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黄东海大型底栖动物群落结构特征

作　者: 彭松耀
导　师: 李新正
学　校: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
专　业: 海洋生物学
关键词: 黄东海大型底栖动物群落结构分类多样性功能摄食类群生态位环境因子
分类号: Q958.8
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大型底栖动物是海洋生态系统的主要生态学类群，在海洋生态系物质和能量流动和环境监测中起着十分关键的作用。本论文从时空尺度上对黄东海大型底栖动物群落结构特征、群落功能以及与环境因子的相互关系进行研究，分析黄海大型底栖动物群落结构的演变，旨在为黄海、东海海洋生态学研究提供科学基础数据，进一步从底栖群落结构的变化机理中探寻我国近海海洋生态系统和环境变化的机制要素。本研究基于2000年10月、2001年3月、2003年6月、2004年1月、2011年4月和8月黄东海海域大面站大型底栖动物数据，对黄东海大型底栖动物群落结构特征及与环境因子之间的相互关系进行研究；在分类多样性的层次对黄东海大型底栖动物分类多样性进行了研究；从群落功能的层次上分析黄东海大型动物功能摄食类群的组成和分布及与环境因子之间的关系，并运用食性多样性指数、海洋生物指数和底内动物指数对黄东海生态状况进行评价；从物种对资源利用的层次上分析了南黄海大型底栖动物生态位。6个航次调查共鉴定大型底栖生物429种，其中多毛类最多169种，其次为甲壳动物112种，软体动物89种，棘皮动物44种，其他类群15种。与黄东海以往研究结果对比不同类群物种数差异明显，软体动物和甲壳动物物种数呈下降趋势，而多毛类物种数较高，处于优势地位。寡鳃齿吻沙蚕、背蚓虫、角海蛹、斑角吻沙蚕、掌鳃索沙蚕、不倒翁虫、长吻沙蚕、蜈蚣欧努菲虫、长叶索沙蚕、橄榄胡桃蛤、薄索足蛤、日本美人虾和浅水萨氏真蛇尾出现频率较高，在20%以上；其中寡鳃齿吻沙蚕、背蚓虫和橄榄胡桃蛤的优势度值均大于0.02，优势地位明显。6个航次大型底栖动物平均丰度在123.03—237.73ind/m2范围之间，平均生物量在11.2—29.12g/m2范围之间；黄东海大型底栖动物现存量时空分布具有一定的规律性，黄海冷水团区域大型底栖动物现存量时空分布格局稳定；沿岸及河口邻近水域受径流以及人类活动的影响，小型多毛类机会种丰度较高。各航次间丰富度指数（D）平均值在3.14—4.43范围间波动，均匀度指数（J’）平均值在0.67-0.87范围间波动，Shannon-Wiener指数（H’）平均值在1.69—2.39范围间波动，其中2011年4月航次的香农威纳指数平均值（1.69）及丰富度指数平均值（3.16）最低。对黄东海大型底栖动物分类多样性进行分析，时间尺度上2001年3月和2011年4月航次位于平均分类差异性指数95%置信区间的以外，表明黄东海大型底栖动物分类多样性呈下降趋势。空间尺度上南黄海沿岸水域、长江口邻近水域和浙江沿岸水域大型底栖动物物种分类差异程度较低。6个航次大型底栖动物群落结构分别划分为4到8个聚类组，分别属于黄海冷水团群落、沿岸群落和长江口邻近海域群落。其中冷水团水域大型底栖动物群落结构较为稳定，浅水萨氏真蛇尾、掌鳃索沙蚕和薄索足蛤等为群落主要贡献种。沿岸和长江口邻近水域大型底栖动物群落结构贫乏，背蚓虫、寡鳃齿吻沙蚕、角海蛹和独指虫等为群落主要贡献种。典型对应分析和生物环境分析表明：水深、底层水温度、沉积物中值粒径和有机质含量是影响大型底栖动物群落结构的主要环境因素。黄东海大型底栖动物在功能摄食类群以食底泥者和肉食者为主。空间尺度上食底泥者与肉食者高丰度区多分布在南黄海沿岸水域、长江口邻近水域和浙江近岸水域，时间尺度上食底泥者和肉食者高丰度区的分布呈扩大趋势。冗余分析表明：底层水温度、盐度和水深是影响黄东海大型底栖动物功能摄食类群的主要环境因素。运用食性多样性指数（J’FD）、海洋生物指数（AMBI）和底内动物指数（ITI）对黄东海水域生态质量和底栖群落健康状况进行评价，结果表明：黄东海生态质量较低的水域主要位于黄海近岸海域及长江口邻近海域，时间尺度上长江口邻近海域底栖生物群落受到较大的扰动，该水域生态质量状况降低，且在空间上呈放大趋势。选取2011年4月南黄海大型底栖动物20个优势种进行生态位分析。