海洋科学  2022, Vol. 46 Issue (9): 98-108   PDF    
http://dx.doi.org/10.11759/hykx20220304001

文章信息

祝琳, 李少月, 王智, 张蒙生, 陈晨, 滕安康, 邵聪聪, 于子山. 2022.
ZHU Lin, LI Shao-yue, WANG Zhi, ZHANG Meng-sheng, CHEN Chen, TENG An-kang, SHAO Cong-cong, YU Zi-shan. 2022.
黄海秋季大型底栖甲壳类多样性及群落结构的初步研究
Primary study on the diversity and community structure of macrobenthic crustaceans in the Yellow Sea during autumn
海洋科学, 46(9): 98-108
Marina Sciences, 46(9): 98-108.
http://dx.doi.org/10.11759/hykx20220304001

文章历史

收稿日期：2022-03-04
修回日期：2022-04-06
引用本文
祝琳, 李少月, 王智, 张蒙生, 陈晨, 滕安康, 邵聪聪, 于子山. 2022. 黄海秋季大型底栖甲壳类多样性及群落结构的初步研究[J]. 海洋科学, 46(9): 98-108.
ZHU Lin, LI Shao-yue, WANG Zhi, ZHANG Meng-sheng, CHEN Chen, TENG An-kang, SHAO Cong-cong, YU Zi-shan. 2022. Primary study on the diversity and community structure of macrobenthic crustaceans in the Yellow Sea during autumn[J]. Marina Sciences, 46(9): 98-108.
黄海秋季大型底栖甲壳类多样性及群落结构的初步研究
祝琳1, 李少月2, 王智3, 张蒙生4, 陈晨1, 滕安康1, 邵聪聪1, 于子山1     
1. 中国海洋大学 海洋生命学院, 山东 青岛 266003;
2. 国家海洋局北海环境监测中心, 山东 青岛 266003;
3. 厦门大学 近海海洋环境科学国家重点实验室, 福建 厦门 361102;
4. 上海勘测设计研究院有限公司, 上海 200050
收稿日期：2022-03-04；修回日期：2022-04-06
基金项目：科技部项目(2012FY112200); 国家自然科学基金项目(41976100)
作者简介：祝琳(1997—), 女, 山东青岛人, 硕士生, 研究方向为海洋底栖生物生态学, E-mail: 805531826@qq.com.
通信作者：于子山(1963—), 通信作者, 男, 山东青岛人, 副教授, 研究方向为海洋底栖生物生态学, E-mail: yu_zishan@ouc.edu.cn.
摘要：基于2014年秋季(11月)在黄海海域所获取的大型底栖动物及环境数据, 研究了黄海海域大型底栖甲壳类动物的种类组成、丰度、生物量、多样性以及群落结构特征等。调查海域共发现71种大型底栖甲壳类动物, 隶属于32科42属, 其平均丰度和生物量分别为278 inds./m2和2.33 g/m2。相对重要性指数最高的物种为太平洋方甲涟虫Eudorella pacifica (Hart, 1930)。在23%的相似度水平上, 可以将大型底栖甲壳类划分为6个群落。Pearson相关性结果显示, 太平洋方甲涟虫丰度与水深呈极显著正相关, 与底层盐度呈显著正相关, 与底层温度呈显著负相关。大型底栖甲壳类动物的物种数占比在黄海大型底栖动物类群组成中变化不大, 都在30%左右。BOPA指数表明, 调查海域底栖生态环境整体良好, 仅黄海中部和南部部分站位可能存在中度扰动; BOPA指数能较好地评价研究海域的环境质量状况。
关键词：黄海    大型底栖甲壳类    群落    BOPA指数    环境因子    
Primary study on the diversity and community structure of macrobenthic crustaceans in the Yellow Sea during autumn
ZHU Lin1, LI Shao-yue2, WANG Zhi3, ZHANG Meng-sheng4, CHEN Chen1, TENG An-kang1, SHAO Cong-cong1, YU Zi-shan1     
1. College of Marine Life Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266003, China;
2. North Sea Environmental Monitoring Center, State Oceanic Administration, Qingdao 266003, China;
3. State Key Laboratory of Marine Environmental Science, College of Ocean and Earth Sciences, Xiamen University, Xiamen 361102, China;
4. Survey and Design Institute of Shanghai, Shanghai 200050, China
Received: Mar. 04, 2022
Foundation: Ministry of Science and Technology Projects, No. 2012FY112200; National Natural Science Foundation of China, No. 41976100
Abstract: The species composition, abundance, biomass, diversity, and community structure of the macrobenthic crustaceans were studied based on Yellow Sea macrobenthos data from November 2014. A total of 71 species of macrobenthic crustaceans were identified from 32 families and 45 genera, with an average abundance of 278 inds./m2 and biomass of 2.33 g/m2. Eudorella pacifica Hart, 1930 had the highest Index of Relative Importance value. The cluster analysis showed that the macrobenthic crustaceans in the surveyed area were divided into six communities at a similarity level of 23%. The result of Pearson's correlation analysis showed that the abundance of Eudorella pacifica Hart, 1930 was strongly positively correlated with water depth and bottom salt and negatively correlated with bottom temperature. In previous studies, the proportion of macrobenthos among benthic crustacean species did not change much, accounting for about 30% of the total number of macrobenthic species. The benthic ecological environment in the surveyed area was undisturbed according to the benthic opportunistic Polychaeta Amphipoda (BOPA) index results, and only the central and southern parts of the Yellow Sea were moderately disturbed. The environmental quality of the surveyed area was well evaluated by the BOPA index.
Key words: Yellow Sea    macrobenthic crustaceans    community    BOPA index    environmental factors    

