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青岛太平湾砂质潮间带小型底栖生物群落结构与多样性的研究

作　者: 刘海滨
导　师: 张志南
学　校: 中国海洋大学
专　业: 生态学
关键词: 砂质潮间带 小型底栖生物 自由生活海洋线虫 群落结构 多样性 季节变化 太平湾 粒径谱
分类号: Q178
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 449次
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内容摘要


2004年10月到2005年10月对青岛太平湾进行了连续13个月的小型底栖生物的调查采样,对小型底栖生物栖息的沉积环境、小型底栖生物的丰度和生物量、自由生活海洋线虫群落结构、多样性和分类学进行了研究。同时,建立了不同季节的青岛砂质潮间带的底栖群落粒径谱,对砂质潮间带粒径谱季节变化规律进行了研究,并采用连续积分模型利用粒径谱数据计算了调查区域的底栖群落生产力和耗氧量。结果表明,研究区域的沉积物的主要成分为中砂和细砂,粉砂和粘土含量极少,属于砂质潮间带。沉积物各特征参数之间具有显著的相关关系。在沉积物中,叶绿素a（Chl-a）的平均含量分别为0.396 mg·kg-1沉积物,冬季较低,而在夏季和秋季较高。脱镁叶绿酸（Pha-a）全年都维持较低水平,平均含量分别为0.045 mg·kg-1沉积物。有机碳含量年平均值为0.304%,在春季含量较高,在4月份达到最高值0.460%,秋季和冬季则含量低,在11月和12月分别达到全年最低值0.133%和次低值0.190%。Pearson相关分析结果表明,叶绿素a与温度显著正相关（p<0.05）,证明初级生产力受到温度和太阳辐射强度的制约。重金属Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb的年平均含量分别为2.568μg/g、1.240μg/g、13.158μg/g、3.748μg/g、0.045μg/g和3.156μg/g。各种重金属含量季节变化有所不同,含量均未超标,表明青岛太平湾潮间带区域未受重金属污染。共鉴定出自由生活海洋线虫、底栖桡足类、多毛类、双壳类、介形类、端足类、涟虫类、腹毛类、寡毛类、海螨类、涡虫类和其它类等12个小型底栖动物类群,小型底栖动物的平均丰度为（1025.40±168.84）ind.10cm-2,其中海洋线虫占绝对优势,其平均丰度为（914.24±208.65）ind.10cm-2,占小型动物总丰度的89.16%;其次是多毛类,占3.91%。小型底栖动物的平均生物量和生产量分别是（1195.87±476.53）μg dwt 10cm-2和（10762.80±4288.77）μg dwt 10cm-2 a-1。小型底栖动物的垂直分布上,小型底栖动物分布于沉积物0-4、4-8cm和8-12cm的数量比例分别为51.5%、25.9%和10.0%。多数小型底栖生物分布在0-4cm表层。小型底栖生物的垂直分布存在季节变化,夏季表层数量较少,也可能与人为扰动有关;秋季多集中在表层,在冬季随温度降低向下迁移。太平湾共鉴定出自由生活海洋线虫77属,23科,4目。