黄海及长江口附近海域表层沉积硅质藻类的空间分布特征与环境意义

发布时间：2017-06-15 16:03

  本文关键词：黄海及长江口附近海域表层沉积硅质藻类的空间分布特征与环境意义，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：沉积硅藻因其蕴含着丰富的环境信息而被广泛的用于反演上层水体环境。表层沉积物中的硅藻数量、种类分布是上层水体中各种环境因素综合作用的结果,因此表层沉积硅藻群落的空间分布特征可以用来反演上层水体的环境特征,从而建立沉积硅藻与环境因子之间的关系。这也是利用沉积硅藻反演古环境、古气候的一个重要前提。通过分析黄海及长江口附近海域表层沉积样品中硅质藻类的物种和数量,并调查、测定了研究区域中温度、盐度、营养盐和沉积环境等环境因子,本文系统的展现了黄海及长江口附近海域表层沉积硅质藻类的空间分布特征,分析了研究区域沉积环境中影响沉积硅质藻类分布特征形成的主要因素,筛选了沉积硅质藻类群落中的环境指示物种,探讨了这些物种对环境因子的指示作用,从而揭示了研究区域中表层沉积硅质藻类的环境意义。黄海及长江口附近海域的113个调查站点中有97个站点的表层沉积物中硅藻和硅鞭藻的壳体丰富,共鉴定出藻类269种,包含267种硅藻和2种硅鞭藻。所有97个参与统计的沉积样品中硅藻壳体的绝对丰度范围为0.6×103-646.9×103个/克干重,平均值为30.1×103个/克干重;Shannon-Weaver指数范围为1.9-5.4,物种丰富度指数范围为1.7-6.8。主要通过Q型聚类分析,用29个相对丰度较高的主要物种将97个站位根据沉积硅质藻类组成划分为3个藻类组合和5个亚组合,分别为:I(1)、I(2)、II、III(1)、III(2)、III(3)。在划分后的藻类组合中进一步筛选出10个优势物种,分别为:具槽帕拉藻(Paralia sulcata),星形柄链藻(Podosira stelliger),离心列海链藻(Thalassiosira eccentrica),圆筛藻属(Coscinodiscus spp.),爱氏辐环藻(Actinocyclus ehrenbergii),柱状小环藻(Cyclotella stylorum),爱氏辐环藻辣氏变种(Actinocyclus octonarius var.ralfsii),波状辐裥藻(Actinoptychus senarius),粗纹藻属(Trachyneis spp.),斜纹藻属(Pleurosigma spp.)。其中,以具槽帕拉藻的分布最广,所占比例最高,星形柄链藻居次。黄海及长江口附近海域沉积硅藻群落的空间分布呈现明显的“近岸—远岸—大河口”的特征,并兼有北黄海、南黄海、长江口附近海域的各海域特点。沉积硅质藻类群落的绝对丰度分布整体上呈现远岸大于近岸的特点,高值区出现在北黄海和32°N-33°N区域,低值区出现在37.4°N断面、34°N断面;沉积硅藻群落的Shannon-Weaver指数和物种丰富度指数的分布整体上呈现近岸大于远岸的特点,两个指数的高值都集中于长江口附近的近岸区域,南黄海的中部为两个指数的低值区。沉积硅质藻类组合的划分也符合“近岸—远岸—大河口”的特征,且近岸组合中的优势物种数量较多。黄海及长江口附近海域沉积硅质藻类群落可以在一定程度上反映水体中浮游植物群落的生物量状况。群落的高丰度均出现在辽东半岛和山东半岛的近岸区域和32°N-33°N区域,低丰度均出现在渤海海峡、北黄海中部和长江口以南的近岸。但是,南部海域较低丰度的沉积群落无法反映上层水体的高生产力浮游植物群落,并且沉积硅质藻类群落与浮游硅藻群落的优势种不尽相同,这可能与浮游硅藻中弱硅质化物种难以沉积保存,以及沉积中较高优势的底栖物种不易进入到浮游群落有关。沉积速率和水动力环境是影响黄海及长江口附近海域沉积硅质藻类绝对丰度分布的重要因素。长江口以南的海域中,高沉积速率、长江羽流扰动和粗颗粒沉积物共同导致了较低的沉积群落丰度;此外,37°N的成山头附近以及苏北浅滩附近的海域中,几乎为0的沉积速率导致这些断面的藻类难以沉降,沉积硅质藻类含量极低,而较浅的水深也不利于硅壳的永久性沉降保存。根据沉积硅质藻类的空间分布、温盐特征等生态特点,从群落中筛选出6个环境指示物种,分别为:小眼圆筛藻(Coscinodiscus oculatus)、小等刺硅鞭藻(Dictyocha fibula)、爱氏辐环藻(Actinocyclus ehrenbergii)、柱状小环藻(Cyclotella stylorum)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)和星形柄链藻(Podosira stelliger)。小眼圆筛藻由北向南逐渐升高的丰度变化趋势主要指示了南北温度差异和水温的纬度变化趋势,它在北黄海中出现的2个特殊高值则暗示着黄海暖流的影响作用;小等刺硅鞭藻、爱氏辐环藻和柱状小环藻的丰度在近岸到远岸的方向上呈显著递减趋势,指示了海水盐度从近岸到远岸逐渐增大的变化梯度以及长江冲淡水对海域盐度的影响作用。此外,3个藻类空间分布的不完全一致性说明了它们的生长还受到其它环境条件的制约;具槽帕拉藻的高值出现在北黄海和32°N-33°N断面,指示了这2个区域中相对较高的营养盐水平,通过与历史调查研究比较,映证了南黄海在30年间逐渐上升的营养盐水平。本研究通过对黄海及长江口附近海域较大范围的表层沉积硅质藻类调查,分析了该区域表层沉积硅质藻类的空间分布特征,填补了近30年间黄海区域表层沉积硅质藻类的研究空白,筛选了温盐环境与富营养化的指示物种,研究结果对该海域利用沉积硅藻反演环境变化的研究具有一定的参考价值,为进一步利用沉积硅质藻类分析该区域的气候、环境等历史变化的研究积累了数据和经验。
【关键词】：沉积硅藻 环境变化 指示物种 黄海 长江口
【学位授予单位】：中国科学院烟台海岸带研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2;P736.21
【目录】：