大型底栖甲壳类(以下简称底栖甲壳类)在海洋生态系统的能量流动和物质循环中具有重要作用, 它们大多生活在有氧和有机质丰富的沉积物表层, 通过摄食、掘穴和建管等扰动活动, 直接或间接地影响其所在的生态系统[1]。底栖甲壳类种类多, 数量大, 是优势类群, 在海洋底栖生物中占有重要的地位[2]。例如生活于沉积物表层的端足类、等足类和涟虫类, 个体虽小, 但因为数量大, 构成大型无脊椎动物及鱼类幼体的重要饵料。底栖甲壳类生活习性相对稳定, 区域性强, 迁移能力弱[3], 对环境污染等人类活动有着持久的综合的响应。因此, 底栖甲壳类可作为评价环境质量的指示生物。

从20世纪90年代始, 我国海洋甲壳动物的生态学研究陆续展开, 主要包括甲壳类动物资源的生物量评估、群落结构特征的分析、群落的划分、主要经济种的生物学特性和时空分布特征等。进入21世纪以来, 我国深入开发利用海洋资源, 海洋甲壳动物调查规模、频次、所涉海域明显增加, 这使得对虾蟹类生态学的研究更为深入[4]。例如黄梓荣等[5]对南海北部陆架区甲壳类动物资源密度分布与种类组成的研究; 卢占晖等[6]对东海中部虾类季节群落的研究; 宋海棠[7]、俞存根等[8]、陈小庆等[9]、李惠玉[10]对东海区虾蟹类生态类群和区系特征划分研究等等。关于黄海的甲壳类, 于海燕等[11]报道了胶州湾大型底栖甲壳动物数量的动态变化, 吴强等[12-13]研究了黄渤海甲壳类动物群落结构。上述这些研究的对象都是来自底拖网的个体较大的经济甲壳类动物, 而对于采泥样品中的甲壳类动物的系统研究仍然很缺乏。本文根据2014年秋季黄海大型底栖动物的调查资料, 研究了该海域底栖甲壳类的种类组成、丰度、生物量、群落结构以及与环境因子的相关性等, 通过与历史资料的对比, 分析了底栖甲壳类物种类组成变化, 并首次利用BOPA指数(IBOPA)对黄海沉积环境质量状况进行了评价, 以期为黄海底栖甲壳类生态学的深入研究提供参考。

1 材料与方法 1.1 研究海域

于2014年秋季(11月)搭乘“东方红2号”海洋综合调查船, 对黄海海域进行了大型底栖动物调查, 共设置29个站位, 站位见图 1。

图 1 2014年秋季黄海海域大型底栖动物取样站位 Fig. 1 Macrobenthos sampling stations in the Yellow Sea during autumn 2014
图选项
1.2 样品采集及处理