优势属是Microlaimus,Bathylaimus,Neochromadora,Enoplolaimus,Metadesmolaimus,Theristus,Metoncholaimus,Axonolaimus,Ascolaimus,Paracanthonchus,Chromadorita,Promonhystera,Rhynchonema,Nannolaimus,Oncholaimus,Spiliphera, Paracyatholaimus,Tricoma,Camacolaimus,Paramonhystera,Chromadorita,Elzalia,Oxyonchus,Acantholaimus,Doliolaimus,Daptonema,Prochromadorella,Halalaimus等。研究区域13个月份的平均丰富度指数、均匀度指数、多样性指数和优势度指数分别为3.92、0.63、1.91和0.72。线虫群落的营养结构,按属数目统计,刮食者（2A）最占优势,有29属,占总属数的37%;选择性沉积食性者（1A）最少,只有8属,占11%;捕食食性者（2B）和非选择性沉积食性者（1B）分别有12属和28属,分别占16%和36%。按所有个体数量统计,刮食者占37.2%,非选择性沉积食性者占37.1%,选择性沉积食性者占11.3%,捕食者占13.4%。从统计结果看,刮食者（2A）在个体数量和属数上最占优势,由此推断藻类和有机碎屑是食物的主要来源。在线虫群落中幼龄个体占到线虫总数的21.51%,雌雄比例平均为1:1.128,与类似生境研究结果相一致。根据CLUSTER等级聚类树枝图和MDS标序图,可以将调查区域划分为2组类型的线虫群落（或者说是站位组群）,分别是A:春夏季群落B:秋冬季群落。One-Way ANOSIM检验证实了各组群之间线虫群落结构差异显著,线虫群落的营养结构与多样性分析也表明了以上群落划分是合理的。线虫群落结构与环境因子的BIOENV分析表明,在A组群,控制线虫群落结构的主要环境因子是:盐度、pH、中值粒径（Mdφ）以及重金属Cd、Pb。而在B组群解释线虫群落结构特征的最佳环境因子组合是:pH、有机碳含量和重金属Cr、Cu、Pb。底栖生物群落粒径谱结构有明显的季节变化。在1月和4月粒径谱为具有2个生物量谷的三峰模式,但7月和10月份的粒径谱却仅具有1个强度较大的生物量谷,粒径谱分布模式为双峰模式。粒径谱生物量谷的强弱与溶氧条件有着密切联系,表明与其他粒级处的生物相比,生物量谷处的生物对溶氧条件更为敏感。青岛砂质潮间带4个季节的正态化粒径谱适合直线回归模型,平均回归系数分别为0.873,平均截距分别为14.48,平均斜率分别为-0.854。正态化粒径谱直线回归参数表现出与沉积物间隙水溶氧含量有直接或间接的联系。通过正态化粒径谱直线回归标准化残差分析,发现底栖动物粒径谱存在两个不同性质的生物量谷,谷底对应的粒级分别为0～1和5～6。提出底栖动物粒径谱生物量谷可能是群落对低氧条件的适应现象。大型和小型底栖动物通过不同的选择对低氧环境有着不同的适应方式,而粒级在两者之间的生物对低氧的适应能力最差。粒径谱生物量谷可以用生物对低氧条件的适应对策分化来解释,为粒径谱不连续性提供了新的理论依据。利用青岛砂质潮间带底栖动物粒径谱数据,运用连续模型计算出青岛砂质潮间带底栖动物群落的季节平均次级生产力为2.541 g dwt·m-2·a-1,耗氧量为0.120 mmol·m-2·h-1,小型和大型底栖动物次级生产力占总次级生产力的百分比分别为38.6%和61.4%,小型和大型底栖动物耗氧量占总耗氧量的百分比分别为36.3%和63.7%;研究结果表明,群落次级生产力和耗氧量之间具有相同的变化趋势,且都与正态化生物量粒径谱截距呈显著正相关,而与斜率无显著关系。利用正态化生物量粒径谱和连续模型可以得到可信的底栖动物群落次级生产力和耗氧量结果。

