浙江瓯江口海域游泳动物群落特征及其与环境因子的关系.pdf
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1、第 54 卷 第 4 期 海 洋 与 湖 沼 Vol.54,No.4 2 0 2 3 年7 月 OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SINICA Jul.,2023 *国家自然科学基金项目,42076156 号,41676139 号。宋 晨,硕士研究生,E-mail: 通信作者:韩庆喜,副研究员,硕士生导师,E-mail: 收稿日期:2022-10-11,收修改稿日期:2022-12-30 浙江瓯江口海域游泳动物群落特征 及其与环境因子的关系*宋 晨1 王晓波2 张国豪3 韩庆喜1(1.宁波大学海洋学院 浙江宁波 315832;2.禹治环境科技(浙江)有限公司 浙江宁波 315
2、199;3.青岛道万科技有限公司 山东青岛 266237)摘要 瓯江口海域是传统的浙江省渔业资源栖息地,现今受高强度人为扰动的影响。为了解瓯江口海域游泳动物群落组成和多样性特征,采用单拖网方法对瓯江口春季(3 月)和秋季(11 月)游泳动物进行调查,并对其群落组成、生物多样性、资源密度和时空分布格局及主要影响因子等进行了研究。调查结果显示,研究海域共采集到游泳动物 78 种,其中鱼类有 36 种、甲壳动物 28 种、头足类 3 种。游泳动物优势种春季有 9 种,秋季有 6 种;两个季节共同优势种有 4 种。春季的渔获物的丰度远低于秋季,而春季的生物量则与秋季相差不大。基于丰度和生物量的多样性指
3、数(H)、均匀度指数(J)和丰富度指数(d)均为秋季高于春季。在瓯江口海域,水体悬浮物是影响游泳动物群落多样性和丰富度的最重要的环境因子。通过对浙江瓯江口海域游泳动物群落特征及其与环境因子的内在关联的研究,有望为瓯江口海域渔业资源变迁特征和资源养护管理决策提供基础数据和科学依据。关键词 游泳动物;优势种;生物多样性;瓯江口 中图分类号 Q958.8;S931 doi:10.11693/hyhz20221000258 瓯江口及邻近海域位于浙江省温州湾北部,北接乐清湾,东有洞头列岛和大北列岛为屏障,水域开阔,水深大多在 20 m 以内。瓯江口外侧潮汐为正规半日潮,为强潮海湾,平均潮差 3.994.
4、52 m,最大潮差达 7.21 m(龙湾)。潮流为不正规半日浅海潮流,平均流速 0.370.92 m/s(中国海湾志编纂委员会,1993)。瓯江年均径流量 202.7108 m3,带来了丰富的营养盐,使得该海域水质肥沃;潮流受江浙沿岸流和台湾暖流的共同制约,在近岸地区形成上升流,浮游生物丰富,生物多样性水平和生产力较高(徐兆礼,2008),是海洋无脊椎动物和鱼类栖息、索饵、产卵、生长的优良场所,海洋水产资源丰富,经济水产动物种类繁多,包括大黄鱼、小黄鱼、墨鱼、三疣梭子蟹、锯缘青蟹、缢蛏、海蜇等,在瓯江口附近海域形成了792 km2的瓯江口渔场,又称洞头渔场,是东海第二大渔场(温州渔场)的重要组
5、成部分(徐兆礼,2008;刘志坚等,2016)。但是,瓯江口附近海域在水产资源开发利用方面存在较多问题,在长期高强度拖网捕捞(樊伟等,2003)、沿海工业和滩涂围垦开发等人类活动影响下(徐兆礼,2008),生态系统已遭到破坏,处于亚健康或不健康状态(刘志坚等,2016),海洋生物资源破坏严重,大黄鱼、小黄鱼、曼氏无针乌贼、带鱼和海蜇等传统经济水生动物已经数量稀少,无法形成渔汛,取而代之的是低龄化、低值化、小型化的鱼类(中国海湾志编纂委员会,1993)。近年来,瓯江口海域游泳动物或海洋生物资源的研究仍旧比较缺乏,仅有的瓯江口游泳动物的研究中,要么研究对象仅涵盖游泳动物中的单一类群(徐兆礼,200
6、8,2009;徐兆礼等,2009;陈伟峰等,2021),要么瓯江口仅作为其研究海域的一小部分且瓯江口附近站位数量稀少(李超男等,2017;陈伟峰等,2021)或者研究区域位于瓯江内(刘志坚等,2016),缺1114 海 洋 与 湖 沼 54卷 少有针对性的瓯江口海域游泳动物群落生态学的研究。瓯江口海域生态环境和渔业资源变动的因素比较复杂,相关管理部门为恢复渔业资源在瓯江口海域进行积极的增殖放流活动(姜存楷,1994),仅 2019 年即增殖放流曼氏无针乌贼、大黄鱼、黑鲷、日本对虾等 8.1 亿尾,因此,只有最新的调查研究才能及时准确地掌握瓯江口游泳动物群落的最新状况。基于此目的,我们在 202