使用0.1 m2的箱式采泥器采样, 每站成功采2次合为1个样品; 现场利用涡旋器悬洗泥沙, 经孔径为0.5 mm的网筛分选, 分选后留在网筛上的样品残渣全部收集装瓶, 并用等体积10%福尔马林溶液固定。每站取一定量的表层沉积物, −20 ℃冷冻保存, 用于环境因子测定。野外及实验室内样品的采集和处理均按照《海洋调查规范: 第6部分海洋生物调查》[14]进行。

本研究所测环境因子包括水深、底层温度、底层盐度和沉积物粒度等, 其中水深、底层温度、底层盐度是由CTD现场测定, 粒度则使用Mastersizer3000型激光粒度仪进行测定。

1.3 数据处理分析 1.3.1 优势种

采用相对重要性指数(Index of Relative Importance, 简称IRI)来确定优势种[15], 其计算公式如下:

$ I_\mathrm{RI}=(W+N)×F, $ (1)

式中, W为每种生物量占总生物量的百分比, N为每种的丰度占总丰度的百分比, F为该种出现的频率。

1.3.2 多样性指数

采用香农维纳多样性指数(Shannon-Wiener diversity index, H′)、均匀度指数(Pielou’s index, J′)、丰富度指数(Margalef’s index, d)进行多样性分析。计算公式如下:

$ H′=–∑(n_{i}/N)^{*}\mathrm{log}_{2}(n_{i}/N), $ (2)
$ J′=H′/\mathrm{log}_{2}\;S, $ (3)
$ d=(S–1)/\mathrm{log}_{2}\;N, $ (4)

式中S为样品的总种数, N为样品的总个体数, ni为第i种的个体数。

1.3.3 BOPA指数

BOPA指数(benthic opportunistic polychaetes amphipods index, 简称IBOPA)是指利用底栖多毛类机会种和端足类的比值来评价环境质量状况[16]。计算公式:

$ {I_\mathrm{BOPA}} = \lg \left( {\frac{{{f_p}}}{{{f_a} + 1}} + 1} \right). $ (5)

fp是多毛类机会种的个体总数与样本个体总数的比值, fa是端足类的个体总数与样本个体总数的比值。根据IBOPA的范围, 将环境生态质量状况分为5个等级: 优(0.0~0.045 76), 未受污染; 良(0.045 76~ 0.139 66), 轻度污染; 中(0.139 66~0.193 82), 中度污染; 差(0.193 82~0.267 61), 重度污染; 劣(0.267 61~ 0.301 30), 严重污染。

1.3.4 数据分析

使用PRIMER6.0软件, 进行群落结构分析, 对各站位的底栖甲壳类丰度进行平方根转化使之标准化, 构建Bray-Curtis相似性矩阵进行聚类分析; 利用SPSS22.0软件进行相关性等分析。

2 结果 2.1 沉积环境

本研究环境因子数据见表 1。

表 1 本研究各站位环境因子数据 Tab. 1 Environmental parameters for each station in the surveyed area
站位 H03 H05 H06 H07 H09 HS1 HS4 HS6 H10 H12
水深/m 37.6 51.4 − 72 75.6 75.3 53 43.8 82.2 71.3
底层温度/℃ 17.722 17.58 − 8.926 9.084 9.085 13.156 17.467 9.569 9.374
底层盐度 30.954 31.15 − 32.647 32.716 32.707 31.699 31.18 33.116 32.751
平均粒径/mm 0.029 0.006 − 0.005 0.007 0.006 0.006 − 0.018 0.007
中值粒径/mm 0.05 0.006 − 0.006 0.007 0.006 0.006 − 0.015 0.007
站位 H14 H16 H18 H23 H24 H26 H27 H40 B05 B07
水深/m 56 40 37 55 69 74 66.7 49 34 59
底层温度/℃ 9.817 17.58 18.254 16.057 10.62 10.285 13.531 20.239 14.698 10.147
底层盐度 32.357 31.27 31.064 31.751 32.368 33.165 32.201 31.25 31.166 32.24
平均粒径/mm 0.007 0.048 − 0.025 0.011 0.011 0.024 0.065 0.022 0.016
中值粒径/mm 0.007 0.087 − 0.033 0.01 0.008 0.022 0.171 0.029 0.017
站位 BS5 B12 B14 B24 B26 B29 B31 B34 B36 平均值
水深/m 32 57 65 52 22 52 57 41 22 53.64
底层温度/℃ 13.445 11.98 10.282 11.552 12.553 9.006 3 10.571 12.584 12.323 12.77
底层盐度 31.007 31.86 31.708 31.762 31.208 31.542 31.498 31.451 31.153 31.82
平均粒径/mm 0.019 0.023 0.049 0.015 0.024 0.028 0.027 0.055 0.029 0.022
中值粒径/mm 0.027 0.032 0.08 0.015 0.036 0.029 0.027 0.095 0.041 0.033
注: “−”表示未测得该数据
表选项

