黃海大型水母暴發(fā)對(duì)浮游植物群落組成及微食物環(huán)的影響.pdf

1、大型水母暴發(fā)已是全球性的海洋生態(tài)災(zāi)害，作為東亞海域水母高發(fā)區(qū)，黃海的水母暴發(fā)已經(jīng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了顯著影響，然而水母暴發(fā)對(duì)浮游生態(tài)系統(tǒng)影響或生態(tài)效應(yīng)尚不清楚。本論文通過現(xiàn)場(chǎng)大面調(diào)查和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)等研究手段，利用高效液相色譜、流式細(xì)胞儀等多種分析方法，在水母暴發(fā)年份對(duì)我國黃海大型水母沙海蜇(Nemopilema nomurai)暴發(fā)區(qū)的浮游植物及微食物環(huán)各主要組分相互關(guān)系展開研究。根據(jù)2011年～2014年航次調(diào)查研究和實(shí)驗(yàn)生態(tài)研究數(shù)據(jù)，取得以

2、下主要結(jié)果：
　　1.水母暴發(fā)區(qū)浮游植物類群組成的變動(dòng)及水母暴發(fā)對(duì)其類群組成的影響
　　根據(jù)2011年～2013年沙海蜇暴發(fā)區(qū)的不同階段浮游植物類群現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，揭示了水母暴發(fā)不同階段浮游植物的分布與變動(dòng)格局。結(jié)果表明:整體上浮游植物生物量由近海到外海呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。6月（水母暴發(fā)初期），硅藻占總?cè)~綠素a生物量的34.3±10.3％(n=36)，隱藻、藍(lán)藻和甲藻分別約占10％。8月（水母暴發(fā)中期），浮游植物主要優(yōu)勢(shì)類群仍

3、為硅藻(39.9±22.2％，n=48);但藍(lán)藻的相對(duì)豐度顯著上升，占21.0±15.3％（n=48，p＜0.01）;青綠藻占11.1±5.7％(n=48)。長(zhǎng)江口外側(cè)海域浮游植物生物量相對(duì)較高且多以硅藻為主，而藍(lán)藻和青綠藻的高值區(qū)主要分布于黃海中部。9～10月（水母暴發(fā)后期），浮游植物生物量整體下降，浮游植物類群組成表現(xiàn)為硅藻占33.5±17.7％(n=45)，藍(lán)藻占24.4±18.9％(n=45)，隱藻占12.0±6.4％（n=45

4、），其它類群均小于10％。藍(lán)藻的主要貢獻(xiàn)區(qū)域仍然在黃海中部海區(qū)且保持近岸高外海低的分布趨勢(shì)，而其在長(zhǎng)江口外側(cè)海域卻呈現(xiàn)相反的分布規(guī)律。
　　與2011年8月（非水母暴發(fā)年）浮游植物類群相比，水母暴發(fā)期間甲藻、隱藻和藍(lán)藻呈增加趨勢(shì)，其中北部斷面以藍(lán)藻增加最為明顯，增加量約為15％。硅藻除長(zhǎng)江口外側(cè)北部幾個(gè)站位外，相對(duì)生物量均下降，平均下降約18％。金藻和青綠藻在30°N以北海域的相對(duì)生物量下降，而在30°N以南海域的相對(duì)生物量上升。

5、
　　上述結(jié)果表明6月～10月間和年際間浮游植物類群組成受環(huán)境因子的影響。但是通過分別對(duì)比2012年和2014年兩次6月重復(fù)斷面航次調(diào)查結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)水母暴發(fā)前和水母暴發(fā)期的浮游植物和微型浮游動(dòng)物類群均出現(xiàn)顯著差異。結(jié)果表明在水母暴發(fā)期水母釋放的低N/P的排泄物，可能改變水母暴發(fā)前高氮磷比的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)，尤其在水母暴發(fā)站位的10m層，磷酸鹽的濃度顯著高于水母暴發(fā)前的濃度p＜0.05）。在此背景下，葉綠素a生物量和浮游植物生長(zhǎng)率上升，

