东中国海的浮游植物种群分布特征研究

【摘 要】浮游植物群落结构的不同导致其在海洋生态系统和物质循环过程中作用不同，因此对其的分析研究具有重要的意义。本文利用CHEMTAX软件对2005年6月和2006年6月和2006年9月东中国海表层高效液相色谱数据（HPLC）经行分析，得到两年浮游植物类群生物量，结果发现两年里东中国海浮游植物类群构成基本相同，都是以硅藻为主，定鞭金藻和绿藻其次，硅藻占绝对优势。

【关键字】HPLC；CHEMTAX；浮游植物群落结构；东中国海

中图分类号： Q178.53 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0047-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.022

【Abstract】Different phytoplankton community structure leads to different functions in Marine ecosystem and material circulation， so it is of great significance to its analysis and research. The surface HPLC data of June 2005 and June 2006 and September 2006 in the east China seas were analyzed by CHEMTAX software， we get two years of phytoplankton biomass. The result show： The phytoplankton composition of the east China seas was basically the same in two years， diatoms were the dominant species， followed by prymnesiophytes and chlorella， diatoms have an absolute advantage.

【Key words】HPLC； CHEMTAX； Phytoplankton community structure； The east China seas

0 引言

浮游植物是海洋中最主要的初级生产力，其生物量的多少直接反映了海域的海水肥沃程度和所能养育生物资源的能力。其与周围环境构成一个统一的整体，相互影响。环境的变化可能引起其群落结构的改变，它能够改变海洋碳通量[1]、云反照率[2]、海水光通量与热通量[3]，从而改变全球气候，影响人类的生存。

浮游植物启动了海洋中的食物网，它利用光能摄取营养盐，把无机碳转化为有机碳，并释放氧气，从而直接或间接地为海洋中其他生物提供赖以生存的物质基础[4]。浮游植物的种类及细胞丰度多少可以用来估计海洋渔业资源的丰富程度[5]。因为浮游植物对海洋环境的适应能力不同，所以可以把它的种类和细胞丰度作为了解海洋环境变化的重要指标之一[6]。浮游植物在海洋生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用。海洋生态系统中浮游植物物种的多样性直接和生态系统以上的3个功能相关，其中最为突出的是浮游植物的多样性与海洋生态系统的稳定性有着密切的关系[7]。浮游植物群落结构的不同导致其在海洋生态系统和物质循环过程中作用不同，因此对其的分析研究具有重要的意义[8]。

本文使用现场获得的高效液相色谱（HPLC）数据，通过CHEMTAX软件对获取的色素数据进行统计分析，获取浮游植物群落结构信息，分析东中国海浮游植物群落结构并为与其相关方向提供重要的科学参考依据。

1 数据与方法

1.1 研究区域介绍

东中国海，包括渤海，黄海，东海和长江口。渤海为中国唯一内陆海，面积约为7.7万平方公里，平均深度18米[9]。黄海，西太平洋最大边缘海，在大陆与朝鲜半岛之间，面积38万平方公里，平均深度90米[10]。东海位于我国东部，面积约为77万平方公里，平均深度349米[11]。东中国海具有边缘海的性质，海的东南部受大洋影响较大，西北部及沿岸区域受大陆影响大，故这两部分海洋状况有显著差异。东中国海位于24°N到41°N中纬地段，具有温带海洋的性质，季节变化大，尤其是北部及沿岸区域。

本文实时观测于2015年夏季（6月）和2016年夏季（6月、9月）HPLC数据，随“东方红2号”考察船对东中国海进行取样调查，站点如图1。

1.2 数据分析方法

根据Aiken[12]使用的公认HPLC浮游植物色素数据质量控制方法。在这种方法中，总叶绿素a（TChla）与诊断色素（AP）之间的关系用于色素数据的质量保证（QA），因为它对数据散布更为敏感，并避免了TChla与TP的固有自相关性。色素数据质量保证数据统计规则为：