• 中文摘要4-7
• 英文摘要7-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 研究背景及意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-25
• 1.2.1 国外研究现状18-23
• 1.2.2 我国海洋沉积硅藻的研究历史与现状23-25
• 1.3 研究内容及创新点25-27
• 1.3.1 研究内容25-26
• 1.3.2 创新点26-27
• 2 研究区域概况27-31
• 2.1 黄海概况27-29
• 2.1.1 地理条件27
• 2.1.2 气候特征27-28
• 2.1.3 水文特点28
• 2.1.4 环流、水团28
• 2.1.5 径流28-29
• 2.2 长江口海域概况29-31
• 2.2.1 地理条件29
• 2.2.2 气候条件29
• 2.2.3 水文特点29
• 2.2.4 环流29-30
• 2.2.5 径流30-31
• 3 材料及研究方法31-41
• 3.1 样品的采集31-33
• 3.2 沉积物样品的处理和分析33-38
• 3.2.1 沉积硅藻的纯化、鉴定33-36
• 3.2.2 硅藻数据的分析方法36-37
• 3.2.3 沉积物粒度的测定、分析37-38
• 3.3 水样的处理和分析38-41
• 3.3.1 水样的处理38-39
• 3.3.2 叶绿素的测定、分析39
• 3.3.3 营养盐的测定、分析39-41
• 4 黄海及长江口附近海域表层沉积物硅藻的分布特征41-57
• 4.1 沉积硅藻的鉴定及物种概况41
• 4.2 沉积硅藻的绝对丰度、物种多样性的分布特征41-45
• 4.3 沉积硅藻组合的空间格局45-51
• 4.3.1 沉积硅藻组合划分45-47
• 4.3.2 沉积硅藻组合丰度、物种多样性和优势物种47-51
• 4.4 分析讨论51-55
• 4.4.1 比较沉积硅藻绝对丰度、物种多样性的分布特征51-52
• 4.4.2 分析沉积硅藻组合的空间格局52-53
• 4.4.3 对比各沉积硅藻组合的绝对丰度、物种多样性和优势物种53-55
• 4.5 小结55-57
• 5 黄海及长江口附近海域表层沉积物硅藻的环境指示意义57-95
• 5.1 研究区域主要环境特征分析57-73
• 5.1.1 沉积环境和沉积物粒度分析57-62
• 5.1.2 海表温度62-64
• 5.1.3 盐度变化64-66
• 5.1.4 营养盐状况66-73
• 5.2 研究区域浮游硅藻群落和叶绿素a分析73-79
• 5.2.1 浮游硅藻群落73-75
• 5.2.2 实测叶绿素a分析75-79
• 5.3 环境指示物种的筛选79-87
• 5.3.1 暖水种—小眼圆筛藻79-81
• 5.3.2 近岸种—小等刺硅鞭藻、爱氏辐环藻、柱状小环藻81-85
• 5.3.3 重要优势物种—具槽帕拉藻、星形柄链藻85-87
• 5.4 分析讨论87-94
• 5.4.1 沉积硅藻群落和浮游植物群落的对应分析87-89
• 5.4.2 沉积环境对表层沉积硅藻群落特征的影响89-91
• 5.4.3 物种对温度的指示作用91-92
• 5.4.4 物种对盐度的指示作用92-93
• 5.4.5 物种对营养盐水平的指示作用93-94
• 5.5 小结94-95
• 6 结语95-99
• 附表1 黄海及长江口附近海域表层沉积硅藻及硅鞭藻的物种生态习性99-113
• 附图1 主要硅藻种和硅鞭藻种图版113-117
• 参考文献117-139
• 致谢139-141
• 个人简历141-143
• 论文列表14

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本文编号：452835