结果表明：南黄海大型底栖动物群落优势种生态位宽度变化范围为1.24—2.15，生态位宽度值较高的有薄壳索足蛤、蜈蚣欧努菲虫、掌鳃索沙蚕、浅水萨氏真蛇尾、黄海刺梳鳞虫和寡节甘吻沙蚕；优势种OMI指数变化范围为0.23—4.95，Shannon-Wiener指数值较高的有拟特须虫和细弱吻沙蚕；优势种耐受指数变化范围为0.13—3.85，值较高的有深钩毛虫、寡鳃齿吻沙蚕和黄海刺梳鳞虫；优势种生态位之间的重叠值不均匀，在0—0.95之间，长叶索沙蚕和掌鳃索沙蚕生态位重叠值较高，为0.95；平均边缘指数分析随机置换显著性检验表明：水深、水温、盐度、沉积物粒径、沉积物总有机碳和总氮与长吻沙蚕、细弱吻沙蚕、背蚓虫、角海蛹和浅水萨氏真蛇尾生态位之间的相互关系较显著（p<0.05）。上述研究表明：过去的10年间，黄海冷水团大型底栖动物群落结构特征变化较小，而南黄海沿岸和长江口邻近水域由于受人类活动及径流的影响大型底栖动物群落结构变化较大，群落结构趋于贫乏，物种主要由小型多毛类组成；水深、底层水温度、沉积物中值粒径和有机碳含量是影响黄东海大型底栖动物群落结构的主要环境因素。本文首次揭示了近十年黄东海大型底栖动物的群落结构特征的动态变化。大时空尺度上首次运用分类多样性指数描述黄东海大型底栖动物分类多样性特征。首次运用食性多样性指数（J’FD）、海洋生物指数（AMBI）和底内动物指数（ITI）对黄东海水域生态质量和底栖群落健康状况进行评价。首次描述南黄海大型底栖动物优势种生态位特点。为从底栖动物群落结构的变化机理中探寻我国近海海洋生态系统和环境变化的机制要素提供详实的基础科学数据。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-17
第一章绪论  17-39
  1.1 海洋生态系统的价值和服务功能  17-18
  1.2 海洋生态系统的健康内涵及评价  18-20
  1.3 海洋生态系统健康的评价  20-22
  1.4 海洋大型底栖动物的概念和生态重要性  22-24
  1.5 环境因子对底栖动物群落的影响  24-27
  1.6 底栖动物群落的时空分布  27-29
  1.7 国外研究进展  29-35
  1.8 国内研究进展  35-37
  1.9 黄、东海概况  37-38
  1.10 本研究的目的和意义  38-39
第二章材料与方法  39-45
  2.1 调查区域和时间  39-40
  2.2 样品采集和环境因子分析  40
  2.3 数据分析  40-42
  2.4 环境因子  42-45
第三章大型底栖动物种类组成  45-55
  3.1 结果  45-50
    3.1.1 2000 年 10 月航次  45
    3.1.2 2001 年 3 月航次  45-46
    3.1.3 2003 年 6 月航次  46
    3.1.4 2004 年 1 月航次  46-47
    3.1.5 2011 年 4 月航次  47-48
    3.1.6 2011 年 8 月航次  48
    3.1.7 各航次不同站位大型底栖动物物种数空间分布  48-50
  3.2 讨论  50-54
  3.3 小结  54-55
第4章大型底栖动物优势种  55-73
  4.1 结果  55-68
    4.1.1 2000 年 10 月航次  55-57
    4.1.2 2001 年 3 月航次  57-59
    4.1.3 2003 年 6 月航次  59-61
    4.1.4 2004 年 1 月航次  61-64
    4.1.5 2011 年 4 月航次  64-66
    4.1.6 2011 年 8 月航次  66-68
  4.2 讨论  68-73
第五章丰度和生物量  73-91
  5.1 结果  73-83
    5.1.1 2000 年 10 月航次  73-75
    5.1.2 2001 年 3 月航次  75-76
    5.1.3 2003 年 6 月航次  76-78
    5.1.4 2004 年 1 月航次  78-80
    5.1.5 2011 年 4 月航次  80-81
    5.1.6 2011 年 8 月航次  81-83
  5.2 讨论  83-91
第六章大型底栖动物生物多样性  91-107
  6.1 结果  91-102
    6.1.1 2000 年 10 月航次  91-92
