黄海微型和小型底栖生物群落结构与时空分布

发布时间：2020-10-20 00:27

　　 微型底栖生物主要包括原核微生物、真核微藻及原生动物等类群,小型底栖生物主要包括线虫、多毛类、桡足类等后生动物类群,微型和小型底栖生物组成了底栖微/小食物网,在物质循环和能量流动中起着重要作用。但由于对微型底栖生物定量提取和定性分析存在方法上的障碍,微型底栖生物又具有功能和形态上的复杂性,所以目前对微型底栖生物的研究远落后于对微小型浮游生物的研究,且已有相关研究主要集中在河口和潮间带生境,对陆架海研究极少。本研究所关注的黄海海域近年来遭受了浒苔暴发和水母暴发,已有研究表明浒苔暴发对生态系统可以产生正面或负面影响,水母在死亡后会沉降到海底降解,目前缺乏对微型和小型底栖生物在这两种生态灾害发生时和发生之后的研究。本论文结合底栖环境因子,使用DAPI荧光计数法和Ludox-QPS方法,对2010、2011年7月和11月采自黄海的微型和小型底栖生物的分布、群落结构及多样性进行了研究,并探讨了微型和小型底栖生物对浒苔和水母暴发的响应。0?5 cm沉积物中,细菌丰度(108 cells/cm3)较蓝细菌(105?106 cells/cm3)、自养微型鞭毛虫(PNFs,106 cells/cm3)、异养微型鞭毛虫(HNFs,105?106 cells/cm3)的丰度高2?3个数量级,远高于硅藻、异养小型鞭毛虫(HMFs)和纤毛虫的丰度。生物量上,细菌同样是最优势类群,PNFs和HNFs生物量与细菌同数量级或低1个数量级,蓝细菌生物量较细菌低1个数量级。小型底栖生物的丰度远低于pico-(细菌、蓝细菌)和nano-级(PNFs和HNFs)底栖生物,低于硅藻的丰度,高于HMFs和纤毛虫的丰度。小型底栖生物的生物量同样远低于细菌、PNFs和HNFs,与蓝细菌生物量接近,高于其余微型底栖生物类群。与通常分布规律不同,2011年7月有浒苔堆积和沉降的近岸海域沉积物中值粒径减小,粉砂?粘土含量增高,这样近岸沉积物颗粒大小就与南黄海中心接近;而在2010年7月,在同样有浒苔暴发的近岸海域,沉积物颗粒仍较粗,粉砂?粘土含量仍较低,与通常分布规律接近。以上结果表明两年浒苔暴发对沉积环境影响不同。2010年采集的生物样品因放置时间较长,可能存在低估,所以仅将2010年的生物数据做为背景资料。2011年夏季浒苔暴发和水母暴发均有发生,所以重点对2011年两个航次的数据进行分析。2011年7月,在浒苔堆积和沉降的山东半岛南部近岸海域,蓝细菌和pnfs的数量均较低,与没有浒苔暴发的2007年6月的分布不同;硅藻虽在青岛近岸海域有高值区,但7月份南黄海硅藻丰度平均值均明显低于2007年6月。以上结果表明浒苔暴发抑制了沉积物中自养生物的生长。另一方面,2011年7月,异养的细菌、hnfs和纤毛虫的数量在山东半岛南部近岸海域较高,离岸海域较低,这与2007年6月这三者在南黄海近岸和中心海域均有较高数量不同。浒苔在近岸的堆积和降解对沉积物中微生物降解过程和碎屑食物网有促进作用,从而促进了细菌的生长。hnfs和纤毛虫作为细菌的捕食者,纤毛虫同时也是hnfs的捕食者,通过级联效应使数量增加。2011年7月,小型底栖生物的分布规律与没有浒苔暴发的2007年6月一致,均在近岸海域有高的现存量,在离岸海域现存量较低。2011年7月南黄海小型底栖生物平均丰度高于没有浒苔暴发的2007年6月,山东半岛南部近岸海域的叶绿素a含量高,可能充足的食物保障了小型底栖生物的生长。另外,本论文使用的ludox-qps方法较离心分选法能获得更高的丰度,可能是造成2011年7月小型底栖生物丰度较2007年6月增加的另一个原因。通常,夏季南黄海的纤毛虫丰度和生物量均明显低于北黄海,而在2011年7月,南黄海纤毛虫平均生物量仍低于北黄海,但南黄海纤毛虫的平均丰度高于北黄海,表明有浒苔暴发2011年7月份南黄海小个体菌食性纤毛虫成为优势类群。2011年7月小个体的菌食性纤毛虫,例如中圆虫(metacystisspp.),游仆虫(euplotesspp.)和盾纤类,其丰度和生物量在全部纤毛虫中的比例较2007年6月增加,菌食性纤毛虫比例增加可能是对浒苔沉降和降解的响应。虽然t检验未发现显著差异,2011年11月份南黄海沉积物中的总氮含量平均值较同年7月份和2010年11月份均增加了22%,可能是水母降解释放到沉积物中的。