中国海洋大学硕士学位论文
南黄海典型海域底栖动物粒径谱研究
姓名：王睿照申请学位级别：硕士专业：海洋生态学指导教师：张志南
2003.6.1
——堕苎塑些型塑篁堕塑垫塑墼丝塑竺茎————摘要本文利用２００２年８月南黄海哲水蚤调查航次以及胶州湾Ｂ２站四个航次（３月、６月、８月和１２月）的沉积物样品，进行了小型底栖动物丰度和生物量的研究。此外，对研究海域的典型站位，构建了底栖生物粒径谱。南黄海８月小型底栖动物的平均丰度是０为Ｏ．６２×１０６９ｄｗｔ＋ｍ～，生产量为５．５６×１０６８２×１０６ｉｎｄ?ｍ～，生物量ｇｄｗｔ?ｍ－２ａ～。胶州湾Ｂ２站０６９小型底栖动物的年平均丰度为１．４０×１０６ｉｎｄ?ｍ～，生物量为１．０５×１ｄｗｔ＋ｍ～，生产量为９．４５×ｔ０６ｇｄｗｔ?ｍ一．ａ～。小型底栖动物、海洋线虫和桡足类的丰度和生物量与环境因子进行Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析，结果显示海洋线虫的丰度与沉积物的中值粒径相关性显著（Ｐ＜Ｏ．０５）。对南黄海三个典型站位和Ｂ２站构建了底栖生物粒径谱。Ｓｈｅｌｄｏｎ型粒径谱的ＥＳＤ为５００９ｍ或者生物量粒径谱的粒级单位为２时，图形出现波谷。对南黄海的三个站位粒径谱图形进行比较，发现水深能影响较小生物体（３１９ｍＥＳＤ粒级）的分布。除此粒级以外，水深对粒径谱的图形没有明显的改变。胶州湾四个航次的粒径谱图形比较．发现受季节变化影响的大型底栖动物和小型底栖动物的数量关系，通过粒径谱图形能够壹观的表现出来。季节改变对粒径谱图形本身并没有产生明显的变化。Ｓｈｅｌｄｏｎ型粒径谱与生物量粒径谱相比，后者更加稳定和细致。正态化生物粒径谱的参数一一斜率、截矩、ＢＭＳ值便于生态系统之间的比较。胶州湾Ｂ２站和南黄海的典型站位的斜率值均为负值，并均大于一１。截矩和ＢＭＳ值的比较发现，胶州湾Ｂ２站生产力水平明显高于南黄海典型站位的生产力水平。与国外同类的研究比较，本研究的粒径谱图形具有相似的研究结果。关键词：粒径谱：底栖动物：南黄海；胶州湾！里塑鲨查兰婴主兰兰兰笙兰——ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＹｅｌｌｏｗＳｅａａｎｄＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙｉｎ２００２．Ｔｈｅａｂｕｎｄａｎｃｅ，ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｔｕｄｙ．ＳｈｅｌｄｏｎｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａａｎｄｂｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒａｏｆｚｏｏｂｅｎｔｈｏｓｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＴｈｅｍｅａｎａｂｕｎｄａｎｃｅ，ｂｉｏｍａｓｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｉｏｆａｕｎａｗｅｒｅｉｎｔｈｅＯ．８２ｘ１０６ｉｎｄｔｍ～．０．６２ｘ１０６９ｄｗｔ?ｍ‘２ａｎｄ５．５６×１０６ｇｄｗｔ?ｍ－２．ａ。１ＳｏｕｔｈｅｒｎＹｅｌｌｏｗＳｅａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｅａｎａｂｕｎｄａｎｃｅ，ｂｉｏｍａｓｓａｎｄｘｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｉｏｆａｕｎａｗｅｒｅ１．４０１００ｉｎｄｍ～．１．０５×１０６９ｄｗｔ‘ｍ一２ａｎｄ９．４５×１０６ｇｄｗｔ?ｍ－２．ａ‘１ａｔＢ２ｓｔａｔｉｏｎｉｎｆｏｕｒｃｒｕｉｓｅｓｉｎＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙｉｎ２００２，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｎｕｍｂｅｒｓａｎｄｂｉｏｍａｓｓｏｆｍｅｉｏｆａｕｎａ，ｎｅｍａｔｏｄｅａｎｄｃｏｐｅｐｏｄｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｖａｒｉａｂｌｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇＰｅａｒｓｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＭｄａｎｄａｂｕｎｄａｎｃｅｏｆｎｅｍａｔｏｄｅ（ｐ＜０．０５）ａｎｄｗｅａｋｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｍｏｎｇｗａｔｅｒｄｅｐｔｈａｎｄｎｕｍｂｅｒｓｏｆｍｅｉｏｆａｕｎａ，ｎｅｍａｔｏｄｅａｎｄｃｏｐｅｐｏｄｓ（ｐ＞０．