（1）TChla与AP的差值应小于30%TPig浓度。

（2）叶绿素a（Chla）和AP之间的回归斜率范圍应该在0.7-1.4之间，总方差必须大于0.9。

（3）只有通过合格标准的样本数量超过特定巡航总观测值的85%，才能接受巡航数据。

进而使用CHEMTAX软件对数据进行分析得到浮游藻类种群组成和丰度。CHEMTAX分析通过构建矩阵来分析数据。根据东中国海主导藻类，确定使用的初始矩阵[13]。包括8类浮游植物藻类（甲藻（Dinoflagellates）、硅藻（Diatoms）、金藻（Chrysophytes）、定鞭金藻（Prymnesiophytes）、绿藻（Chlorophytes）、隐藻（Cryptophytes）、原绿藻（Prochlorophytes）和蓝藻（Cyanobacteria））和12种浮游植物色素类型（Per（Peridinin，多甲藻素）、But-fuco（butanoyloxyfucoxanthin，But-墨角藻黄素）、Fuco（Fucoxanthin，墨角藻黄素）、Hex-fuco（hexanoyloxyfucoxanthin，Hex-墨角藻黄素）、Neo（neoxanthin，新叶黄素）、Pras、Viol（violaxanthin，黄质）、Allo（Alloxanthin，黄素）、Lut（Lutein，叶黄素）、Zea（Zeaxanthin，玉米黄素）、TChlb（总叶绿素b）、TChla（总叶绿素a））。

使用初始比率矩阵，通过初步分析和综合分析计算得到最终色素比率矩阵。进而得到浮游植物类群的生物量[14]。

2 结果

基于实测HPLC数据，通过CHEMTAX软件，得到了2015年各藻种所占生物量百分比堆积条形图（图2）。由图中可知，各藻种占总生物量百分比分别为7.29%、59.49%、5.91%、15.63%、11.18%、0.23%、0.25%、0.02%。它们在各个监测点的群落结构较为一致。以硅藻、定鞭金藻和绿藻为主，其中硅藻的生物量最高，占绝对优势，在各站点占0%—98.40%，定鞭金藻和绿藻次之，分别占0%—61.05%和0%—50.99%。甲藻和金藻部分站点所占比例高达40.79%和38.21%，但多数站点低于15%。隐藻、原绿藻、蓝藻所占的份额最低，91.27%的站点隐藻所占比例低于1%，96.03%的站点原綠藻所占比例低于1%，极少部分站点分别为0%—7.36%、0%—5.15%；蓝藻所有站点都低于1%，所占比例为0%—0.44%。

同时得到了2016年各藻种所占生物量百分比堆积条形图（图3）。各藻种生物量占总生物量百分比分别为11.46%、24.05%、2.76%、22.12%、21.51%、11.44%、5.62%、1.04%。它们在各个监测点的群落结构略有差别。

相较之下，2016年东中国海浮游植物优势种仍然为硅藻、定鞭金藻和绿藻，其中硅藻的生物量最高，占绝对优势，在各站点占0%—52.96%。定鞭金藻和绿藻次之，分别占0%—64.85%和0%—60.84%。甲藻占0%—53.54%，但96.82%的站点都低于20%。隐藻占0%—53.54%，但85.35%的站点所占比例低于20%。原绿藻金藻、蓝藻所占的份额较低，原绿藻占0%—45.86%，但84.71%的站点所占比例低于20%。金藻占0%—39.39%，但95.54%的站点所占比例低于20%。蓝藻占0%—80.48%，但96.18%的站点所占比例低于20%。

3 结论

本文基于2015年和2016年夏季HPLC数据通过CHEMTAX软件对东中国海群落结构进行研究分析。发现两年里东中国海浮游植物类群构成基本相同，都是以硅藻为主，定鞭金藻和绿藻其次，硅藻占绝对优势。

前人对相关海域研究发现浮游植物种群分布特征随时间和区域的变化[15]，本文数据研究不够全面，没有其余季节与海表面以下数据资料。而浮游植物受到诸如营养盐，盐度，温度，上升流，水团等各种因素影响[16]，水平分布则地理位置有关。因此进一步深入探测东中国海浮游植物群落结构的变动机制是当今海洋生态学的难点和今后的努力方向。

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