻類，確定使用的初始矩陣[13]。包括8類浮游植物藻類（甲藻（Dinoflagellates）、硅藻（Diatoms）、金藻（Chrysophytes）、定鞭金藻（Prymnesiophytes）、綠藻（Chlorophytes）、隱藻（Cryptophytes）、原綠藻（Prochlorophytes）和藍(lán)藻（Cyanobacteria））和12種浮游植物色素類型（Per（Peridinin，多甲藻素）、But-fuco（butanoyloxyfucoxanthin，But-墨角藻黃素）、Fuco（Fucoxanthin，墨角藻黃素）、Hex-fuco（hexanoyloxyfucoxanthin，Hex-墨角藻黃素）、Neo（neoxanthin，新葉黃素）、Pras、Viol（violaxanthin，黃質(zhì)）、Allo（Alloxanthin，黃素）、Lut（Lutein，葉黃素）、Zea（Zeaxanthin，玉米黃素）、TChlb（總?cè)~綠素b）、TChla（總?cè)~綠素a））。

使用初始比率矩陣，通過初步分析和綜合分析計(jì)算得到最終色素比率矩陣。進(jìn)而得到浮游植物類群的生物量[14]。

2 結(jié)果

基于實(shí)測HPLC數(shù)據(jù)，通過CHEMTAX軟件，得到了2015年各藻種所占生物量百分比堆積條形圖（圖2）。由圖中可知，各藻種占總生物量百分比分別為7.29%、59.49%、5.91%、15.63%、11.18%、0.23%、0.25%、0.02%。它們在各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的群落結(jié)構(gòu)較為一致。以硅藻、定鞭金藻和綠藻為主，其中硅藻的生物量最高，占絕對優(yōu)勢，在各站點(diǎn)占0%—98.40%，定鞭金藻和綠藻次之，分別占0%—61.05%和0%—50.99%。甲藻和金藻部分站點(diǎn)所占比例高達(dá)40.79%和38.21%，但多數(shù)站點(diǎn)低于15%。隱藻、原綠藻、藍(lán)藻所占的份額最低，91.27%的站點(diǎn)隱藻所占比例低于1%，96.03%的站點(diǎn)原綠藻所占比例低于1%，極少部分站點(diǎn)分別為0%—7.36%、0%—5.15%；藍(lán)藻所有站點(diǎn)都低于1%，所占比例為0%—0.44%。

同時(shí)得到了2016年各藻種所占生物量百分比堆積條形圖（圖3）。各藻種生物量占總生物量百分比分別為11.46%、24.05%、2.76%、22.12%、21.51%、11.44%、5.62%、1.04%。它們在各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的群落結(jié)構(gòu)略有差別。

相較之下，2016年東中國海浮游植物優(yōu)勢種仍然為硅藻、定鞭金藻和綠藻，其中硅藻的生物量最高，占絕對優(yōu)勢，在各站點(diǎn)占0%—52.96%。定鞭金藻和綠藻次之，分別占0%—64.85%和0%—60.84%。甲藻占0%—53.54%，但96.82%的站點(diǎn)都低于20%。隱藻占0%—53.54%，但85.35%的站點(diǎn)所占比例低于20%。原綠藻金藻、藍(lán)藻所占的份額較低，原綠藻占0%—45.86%，但84.71%的站點(diǎn)所占比例低于20%。金藻占0%—39.39%，但95.54%的站點(diǎn)所占比例低于20%。藍(lán)藻占0%—80.48%，但96.18%的站點(diǎn)所占比例低于20%。

3 結(jié)論

本文基于2015年和2016年夏季HPLC數(shù)據(jù)通過CHEMTAX軟件對東中國海群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析。發(fā)現(xiàn)兩年里東中國海浮游植物類群構(gòu)成基本相同，都是以硅藻為主，定鞭金藻和綠藻其次，硅藻占絕對優(yōu)勢。

前人對相關(guān)海域研究發(fā)現(xiàn)浮游植物種群分布特征隨時(shí)間和區(qū)域的變化[15]，本文數(shù)據(jù)研究不夠全面，沒有其余季節(jié)與海表面以下數(shù)據(jù)資料。而浮游植物受到諸如營養(yǎng)鹽，鹽度，溫度，上升流，水團(tuán)等各種因素影響[16]，水平分布則地理位置有關(guān)。因此進(jìn)一步深入探測東中國海浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變動(dòng)機(jī)制是當(dāng)今海洋生態(tài)學(xué)的難點(diǎn)和今后的努力方向。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉建棟.冬季東中國海表層pCO_2的分布特征及控制因素分析[D].中國海洋大學(xué)， 2008.

[2]Charlson R J， Lovelock J E， Andreae M O， et al. Oceanic phytoplankton，atmospheric sulphur， cloud albedo and climate[J]. Nature，1987，326（6114）：655-661.

[3]Sathyendranath S，Gouveia A D，Shetye S R， et al. Biological control of surface temperature in the Arabian Sea[J]. Nature， 1991，349（6304）：54-56.

[4]呂瑞華，夏濱，李寶華，等.渤海水域初級生產(chǎn)力10年間的變化[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，1999（3）：80-86.

[5]孫軍，劉東艷.Q統(tǒng)計(jì)指數(shù)在膠州灣北部水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用[J].海洋學(xué)報(bào)， 2004， 26（5）：139-149.

[6]馬威，孫軍，薛冰，等.2010年秋季南海北部浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究[J].海洋學(xué)報(bào)，2016，38（4）：43-53.

[7]孫軍，劉東艷.多樣性指數(shù)在海洋浮游植物研究中的應(yīng)用[J].海洋學(xué)報(bào)，2004， 26（1）：62-75.

[8]劉素娟.渤海灣浮游植物的生態(tài)研究[D].天津大學(xué)， 2007.

[9]宋文鵬，霍素霞.環(huán)渤海集約用海區(qū)海洋環(huán)境現(xiàn)狀[M]. 海洋出版社，2015.

[10]何起祥.中國海洋沉積地質(zhì)學(xué)[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2006（4）：66-66.

[11]師先進(jìn)，呂炳全.試論東海地質(zhì)構(gòu)造的成因[J].海洋通報(bào)，1983（6）：41-50.

[12]Aiken J，Pradhan Y，Barlow R，et al.Phytoplankton pigments and functional types in the Atlantic Ocean：A decadal assessment，1995–2005[J].Deep Sea Research Part II Topical Studies in Oceanography，2009，56（15）：899-917.

[13]Furuya，K.，et al.，Phytoplankton dynamics in the East China Sea in spring and summer as revealed by HPLC-derived pigment signatures.2003.50（2）：p.367-387.

[14]孔凡洲.長江口赤潮區(qū)浮游植物的粒級結(jié)構(gòu)、種類組成和色素分析[D].中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所），2012.

[15]孫軍，劉東艷，楊世民，等.渤海中部和渤海海峽及鄰近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)的初步研究[J].海洋與湖沼， 2002， 33（5）：461-471.

[16]王丹，孫軍，安佰正，等.2006年秋季東海陸架浮游植物群集[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19（11）：2435-2442.