０５）．Ｂｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒａ，ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｚｅｉｎｔｅｒｖａｌｓ，ｐｒｏｖｉｄｅｄｙｎａｍｉｃｏｖｅｒａｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｂｏｄｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔａｍｏｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｓｈｅｌｄｏｎｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａａｎｄｂｉｏｍａｓｓｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｏｒ１—３，１—５ａｎｄ１—７ｓｔａｔｉｏｎｓｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＹｅｌｌｏｗＳｅａａｎｄｆｏｒＢ２ｓｔａｔｉｏｎｉｎＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｓｉｚｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｗｅｒｅｒｅｖｅａｌｅｄｂｙｔｈｅｓｅｓｐｅｃｔｒａ．Ｔｈｅｓｅｓｐｅｃｔｒａａｍｏｎｇｓｔａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｓｅ２ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｓｈｏｗｅｄｍｉｎｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃａｕｓｅｄｏｆｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｏｒｓｅａｓｏｎａｌｃｈａｎｇｅ．ＦｒｏｍｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆＳｈｅｌｄｏｎｓｐｅｃｔｒａａｎｄｂｉｏｍａｓｓｃａｎｓｐｅｃｔｒａ，ｉｔｂｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｂｉｏｍａｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｂｏｄｙｓｉｚｅｗｉｔｈａｔｒｏｕｇｈａｔ５００９ｍＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＳｐｈｅｒｉｃａｌＳｈｅｌｄｏｎｓｐｅｃｔｒａ，ｂｉｏｍａｓｓｓｉｚｅＤｉａｍｅｔｅｒ（ＥＳＤ）．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｐｏｗｅｒｆｕｌａｎｄｓｐｅｃｔｒａｍａｎｉｆｅｓｔｅｄｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｍｏｄｅ．Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｂｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒａｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｌｏｐｅｓｏｆａｌｌｓｔａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｈａｌｌｏｗｅｒｔｈａｎ一１，ｉｔｉｍｐｌｉｅｄｔｈａｔｂｉｏｍａｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｓｉｚｅｏｖｅｒａｌｌｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａ．ＩｎＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｓｔａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅＳｏｕｔｈｅｒｎＹｅｌｌｏｗＳｅａ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｓａｎｄＢＭＳｓ（ｂｉｏｍａｓｓｉｎｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｓｉｚｅｃｌａｓｓｅｓ）ｏｆＮｏｒｍａｌｉｚｅｄｂｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒａａｔＢ２ｓｔａｔｉｏｎｉｎｆｏｕｒｃｒｕｉｓｅｓｉｎＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙｗｅｒｅｇｒｅａｔｅｒａｎｄｍｅａｎｔｈｉｇｈｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｂｉｏｍａｓｓｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａ；ｚｏｏｂｅｎｔｈｏｓ；ＳｏｕｔｈｅｒｎＹｅｌｌｏｗＳｅａ；ＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙ南黄海典型海域底栖动物粒径谱研究第一章底栖生物粒径谱的研究（综述）１．底栖生物和粒径谱的概念海洋底栖生物是海洋生物的重要组成部分，是海洋生物食物链结构中的重要环节，对海洋生态系统物质循环、能量流动有着积极作用。底栖生物是指生活于沉积物底上和底内的动物、植物、微生物。其中，海洋底栖动物包括原生动物、海绵动物、腔肠动物、纽形动物、线形动物、环节动物（多毛类和寡毛类）、苔藓动物、软体动物、甲壳动物和棘皮动物等无脊椎动物，以及脊索动物和底栖鱼类等。底栖动物按大小划分可分为三个类型：大型底栖动物、小型底栖动物和微型底栖动物。大型底栖动物（ｍａｃｒｏｆａｕｎａ）传统意义上是指分选时能被网筛孑Ｌ径是Ｏ．５ｍｍ（１ｍｍ）留住的底栖动物。主要有４个主要类群，分别是：环节动物多毛类、软体动物、节肢动物和棘皮动物。小型底栖动物（ｍｅｉｏｆａｕｎａ）是指分选时能通过０．５ｍｍ（１ｍｍ）网筛孔径而被４２ｔｔｍ（６３Ｉ＿ｔｍ）孔径网筛留住的动物。包括永久性的小型底栖动物（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍｅｉｏｆａｕｎａ）和暂时性的小型底栖动物（ｔｅｍｐｏｒａｒｙｍｅｉｏｆａｕｎａ）ｕＪ。前者是指在其生活周期中，其大小始终处于小型底栖动物的范畴；后者是指它们在生活周期的某一个阶段，属于小型底栖动物，一般是指大型底栖动物的幼龄个体，特别是多毛类和双壳类的幼体。微型底栖动物（ｍｉｃｒｏｆａｕｎａ）是指分选时能通过４２ｋｔｍ（６３ｕｍ）孔径网筛的动物。本研究涉及的底栖动物是指底栖后生动物，包括大型底栖动物和小型底栖动物。大型底栖动物与小型底栖动物的分界线是５００ｕｍ网筛。分选时能被５００ｐｍ网筛留住的是大型底栖动物；通过５００ｐｍ网筛而被３２“ｍ网筛留住的是小型底栖动物。粒径谱是涵盖不同粒级大小的各种活生物量的分布。也就是说，生态系统中的生物，无论个体大小，均看作是“颗粒”，并且用相应球型直径（ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＳｐｈｅｒｉｃａｌＤｉａｍｅｔｅｒ，ＥＳＤ）表示粒级，经对数转换后对应于生物量作图，那么这种在对数粒级上生物量的分布称为生物粒中国海洋大学硕士毕业论文径谱（ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｓｐｅｃｔｒａ）。自从１９６７年Ｓｈｅｌｄｏｎ首次把粒径谱引入到水层生态系统的研究［２１，三十多年来，该理论得到了日新月异的发展。生态学家们进行了大量的实测和检验，证明粒径谱为生态系统的研究提供了良好的手段。粒径谱能够反映生态系统的结构和功能，描述生态系统的状态和动态［３－６１。２．粒径谱理论２．１粒径谱理论的发展国外粒径谱的研究工作，无论是浮游生物还是底栖生物都有很大的发展，主要从三个领域进行。一、对于完整的生物群落，主要探讨粒径谱的规律性特征。此方面的研究一般针对粒径谱基本图形的形状展开。始于１９７２年，Ｓｈｅｌｄｏｎ利用图表的方式，提出表达群落中生物体个体大小的组成结构。后来的学者称之为Ｓｈｅｌｄｏｎ．型粒径谱。Ｓｈｅｌｄｏｎ一型粒径谱的图形很平缓，表明了在平衡状态下，经过对数转化之后，在相等间隔的粒级尺度上，生物体的总生物量是一致的１３，７１。发展到１９９２年，Ｂｏｕｄｒｅａｕ为了便于不同生态系统粒径谱研究的比较，提出生物量粒径谱的概念。对粒径谱曲线进行回归，回归曲线的斜率和截距分别与群落的生态效率、生产力有关，它能够反映生态系统的结构和功能‘引，也可作为生态系统健康的标准…０１。生物量粒径谱的产生标志着粒径谱基本理论发展的里程碑。二、粒径谱理论在种群动力学中的应用。一些重要的生理参数，比如死亡率（Ｍ）、生长率（Ｇ）等能够解释种群补充机制，而这些参数均是个体大小的异速增长函数‘¨，１２】。由Ｂｅｙｅｒ所定义的生理死亡率（Ｍ／Ｇ）就很好的解释了种群的补充机制，而生理死亡率（Ｍ／Ｇ）与生物量粒径谱的斜率基本～致【１１】。三、利用粒径谱进行能流分析，预测生产力。利用Ｂａｎｓｅ［１３１所描述的个体大小与Ｐ：Ｂ之间的函数关系，能够很好的估计群落的呼吸率和生产量。国内粒径谱的研究已开始起步，浮游生物方面有了初步的报道［１４，１５１，底栖生物粒径谱结合东黄海生态系统动力学也开展了预研究。２．２底栖生物粒径谱／生物量谱基本理论