7、0 年秋季和 2021 年春季在瓯江口海域进行了渔业资源调查,力求如实反映瓯江口海域渔业生物的种类组成及多样性,以期为研究河口水域环境变化和增殖放流活动影响下的渔业资源变迁特征提供数据基础,为管理部门渔业生物资源保护政策的制定提供科学依据。1 材料与方法 1.1 调查区域和时间 于 2020 年 11 月(秋季)和 2021 年 3 月(春季)对瓯江口海域的游泳动物进行了单拖网采样,调查范围为瓯江口附近海域,共设计相同拖网调查站位 12 个,分布于东起瓯江口,西至洞头列岛,北自乐清湾,南达南麂列岛,即 12.85121.13E 和 27.7528.07N之间的广阔海域(图 1)。图 1 202
8、02021 年瓯江口海域游泳动物调查站位分布图 Fig.1 Sampling locations of nekton assemblages in Oujiang River estuary during 20202021 1.2 采样方法 在 2020 年秋季和 2021 年春季租用“浙洞渔83006”,使用单拖网10.0 m(宽)5.0 m(高),网目范围 27 cm,其中网囊网目为 2 cm,拖网长度 20 m,网板规格 1.2 m0.5 m,拖曳作业时网口水平扩展宽度约为 6 m,每网拖曳 0.51.0 h。海上底拖网调查过程中,规范记录各站位网产量、拖网时间等,调查按海洋调查规范(G
9、B/T 12673-2007)和海洋渔业资源调查规范(SC/T 9403-2012)进行。调查渔获物总质量在 40 kg 以下时,全部取样分析;大于 40 kg 时,从中挑出大型和稀有的标本后,从渔获物中随机取出渔获物分析样本 20 kg 左右。对渔获物均采用冰鲜冷藏,带回实验室对渔获物进行种类、渔获重量和尾数统计,记录网产量,并对每个种类进行主要生物学测定(体长、体重、成幼体等)。鱼类的最新拉丁名及归属参照 WoRMS(http:/www.marinespecies.org)。依据调查海域物种分布和经济种类等情况,本次调查海域渔获物主要分为鱼类、甲壳动物、头足类和其他等 4 大类群进行分别描
10、述,其中,甲壳动物又分为虾类、蟹类和口足类,尽管口足目和十足目中的虾类在分类上相差较大,但它们在栖息生境、营养级和资源数量变化上具有一定的相似性,因此将口足目和十足目虾类甲壳动物合并为“游泳虾形类”(简称虾类)(徐兆礼等,2009)。其他类包括贝类、棘皮动物、星虫类等底栖无脊椎动物。在采样的同时对站位的物理化学因子进行测量,有机碳采用重铬酸钾氧化-还原容量法;硫化物采用亚甲基蓝分光光度法;悬浮物采用重量法;盐度采用4 期 宋 晨等:浙江瓯江口海域游泳动物群落特征及其与环境因子的关系 1115 盐度计法;溶解氧采用碘量法;化学需氧量采用海碱性高锰酸钾法;无机氮由亚硝酸盐、硝酸盐和氨盐组成,其中亚
11、硝酸盐采用萘乙二胺分光光度法,硝酸盐采用锌-镉还原法,氨盐采用次溴酸盐氧化法。1.3 数据统计分析 渔业资源密度(尾数、重量)估算方法:设定拖网网具鱼类、甲壳动物和头足类尾数、重量逃逸率均为0.5。调查水域各测站拖网资源密度的估算采用扫海面积法,渔业资源密度以各站拖网渔获量(重量、尾数)和拖网扫海面积来估算,计算公式为 i=Ci/aiq,(1)式中,i 为第 i 站的资源密度(重量:kg/km2;尾数:103 ind./km2);Ci 为第 i 站的每小时拖网渔获量(重量:kg/h;尾数:ind./h);ai为第i站的网具每小时扫海面积(km2/h)网口水平扩张宽度(km)拖曳距离(km),拖
12、曳距离为拖网速度(km/h)和实际拖网时间(h)的乘积;q 为网具捕获率=1逃逸率,其中 q 均取 0.5。为方便统计与文字表达,文中将尾数密度用丰度代替,重量密度用生物量代替。优势种在群落的数量和重量上占据显著比例。游泳动物优势种需综合其季节分布特点和个体大小差异,在而相对重要性指数(Pinkas et al,1971)能较好地反映游泳动物的优势种特征(朱鑫华等,2002)。相对重要性指数计算公式如下:IRI=(N%+W%)F%104,(2)式中,IRI 为相对重要性指数;N%为某一物种尾数占总尾数的百分比;W%为该物种重量占总重量的百分比;F%为某一物种出现的站数占调查总站数的百分比(即出