2011年11月南黄海pnfs生物量平均值较同年7月份增加了17%。在夏季未发生水母暴发的2010年,11月南黄海pnfs生物量平均值较同年7月下降16%。通过两年11月份数据的对比,可以推测水母降解过程释放营养物质到沉积物中,并从而促进了pnfs的生长。在夏季水母大量出现的山东半岛南部离岸海域和长江口附近海域,2011年11月份细菌、PNFs、HNFs和纤毛虫的数量均较多,与夏季没有水母暴发的2010年11月份的分布不同。与浒苔降解过程相似,水母降解同样可以促进底栖碎屑食物网的发展,但细菌生物量较7月份下降,细菌的低生物量可能主要是由于大量增加的HNFs对其的捕食压力造成的。与2011年7月份相比,2011年11月份底栖PNFs、HNFs和纤毛虫均增加,但小型底栖生物却减少。这可能是因为11月份叶绿素a含量的减少,叶绿素a含量通常可代表小型底栖生物的食物来源。与2007年6月一致,2011年两个月份肉食性纤毛虫生物量和物种数均最多,是最主要的摄食类型,然后依次为菌食性、藻食性和杂食性。此外,前口类和核残迹类均是生物量最多的类群。和2011年7月相比,11月份肉食性纤毛虫生物量所占比例升高,而菌食性纤毛虫所占比例下降。肉食性纤毛虫比例增加大部分是因为典型肉食性的钩刺类纤毛虫的增多,这样11月份肉食性纤毛虫在所有站位均是最主要的摄食类型。浒苔暴发和水母暴发的后续效应使HNFs增多,肉食性纤毛虫的增多可能是对沉积物中HNFs增多的响应。2011年7月南黄海异养鞭毛虫对生物量和新陈代谢率的相对贡献较2007年6月增加,而小型底栖生物的相对贡献降低。2011年11月份南黄海异养鞭毛虫对生物量和新陈代谢率的相对贡献又较2011年7月增加,小型底栖生物的相对贡献更低。相对新陈代谢率在冷水团海域和北黄海表现出相近的变化趋势,冷水团外围海域和南黄海变化趋势接近。这些结果表明浒苔暴发和水母暴发使冷水团外围海域和南黄海的底栖消费者向小个体转变,并且使底栖生物群落结构和新陈代谢从自养向异养转变。南黄海和长江口这样的异养环境有助于水母的发生,微型和小型底栖生物在这些海域的积累为水母水螅体提供了充足的食物,可能因此促进了2012年水母的暴发。
【学位单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：Q178.1
【部分图文】：

Fig.2.1 Sampling stations in July and November 2010●代表位于黄海冷水团中的站位；○代表位于黄海冷水团外围的站位本研究于 2010 年 7 月 10—17 日(夏季)和 2010 年 11 月 20—30 日(秋季)分

16值粒径(D)、叶绿素 a 含量(E)、脱镁叶绿素 a 含量(F)、有机质含量(G)、总氮含量(H)和含水量(I)Fig. 2.2 The water depth (A), bottom water temperature (B), bottom water salinity(C), median grain size (D), silt clay content (E), chlorophyll-a (F), phaeophytin-a (G),organic matter (H) and moisture content (I) in the Yellow Seain November 2010本航次所研究站位底质类型有四种，包括粘土质粉砂、粉砂、砂质粉砂和粉

图 2.4 2010 年 7 月表层 5 cm 沉积物中细菌(A)、蓝细菌(B)丰度和 PNFs(C, E)、HNFs(D, F)丰度和生物量分布图Fig. 2.4 The distribution of abundance of bacteria (A) and cyanobacteria (B),abundance and biomass of PNFs(C, E) and HNFs (D, F) in the upper 5 cm ofsediment in July 2010
【参考文献】

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本文编号：2847926