由表 1可以看出, 本研究的平均水深为53.64 m, 最深处高达82.2 m, 在H10站位; 最浅处是B26和B36站位, 为22 m。平均底温12.77 ℃, 温度范围在8.93~20.23 ℃, 近岸的温度高于中央冷水团, 近岸区温度变化较大。平均底层盐度31.82, 盐度最高的是H26站位, 为33.165; 最低为30.954, 在H03站位。沉积物粒径呈现出黄海西部近岸比黄海中部沉积物粒径粗的特点。

2.2 底栖甲壳类种类组成与优势种

本研究共采到底栖甲壳类71种, 隶属于32科42属。出现种数较多的科分别为蜾蠃蜚科Corophiidae (9种)、马耳他钩虾科Melitidae (6种)和双眼钩虾科Ampeliscidae (6种)。出现种数较多的属分别为拟钩虾属Gammaropsis (5种)、双眼钩虾属Ampelisca (5种)和马耳他钩虾属Melita (4种)。物种数较多的站位集中在山东半岛近岸附近, 黄海中部区域相对较少(图 2)。

图 2 研究海域底栖甲壳类物种数分布 Fig. 2 Distribution of benthic crustaceans species in the surveyed area
图选项

表 2列出了本研究中IRI指数大小列前五位的种, 分别为太平洋方甲涟虫Eudorella pacifica (Hart, 1930)、口虾蛄Oratosquilla oratoria (De Haan, 1844)、滩拟猛钩虾Harpiniopsis vadiculus (Hirayama, 1987)、日本沙钩虾Byblis japonicus (Dahl, 1945)和美原双眼钩虾Ampelisca miharaensis (Nagata, 1959)。其中, 太平洋方甲涟虫的IRI值最高, 其分布于23个站位, 出现率(分布站位数/总站位数)为79.31%; 集中分布在冷水团范围, 包括山东半岛的外围海域和南黄海中部(图 3), 其中, 在B14站位达到丰度的最高值560 inds./m2。

表 2 相对重要性指数排名前5位的底栖甲壳类物种 Tab. 2 Top 5 IRI benthic crustacean species
种名 拉丁名 IRI
太平洋方甲涟虫 Eudorella pacifica (Hart, 1930) 2 380
口虾蛄 Oratosquilla oratoria (De Haan, 1844) 445
滩拟猛钩虾 Harpiniopsis vadiculus (Hirayama, 1987) 443
日本沙钩虾 Byblis japonicus (Dahl, 1945) 270
美原双眼钩虾 Ampelisca miharaensis (Nagata, 1959) 233
表选项

图 3 研究海域太平洋方甲涟虫丰度(inds./m2)平面分布 Fig. 3 Abundance (inds./m2) of Eudorella pacifica in the surveyed area
图选项
2.3 底栖甲壳类的丰度和生物量

底栖甲壳类的平均丰度为278 inds./m2, 丰度最高的站位在B14, 为850 inds./m2, 原因是该站位出现了大量的太平洋方甲涟虫, 其丰度占大型底栖动物总丰度的65.88%; 丰度最低的站位在B26, 为60 inds./m2。本研究底栖甲壳类丰度高值区大体都位于北黄海远岸海域(图 4a)。

图 4 研究海域底栖甲壳丰度和生物量平面分布 Fig. 4 Abundance (a) and biomass (b) of benthic crustaceans in the surveyed area
图选项

底栖甲壳类的平均生物量为2.33 g/m2, 生物量最高的站位在H09, 为22.98 g/m2, 其次为H40站位, 原因是这两个站位采集到了口虾蛄; 生物量最低的站位在H18, 为0.014 g/m2。本研究底栖甲壳类生物量高值区大体都位于黄海中部(图 4b)。