13、现频率)。以 IRI500 为优势种(刘金虎等,2020)。利用游泳动物群落香农威纳多样性指数(H)、群落均匀度指数(J)和丰富度指数(d)等来评价各个站位的生物多样性状况。2logSiiiHPP ,(3)式中,H为物种多样性指数值;S 为样品中的总种数;Pi为第 i 种的个体丰度(ni)与总丰度(N)的比值(ni/N)。J=H/log2S,(4)式中,J表示均匀度指数值;H表示物种多样性指数值;S 表示样品中总种数。d=(S1)/log2N,(5)式中,d 表示丰富度指数值;S 表示样品中的总种数;N表示群落中所有物种的总丰度。采样站位分布图和群落相关参数的分布图采用软件 ArcGIS De
14、sktop 10.6 绘制;优势度计算使用了Microsoft Excel 2010;采用多元统计软件 PRIMER(Plymouth Routines in Multivariate Ecological Research)version 6.0计算群落中各个站位的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou 物种均匀度指数和 Margalef 物种丰富度指数;采用 PASW Statistics 18.0 进行单因子ANOVA 分析,采用 R 包“psych”中的 Pearson 相关性分析和 Canoco5.0 软件的冗余分析(RDA)分析环境因子和群落参数相关性。在相关性系数和
15、多重双变量相关的 P 值的计算过程中使用了 Bonferroni-Holm 校正。首先对游泳动物丰度、生物量数据和环境因子数据进行对数lg(x+1)转换(宋晨等,2022),接着对游泳动物群落指数数据进行去趋势对应分析(Detrended Correspondence Analysis,DCA)得到轴梯度长度(lengths of gradient,LGA),当LGA3 时,使用冗余分析(RDA);当 LGA4 时,使用典范对应分析(CCA);当 3LGA4 时,二者均可使用(马路阔等,2022)。根据 DCA 结果,本文适合使用线性模型的 RDA 分析游泳动物群落指数与环境因子的相关性。RD
16、A 排序图解读方法如下:响应变量和解释变量箭头之间的夹角的余弦值即可反映出它们之间的相关性,夹角越小,相关性越大。响应变量之间、解释变量之间的关系亦如上。2 结果 2.1 瓯江口游泳动物的物种多样性与物种数的空间分布 在瓯江口的春、秋季的拖网调查中,共采集到游泳动物 78 种,隶属于 5 门 8 纲 24 目 42 科。其中,鱼类 15 目 19 科 36 种,占总采集种数的 46.15%,包括板鳃纲 1 种,魟即光(Hemitrygon laevigata),辐鳍鱼纲中以 虎鱼科(6 种)和石首鱼科(6 种)物种最为丰富;甲壳动物2目15科共28种,占总采集种数的35.90%,包括虾类 18
17、 种和蟹类 10 种,其中对虾科(5 种)、梭子蟹科(4种)和长臂虾科(4种)物种最多;软体动物头足类1科3种,占底拖网种数的3.85%,均为八腕目蛸科种类;其他类 11 种,占底拖网种数的 14.10%。瓯江口春季共获游泳动物 48 种,其中脊索动物门鱼类(包括辐鳍纲和板鳃纲)共 20 种,虾类 10 种,蟹类 9种,头足类 2种。秋季采获的游泳动物略多,共66 种,其中鱼类 32 种,虾类 18 种,蟹类 6 种,头足类 3 种。各站位间种类数差异均较大,如在春季调查海域 22 号站位种类数最高(图 2)达 27 种,包括鱼类 9 1116 海 洋 与 湖 沼 54卷 图 2 瓯江口春、秋
18、季游泳动物物种数量分布图 Fig.2 The distribution of nekton species numbers in Oujiang River estuary in spring and autumn 种,而瓯江口附近的 1号站位种类数最低仅出现 9种,鱼类仅有 3 种。秋季则以调查海域北侧,乐清湾南部的4号站位种类数最高,达28种,包含鱼类14种,瓯江口附近的 1 号站位种类数依旧最低,仅 8 种,包括鱼类 4 种(图 2)。2.2 游泳动物丰度与生物量的类群组成和地理分布 在春季底拖网调查渔获物丰度中,鱼类比例最高,为 45.70%,虾类次之,达 39.04%,蟹类占 13.