全文目录


摘要  5-8
Abstract  8-17
前言  17-19
第一章 小型底栖生物生态学研究进展  19-45
  1 国际小型底栖生物研究进展  21-32
    1.1 国际小型底栖生物的研究历史与现状  21-24
    1.2 国际自由生活海洋线虫的研究历史与现状  24-26
    1.3 重要生态系统小型底栖生物及海洋线虫的研究  26-32
  2 国内小型底栖生物及海洋线虫的研究现状  32-35
  3 潮间带小型底栖生物生态学研究的某些进展  35-42
    3.1 潮间带小型底栖生物的多样性研究  37-38
    3.2 潮间带小型底栖生物的生物控制  38-39
    3.3 人为扰动对潮间带小型底栖生物的影响  39-40
    3.4 潮间带小型底栖生物污染生态学  40-41
    3.5 潮间带小型底栖生物的分子生物学研究  41-42
  4 建议  42-43
  5 研究目的、意义及课题来源  43-45
第二章 太平湾小型底栖生物沉积环境的研究  45-60
  1 研究站位、材料和方法  45-50
    1.1 研究站位  45-47
    1.2 取样方法  47-48
    1.3 环境因子的测定方法  48-49
    1.4 数据处理与统计分析  49-50
  2 结果和分析  50-59
    2.1 间隙水与表层海水环境的季节变化  50-52
    2.2 沉积物的粒度特征的季节变化  52-54
    2.3 表层沉积物化学环境的季节变化  54-57
    2.4 沉积物环境的多元统计分析  57-59
  3 小结  59-60
第三章 太平湾小型底栖动物丰度和生物量的研究  60-83
  1 研究方法  61-63
    1.1 室内的小型底栖动物样品的染色、分选、鉴定和计数  61
    1.2 生物量和生产量的计算  61-62
    1.3 数据处理与统计分析  62-63
  2 结果与分析  63-69
    2.1 小型底栖生物取样的可靠性  63-64
    2.2 小型底栖动物的丰度  64-67
    2.3 小型底栖动物的类群组成  67-68
    2.4 小型底栖动物的垂直分布  68-69
  3 大型底栖动物  69-73
    3.1 结果  71-73
  4 底栖动物对环境季节变化的响应  73-78
  5 讨论  78-82
    5.1 不同区域小型底栖动物数量的比较  78-80
    5.2 与大型底栖动物生物量和生产量的比较  80-81
    5.3 线虫与桡足类数量的比值在海洋环境污染监测中的应用  81-82
  6 小结  82-83
第四章 青岛太平湾砂质潮间带自由生活海洋线虫群落结构与多样性的研究  83-121
  1 研究方法  84-90
    1.1 线虫封片的制作、测量和种类鉴定  84-85
    1.2 线虫摄食类型的划分  85-87
    1.3 数据处理与统计分析  87-90
  2 研究结果  90-116
    2.1 线虫的丰度、生物量和生产量  90-92
    2.2 海洋线虫的空间分布  92-95
    2.3 青岛太平湾砂质潮间带自由生活海洋线虫种类组成与多样性分析  95-98
    2.4 线虫群落的营养结构  98-102
    2.5 线虫群落的年龄结构及性比  102-104
    2.6 线虫群落的结构分析  104-109
    2.7 不同深度线虫群落结构研究  109-111
    2.8 主要优势属垂直分布的季节变化  111-114
    2.9 线虫群落结构和环境变量的关系分析  114-116
  3 讨论  116-121
    3.1 线虫群落结构分析  116-117
    3.2 线虫群落结构与环境变量的关系  117-118
    3.3 营养结构  118-119
    3.4 与历史资料的比较  119-121
第五章 潮间带底栖动物粒径谱研究  121-157
  1 粒径谱理论研究进展及应用前景  122-133
    1.1 粒径谱的表达方式  122-123
    1.2 粒径谱图形的特征  123-124
    1.3 粒径谱理论与宏生态学幂法则的统一  124-127
    1.4 粒级测量手段研究  127
    1.5 底栖动物粒径谱研究进展  127-129
    1.6 粒径谱应用及前景  129-132
    1.7 我国粒径谱研究现状和展望  132-133
  2 研究方法  133-137
    2.1 粒级测量  133
    2.2 底栖动物体积及生物量计算  133-134
    2.3 粒径谱研究基本方法  134-137
  3 结果和分析  137-142
    3.1 Sheldon 型生物量粒径谱  137-139
    3.2 正态化粒径谱  139-140
    3.3 粒径谱均匀度和正态化粒径谱回归参数  140
    3.4 正态化粒径谱直线回归残差分析  140-142
  4 讨论  142-150
    4.1 底栖生物个体大小测量和粒径谱的绘制  142-143
    4.2 底栖动物粒径谱季节变化规律和原因  143-145
    4.3 线虫长宽比垂直分布和季节分布  145-146
    4.4 正态化粒径谱基本参数的季节变化  146-147
    4.5 粒径谱均匀度  147-148
    4.6 正态化粒径谱直线回归残差分析  148-150
  5 小结  150-151
  6 粒径谱方法计算底栖动物群落生产力和呼吸量  151-157
    6.1 结果与分析  151-155
    6.2 讨论  155-156
    6.3 小结  156-157
参考文献  157-174
附表 太平湾砂质潮间带海洋线虫属名录  174-177
个人简历  177-178
致谢  178

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中图分类: > 生物科学 > 普通生物学 > 水生生物学 > 水生生物生态学和地理学
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