2.4 底栖甲壳类多样性指数

由表 3看出, 各个站位底栖甲壳类种数(S)平均值为9.2, 种数最多的站位位于山东半岛近岸的B05, 为21种, 最少的站位位于黄海中部的H14, 为3种。香农维纳多样性指数(H')平均值为2.22, 最高出现在山东半岛近岸的B05站位, 达3.66, 最低出现在黄海中部的H14站位, 为0.48。

表 3 研究海域底栖甲壳类多样性指数 Tab. 3 Diversity indices of the benthic crustaceans in the surveyed area
站位 S N H' d J'
H03 13 38 3.18 2.29 0.86
H05 8 16 2.53 1.75 0.84
H06 4 34 1.40 0.59 0.70
H07 4 36 1.17 0.58 0.59
H09 7 36 1.90 1.16 0.68
HS1 4 52 0.51 0.53 0.25
HS4 9 20 2.50 1.85 0.79
HS6 10 37 2.96 1.73 0.89
H10 4 77 0.75 0.48 0.38
H12 7 60 1.69 1.02 0.60
H14 3 37 0.48 0.38 0.30
H16 9 39 1.55 1.51 0.49
H18 4 14 1.69 0.79 0.84
H23 10 33 2.67 1.78 0.80
H24 6 25 2.08 1.08 0.81
H26 13 112 2.52 1.76 0.68
H27 14 32 3.29 2.60 0.86
H40 12 46 2.52 1.99 0.70
B05 21 137 3.66 2.82 0.83
B07 7 32 1.90 1.20 0.68
BS5 16 89 2.97 2.32 0.74
B12 5 34 1.58 0.79 0.68
B14 10 170 1.81 1.21 0.54
B24 9 90 2.57 1.23 0.81
B26 8 12 2.86 1.95 0.95
B29 7 18 2.52 1.44 0.90
B31 17 79 3.33 2.54 0.82
B34 12 120 2.80 1.59 0.78
B36 14 85 2.96 2.03 0.78
平均 9.2 55.5 2.22 1.48 0.71
表选项
2.5 底栖甲壳类群落

在23%的相似度水平上可以划分为6个群落(图 5)。群落Ⅰ和Ⅱ均由1个站位组成, 群落Ⅰ仅包含黄海西南部的H16站位, 其中丰度较高的物种为日本沙钩虾, 为145 inds./m2。群落Ⅱ仅包含H40站位, 位于黄海南部, 其中丰度较高的物种为镰形叶钩虾Jassa falcata (Montagu, 1808), 为120 inds./m2。群落Ⅲ: 塞切尔泥钩虾Eriopisella sechellensis (Chevreux, 1901)-美原双眼钩虾群落, 由南黄海西部的H03和H18组成, SIMPER分析表明该群落的平均相似性为38.46%, 其中塞切尔泥钩虾的贡献率达到了70%。群落Ⅳ: 太平洋方甲涟虫-滩拟猛钩虾-日本沙钩虾群落, 由18个站位组成, 这些站位与黄海冷水团范围相当, 群落的平均相似性为30.78%, 其中太平洋方甲涟虫的贡献率达到了81.10%。群落Ⅴ: 日本长尾虫Apseudes nipponicus (Shiino, 1937)-日本大螯蜚Grandidierella japonica (Stephensen, 1938)-内海拟钩虾Gammaropsis utinomii (Nagata, 1961)群落, 由北黄海西部的B29、B31和B34站位组成, 该群落的平均相似性为16.62%。群落Ⅵ: 滩拟猛钩虾-日本拟背尾水虱Paranthura japonica (Richardson, 1909)-潮间海钩虾Pontogeneia littorea (Ren, 1992)群落, 由山东半岛近岸4个站位组成, 该群落的平均相似性为15.63%。ANOSIM分析表明各群落间物种组成差异显著(Global R=0.789, P=0.001)。

图 5 研究海域底栖甲壳类聚类分析图和群落空间分布图 Fig. 5 Cluster analysis (a) and spatial distribution (b) of the benthic crustacean community in the surveyed area
图选项
2.6 底栖甲壳类丰度与环境因子的关系