6、而且浮游植物主要優(yōu)勢(shì)類群從硅藻-隱藻-青綠藻演變?yōu)楣柙?甲藻-隱藻。沙海蜇暴發(fā)時(shí)，甲藻的絕對(duì)生物量(p＜0.01)和相對(duì)生物量(p＜0.01)均顯著升高，而隱藻(p＜0.01)和青綠藻(P＜0.05）的相對(duì)生物量顯著下降。此外，在水母暴發(fā)期，微型浮游動(dòng)物生物量下降，其主要優(yōu)勢(shì)類群纖毛蟲（相對(duì)豐度＞55％）的粒徑大小顯著降低(p＜0.001）。因此，水母暴發(fā)可能促進(jìn)甲藻藻華的發(fā)生，并促使微型浮游動(dòng)物纖毛蟲小型化;而且，這樣的生態(tài)系統(tǒng)更有利

7、水母的生長(zhǎng)，因?yàn)樗赶啾扔隰~類具有更廣的食性。
　　2.水母暴發(fā)對(duì)異養(yǎng)細(xì)菌和群落代謝的影響
　　水母暴發(fā)不僅釋放無機(jī)營養(yǎng)鹽，同時(shí)還有溶解有機(jī)物。2013年6月、8月和9月的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):沙海蜇暴發(fā)期間，長(zhǎng)江口外側(cè)海域異養(yǎng)細(xì)菌的豐度呈8月＞9月＞6月。E斷面異養(yǎng)細(xì)菌豐度則是從6月的(1.24±0.25)×106 mL-1(n=7）顯著增加到9月份的(2.11±0.56)×106 mL-1(n=7，p＜0.05)。6月份，浮游植

8、物生物量與異養(yǎng)細(xì)菌的豐度具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.67，p＜0.001，n=34);8月份可能受水母暴發(fā)釋放溶解有機(jī)物和對(duì)浮游動(dòng)物攝食的影響，浮游植物和異養(yǎng)細(xì)菌并沒有顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.11，p＞0.05，n=25);在9月水母消亡時(shí)，水母體的降解可能使得浮游植物生物量與異養(yǎng)細(xì)菌的正相關(guān)關(guān)性得以重建(r=0.71，p＜0.001，n=31)。在水母暴發(fā)期間，浮游植物粒級(jí)組成發(fā)生了顯著變化，小粒徑浮游植物的相對(duì)豐度顯著上升(p＜

9、0.01）。在8月和9月，微微型浮游植物的相對(duì)生物量達(dá)到50％以上。
　　于2013年6月(航段P1、P2)和2014年6月(航段P3、P4)上下旬4個(gè)航段，分別采用黑白瓶法和3H-亮氨酸示蹤法研究南黃海沙海蜇暴發(fā)區(qū)的浮游生物群落代謝和細(xì)菌生產(chǎn)力變動(dòng)特征。結(jié)果表明，在水母暴發(fā)的航段中，細(xì)菌生產(chǎn)力升高，凈群落生產(chǎn)力呈明顯的異養(yǎng)狀態(tài)。2013年6月，發(fā)現(xiàn)在水母生物量急劇增加的P2航段，細(xì)菌生產(chǎn)力顯著升高，但細(xì)菌豐度變化不大，即單位細(xì)菌

10、生產(chǎn)力顯著上升，由1.75±0.87 pgC· cell-1·d-1增加到3.31±1.22 pgC·cell-1· d-1(p＜0.05)。2014年6月，水母暴發(fā)的P4航段中，細(xì)菌生產(chǎn)力沒有顯著上升，但群落總初級(jí)生產(chǎn)力與群落呼吸的比值(0.46±0.25)顯著低于之前水母生物量低的航段(0.89±0.46，p＜0.05);凈群落生產(chǎn)力在P3和P4航段的平均值分別為-0.84 mmol O2 m-3·d-1和-3.97 mmol O2