青岛近岸周丛硅藻群落结构周年变动及与环境关系的研究

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为研究青岛近岸周丛硅藻群落的采集策略和群集过程以及周丛硅藻群落的周年变动与环境的关系,利用载玻片人工基质方法,于2013年1月份至2013年12月份(2、3月份除外),在青岛近岸进行每月一次的样品采集,并且对采样点表层水体的理化因子和周丛硅藻的种类及丰度进行了定性、定量分析。调查显示:(1)计数时间周期(24 h内,24-48 h)对检测周丛硅藻群落特征有显著影响,在24-48 h的计数策略下,丰度增加,物种种类数、丰富度、均匀度和群落相似性均下降。所以在海洋生态系统中利用周丛硅藻进行生物监测,在24 h内完成计数更为有效;(2)青岛近岸1m水层和3m水层周丛硅藻群落的群集过程均分为3个阶段:初始期(1-3天),过渡期(3-10天)和平衡期(10-28天)。当群集时间超过10天,群落多样性参数趋于稳定,群落趋于成熟;(3)周丛硅藻群落在1 m和3 m水层的群集过程均符合逻辑斯蒂增长模型,并且达到50%最大丰度的时间大致相同(10天),但1m和3m水层周丛硅藻群落的群集特征以及优势物种演替格局均有差异,且1m水层的物种丰富度和最大丰度显著高于3m水层。所以在海洋生态系统中利用周丛硅藻进行生物监测,1m水深处取样是一种更为有效的采样策略。青岛近岸周丛硅藻群落的周年变动及其与环境的关系结果表明:(1)透过周年内环境因子的ANOSIM和PERMANOVA+分析结果来看,各个季节的环境因子之间存在差异,具体为春季和秋季、春季和冬季、夏季和冬季、秋季和冬季可以显著分开,但是春季和夏季以及夏季和秋季并不能显著分开;(2)本次调查共发现33种硅藻,其中Nitzschia closterium、Bacillaria paxillifera、 Navicula directa、 Diadesmis contenta、 Nixtzschia longissima这5种硅藻在四季皆有分布且丰度值比较高;(3)经SIMPER分析,发现决定青岛近岸周丛硅藻群落特征的物种主要有以下7种,分别为Navicula directa、 Nitzschia closterium、 Bacillaria paxillifera、 Navicula ramosissima、 Navicula pupula、Nitzschia longissima和 Surirella fastuosa,其中春季的优势种为Nitzschia closterium和Navicula directa,夏季的优势种为Nitzschia closterium和Bacillaria paxillifera,秋季的优势种为Nitzschia closterium、 Bacillaria paxillifera、 Surirella fastuosa和Navicula ramosissima,冬季的优势种为Navicula directa; (4)周从硅藻的丰度曲线呈现出双峰型,第二个高峰期11月份的丰度值(6850 cell/cm2)显著低于第一个高峰期7月份的丰度值32411 cell/cm2,主要是由于Nitzschia closterium和Navicula ramosissima的突然增多导致的;(5)CLUSTER分析、MDS分析和主因素CAP分析均能将四个季节的周丛硅藻群落区分开,经ANOSIM检验分析得出季节之间的差异是显著的;(6)周年内丰富度、均匀度和香农威纳指数这三个多样性指数均呈现出明显的双峰型,两个高峰分别出现在5月份和11月份即春季和秋季两个季节,其中秋季多样性指数数值达到最高,春季次之。同时经K曲线分析发现秋季的周丛硅藻多样性是最高的、春季略低、夏季次之、冬季最低,通过PERMANOVA+对得出的K曲线进行检验,差异显著;(7)对周丛硅藻的丰度和环境因子进行RELATE分析,显著性水平为4.2%,结果说明生物因子和环境因子的耦合是成功的,二者之间是显著相关的。经BEST分析发现周丛硅藻群落结构变动主要受到温度、盐度、pH、透明度、亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐和化学需氧量这些环境因子的综合影响;(8)环境因子和群落多样性参数的相关性分析得出透明度和盐度与周丛硅藻的丰度呈显著正相关,盐度与周丛硅藻种类数和丰富度指数呈显著正相关,温度与丰富度指数呈显著负相关。同时群落优势种和环境因子的相关性分析得出Navicula directa和透明度呈显著正相关,与亚硝态氮、可溶性活性磷酸盐和硅酸盐呈显著负相关;Nitzschia closterium与透明度呈显著正相关;Bacillaria paxillifera与酸碱度呈显著负相关;Surirella fastuosa与可溶性活性磷酸盐呈极显著正相关。本工作为进一步探讨海洋近岸水体原生生物的采样方案及计数策略提供了一份重要的方法学参考同时为利用周丛硅藻进行水质监测提供了一份基础性资料。
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