为探讨环境因子对底栖甲壳类丰度的影响, 本研究将底栖甲壳类总丰度和优势种太平洋方甲涟虫的丰度与水深、底温、底盐、平均粒径和中值粒径进行了Pearson相关性分析。结果(表 4)显示, 底栖甲壳类总丰度与各环境因子的相关性均不显著, 而太平洋方甲涟虫丰度与水深呈极显著正相关, 与底盐呈显著正相关, 与底温呈显著负相关。

表 4 研究海域底栖甲壳类丰度与环境因子的相关性 Tab. 4 Correlation between the abundance of benthic crustaceans and the environmental factors in the surveyed area
水深 底温 底盐 中值粒径 平均粒径
底栖甲壳类总丰度 –0.047 –0.134 –0.038 0.338 0.23
太平洋方甲涟虫丰度 0.541** –0.453* 0.463* –0.017 –0.050
注: *表示相关性显著, P < 0.05(双尾); **表示相关性极显著, P < 0.01(双尾)。
表选项
2.7 BOPA指数

图 6为本研究各站位的IBOPA。除个别站位外, 大部分站位的IBOPA都为0~0.13 966, 指示沉积环境状况优良。位于黄海南部的H27站位的IBOPA为0.139 66~ 0.193 82, 指示沉积环境受到中度扰动, 位于黄海冷水团中部的H05、HS4、H14站位的IBOPA为0.193 82~ 0.267 61, 指示沉积环境受到重度扰动。根据IBOPA, 除部分站位外, 黄海海域沉积环境整体良好。

图 6 研究海域各站位IBOPA Fig. 6 IBOPA for each station in the surveyed area
图选项
3 讨论 3.1 本研究结果与历史资料的对比

本研究共采到底栖甲壳类71种, 物种数较多的站位分布在山东半岛近岸附近, 一方面可能由于近岸有机质含量较高, 吸引了更多的底栖甲壳类; 另一方面是由于秋季近岸水域温度比冬春季高, 可能导致较多的种类分布在近岸; 而黄海中部由于冷水团的存在, 限制了一些属暖温带和亚热带混合类型的底栖甲壳类的分布[17], 导致了黄海中部底栖甲壳类的物种数较低。

本研究结果与历史资料的对比见表 5。从表 5可以看出, 本研究底栖甲壳类的种数和丰度, 比之前年份的研究资料都略高。彭松耀等[18]报道过, 一些游泳性的底栖甲壳类会由于索饵和越冬导致其丰度出现季节变动, 在本文所列出的历史资料中(表 5), 采样季节并不相同, 可能导致了不同研究之间底栖甲壳类物种数的差异。设置的站位的多少与采样区域的不同等, 也会对底栖甲壳类的丰度和物种数产生影响[19]。具体原因还有待进一步研究。

表 5 本研究结果与历史资料的对比 Tab. 5 Comparison of the results of this study with historical data
调查海域 调查时间 站位数 底栖甲壳物种数 底栖甲壳类占比/% 丰度/(inds.·m−2) 分选网筛孔径/mm 参考文献
黄海 2014-11 29 71 31.70 277.59 0.5 本研究
南黄海 2012-05 26 55 26 138.02 0.5 [20]
南黄海 2012-11 23 47 25 127.60 0.5 [20]
南黄海 2011-06 17 44 27 277.90 0.5 [20]
南黄海 2011-11 16 37 25 90.30 0.5 [20]
南黄海 2008-09—2008-10 40 13 14 22.4 — [21]
黄海 2007-06 58 59 22.1 — 0.5 [22]
南黄海 2006-07—2006-08 130 22 11 12 0.5 [17]
北黄海 2007-01 78 95 26.69 551 0.5 [23]
2006-07—2006-08 74 502
胶州湾 2000-02—2002-11 10 75 29.2 39 0.5 [11]
注: “-”表示文献中未有该数据
表选项

此外, 在历年的研究结果中, 底栖甲壳类种数在大型底栖动物中的占比都在30%左右, 说明底栖甲壳类在黄海大型底栖动物类群组成中变化不大。

3.2 太平洋方甲涟虫的丰度与环境因子的关系探讨

太平洋方甲涟虫隶属于软甲纲Malacostraca、涟虫目Cumacea、尖额涟虫科Leuconidae、方甲涟虫属Eudorella, 在渤海、黄海、日本沿海、颚霍次克海、白令海和北美洲太平洋沿岸都有分布[24]。张均龙[22]和ZHANG等[25]在1992年南黄海定量采泥中, 首次报道小个体的太平洋方甲涟虫为南黄海冷水团的优势种之一, 此后, 刘卫霞等[23]和杨传平[20]也均报道过此现象。