19、32%,头足类占 0.41%,其他占 1.54%;生物量组成中,比例最高的类群为鱼类 76.69%,蟹类其次,为 9.32%,虾类占5.21%,头足类占 5.04%,其他占 3.73%。秋季游泳动物丰度中,鱼类所占比例最高,为 45.57%,其次为虾类35.88%,蟹类占 16.45%,头足类占 1.18%,其他占0.93%;生物量组成中,比例最高的类群为鱼类52.08%,蟹类次之,为 22.94%,较春季的比例有了大幅提高,虾类占 16.70%,头足类占 6.87%,其他占 1.42%(表 1)。表 1 瓯江口海域春秋季底拖网渔获物各类群的资源密度(丰度、生物量)及百分比组成 Tab.1 D
20、ensity and percentage of nekton assemblages in Oujiang River estuary in spring and autumn 春季 秋季 类群 丰度/(103 ind./km2)百分比/%生物量/(kg/km2)百分比/%丰度/(103 ind./km2)百分比/%生物量/(kg/km2)百分比/%鱼类 2.82 45.7 85.46 76.69 4.66 45.57 60.91 52.08 虾类 2.75 39.04 5.65 5.21 3.83 35.88 16.68 16.7 蟹类 0.86 13.32 10.14 9.32 1.69
21、 16.45 25.42 22.94 头足类 0.04 0.41 5.13 5.04 0.1 1.18 6.79 6.87 其他 0.1 1.54 3.74 3.73 0.08 0.93 1.55 1.42 总计 6.56 100 110.13 100 10.36 100 111.34 100 2021 年春季渔获物的丰度和生物量均相对较低,平均值分别为 6.56103 ind./km2(3.2310316.27 103 ind./km2)和 110.13 kg/km2(5.63361.03 kg/km2)。其中,鱼类均值为 2.82103 ind./km2和 85.46 kg/km2,虾类均
22、值分别为 2.75103 ind./km2和 5.65 kg/km2,蟹类均值为 0.86103 ind./km2和 10.14 kg/km2,头足类均值为 0.04103 ind./km2和 5.13 kg/km2,其他均值为0.10103 ind./km2和 3.74 kg/km2(表 1)。2020 年秋季渔获物的丰度和生物量均略高于 2021 年春季,平均值分别为10.36103 ind./km2(5.8310320.70103 ind./km2)和111.34 kg/km2(45.45193.50 kg/km2)。其中,鱼类均值为 4.66103 ind./km2和 60.91 kg
23、/km2,虾类均值分4 期 宋 晨等:浙江瓯江口海域游泳动物群落特征及其与环境因子的关系 1117 别为 3.83103 ind./km2和 16.68 kg/km2,蟹类均值为1.69103 ind./km2和 25.42 kg/km2,头足类均值为0.10103 ind./km2和 6.79 kg/km2,其他均值为 0.08 103 ind./km2和 1.55 kg/km2(表 1)。2021 年春季,丰度最大值出现在 22 号站位,为16.27103 ind./km2,最小值出现在 23 号站位,为3.23103 ind./km2;生物量最大值出现在8号站位,为361.03 kg/k
24、m2,最小值出现在 1 号站位,为 5.63 kg/km2(表 2)。从平面分布上看,调查海域丰度分布规律较均匀,仅(图 3),整体上丰度相对较低,东南部 22 号站位出现大量的孔 虎鱼(Trypauchen vagina)和日本鼓虾(Alpheus japonicus),使得丰度较高;北部 4 号站位出现大量孔 虎鱼,使得丰度较高;重量密度生物量整体分布比较随机,8号站站位因渔获物中出现个体较 大 的 花 鲈(Lateolabrax maculatus)和 鮻(Liza haematocheila),使得生物量相对较高(图 4)。表 2 瓯江口春秋季游泳动物丰度和生物量的地理分布 Tab.2
25、 Distribution of abundance and biomass in Oujiang River estuary in spring and autumn 春季 秋季 站位 丰度/(103 ind./km2)生物量/(kg/km2)丰度/(103 ind./km2)生物量/(kg/km2)1 3.68 5.63 12.34 154.67 3 5.35 59.15 11.34 145.58 4 11.11 189.51 14.86 193.50 5 5.64 83.95 6.71 110.04 8 3.33 361.03 6.58 80.70 9 3.57 169.13 5.83
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