    6.1.2 2001 年 3 月航次  92-93
    6.1.3 2003 年 6 月航次  93-95
    6.1.4 2004 年 1 月航次  95-96
    6.1.5 2011 年 4 月航次  96-98
    6.1.6 2011 年 8 月航次  98-99
    6.1.7 航次间大型底栖动物多样性的变化  99-101
    6.1.8 大型底栖动物生物多样性与环境之间的关系  101-102
  6.2 讨论  102-107
第七章大型底栖动物的分类多样性  107-121
  7.1 材料和方法  108-110
  7.2 结果  110-116
    7.2.1 黄东海大型底栖动物平均分类差异性指数及分类差异变异指数分析  110-114
    7.2.2 分类多样性与环境之间的相互关系  114-116
  7.3 讨论  116-121
第八章大型底栖动物群落结构  121-151
  8.1 结果  121-143
    8.1.1 2000 年 10 月航次  121-125
    8.1.2 2001 年 3 月航次  125-128
    8.1.3 2003 年 6 月航次  128-130
    8.1.4 2004 年 1 月航次  130-132
    8.1.5 2011 年 4 月航次  132-135
    8.1.6 2011 年 8 月航次  135-138
    8.1.7 各航次大型底栖动物群落空间分布  138-140
    8.1.8 大型底栖动物群落结构与环境因子之间的相互关系  140-143
  8.2 讨论  143-151
第九章黄东海大型底栖动物功能摄食类群  151-167
  9.1 结果  152-162
    9.1.1 2000 年 10 月航次  152-153
    9.1.2 2001 年 3 月航次  153-155
    9.1.3 2003 年 6 月航次  155-156
    9.1.4 2004 年 1 月航次  156-158
    9.1.5 2011 年 4 月航次  158-159
    9.1.6 2011 年 8 月航次  159-160
    9.1.7 大型底栖动物功能摄食类群与环境之间的相互关系  160-162
  9.2 讨论  162-167
第十章基于功能摄食类群不同参数对黄东海生态系统的评价  167-181
  10.1 大型底栖动物的类群参数  168-169
  10.2 结果  169-175
    10.2.1 2000 年 10 月航次  169-170
    10.2.2 2001 年 3 月航次  170-171
    10.2.3 2003 年 6 月航次  171-172
    10.2.4 2004 年 1 月航次  172
    10.2.5 2011 年 4 月航次  172-173
    10.2.6 2011 年 8 月航次  173-174
    10.2.7 各项生态参数与环境因子之间的相互关系  174-175
  10.3 讨论  175-181
第十一章南黄海春季大型底栖动物优势种生态位  181-197
  11.1 材料与方法  181-184
    11.1.1 数据分析处理  182-183
    11.1.2 底栖生物群落位置及优势种功能群类型的划分  183-184
  11.2 结果  184-192
    11.2.1 种类组成  184-185
    11.2.2 不同类型优势种功能群相对丰度空间分布  185-186
    11.2.3 优势种的生态位  186-189
    11.2.4 优势种的重叠值  189-191
    11.2.5 物种等级聚类和非度量多维度排序  191-192
  11.3 讨论  192-197
    11.3.1 大型底栖动物优势种的空间分布  192
    11.3.2 优势种生态位、生态位宽度与生态位重叠值  192-195
    11.3.3 物种聚类和排序  195-197
参考文献  197-221
文章撰写及发表状况  221-223
致谢  223-224
附录  224-243

黄东海大型底栖动物群落结构特征

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