太平洋方甲涟虫在本研究中具有极高的优势, 在近80%的站位样品中出现, 集中分布在黄海冷水团范围。黄海冷水团在冬季时形成, 经过春季的发展, 至7—8月份达到鼎盛期。本研究取样时间处于冷水团逐渐消退阶段, 太平洋方甲涟虫为冷水性种[24], 能够适应低温高盐环境, 因此可以在此大量繁殖, 形成较高的优势。

就像20世纪60年代出现的引人注意的鱼类资源小型化一样[26], 大型底栖动物也同样存在此现象。如徐勇报道了从20世纪50年代到21世纪, 生命周期较短的小型多毛类动物, 取代了生命周期较长的大型软体动物、棘皮动物和多毛类动物等, 成为南黄海西部海域大型底栖动物的优势种[27], 并且提出群落变化可能会向离岸较远的南黄海东部区域扩展[28]。早在20世纪中叶, 刘瑞玉先生等报道的黄海冷水团优势种[28]并不包括太平洋方甲涟虫, 而现在该种却成为研究海域的最占优势的物种, 这极有可能是底栖甲壳类动物应对环境变迁, 出现的优势种更替现象。太平洋方甲涟虫个体很小, 平均体长仅4.38 mm[24], 这可能是黄海底栖甲壳类响应环境变化而小型化的一种表现, 值得进一步深入研究。

3.3 利用IBOPA来评价海域沉积环境质量状况

2000年Gómez-Gesteira和Dauvin首次提出了利用多毛类机会种和端足类指数, 来确定溢油对软底质底栖动物群落的影响。多毛类和端足类底栖生物是环境扰动的指示生物, 当环境扰动增加时, 生命周期短、成熟快、繁殖效率高的多毛类机会种占据优势地位, 个体数量大量增加, 是环境污染或人为扰动后的先锋底栖生物[29]; 而端足类动物在缺氧的沉积物中建管, 促进海底的氧化过程和硝化过程, 可作为环境修复的指示生物[29-30]。因此, 利用多毛类机会种和端足类的比值(IBOPA)来研究沉积环境的扰动状况具有一定的意义。目前, 国内对于IBOPA的研究较少, 仅见张莹等[29, 31-32]、任中华[33]和李少文等[34]利用IBOPA对莱州湾和黄河口的环境质量状况进行的评价, 余骥[35]和刘志权[36]利用IBOPA对崇明东滩潮间带的研究, Xu等[37]利用IBOPA对苏北浅滩生态状况进行评价。在这些研究中, IBOPA均能比较准确地评价研究区域的环境质量状况。

在本研究中, 根据IBOPA, 除黄海中部和南部部分站位受到中度和重度扰动外, 大部分站位处于优和良范围, 即黄海沉积环境整体良好。李少月[38]利用ABC曲线方法对黄海沉积物环境质量状况进行的评价, 也显示黄海多数站位未受扰动, 仅南黄海中部的部分站位受到扰动, 与本研究结果基本一致。王教凯[39]等在2011年对南黄海沉积物中有机氯农药(OCPs)的研究发现, OCPs浓度高值出现在南黄海中部泥质区, 其范围与本文黄海中部相当。山东半岛附近海域是现代黄河泥沙的主要沉积区, 沿岸流带来大量泥砂的同时, 也携带了大量黄河流域的污染物进入南黄海, 这可能是造成扰动的原因之一[40]。

综上所述, 本文初步认为调查海域沉积环境良好, 仅黄海中部和南部部分站位受到了中度扰动, IBOPA能较好地评价研究区域的环境质量状况。

4 结论

1) 底栖甲壳类在历年的黄海大型底栖动物类群组成中变化不大, 占比都在30%左右。

2) 太平洋方甲涟虫具有极高的优势, 底温、底盐和水深是影响其丰度的主要环境因子。

3) 研究海域沉积环境整体良好, 仅黄海中部和南部部分站位受到了中度扰动。

4) IBOPA能较好地评价海域的沉积环境质量状况。

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