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《中国海洋大学》 2004年
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胶州湾浮游植物与沉积物中硅藻群落结构演替的研究

刘东艳  
【摘要】:通过研究海洋中浮游植物群落结构的演替,来了解环境因子长周期变化对海洋生态系统的影响是目前海洋科学研究的热点之一。本文以胶州湾作为研究区域,收集胶州湾浮游植物近70年的现场调查资料、并于2003~2004年在胶州湾开展了浮游植物季节变化的现场调查、2001年8月开展了连续15天的定点观测、在实验室内对胶州湾浮游植物优势物种进行了培养研究、并分析了胶州湾百年沉积物中硅藻的群落组合特征,通过以上几个方面的综合研究,指出了胶州湾浮游植物和沉积物中硅藻群落结构近百年来的演替特征及其演替方向。 全文分为两部分,第一部分研究了胶州鸿浮游植物群落结构自1936年至今的演替特征及其方向。结果发现:胶州湾浮游植物的物种组成、细胞数量、以及优势种群的组成结构在近70年里发生了较大的变化。近年来,浮游植物的物种组成仍以硅藻为主,但其物种数量较历史资料明显下降,主要表现在角毛藻属(Chaetoceros)、园筛藻属(Coscinodiscus)和根管藻属(Rhizosolenia)中物种数量的衰退。甲藻的物种数目较历史资料出现上升的趋势,主要表现在原甲藻属(Prorocentrum)、亚历山大藻属(Alexandrium)、锥状斯比藻(Scrippsiella trochoidea)等赤潮物种的出现;但原多甲藻属(Protoperidium)的物种数明显下降。浮游植物群落中优势物种的组成在近70年中发生了明显的演替,部分优势硅藻物种被取代,少数甲藻数量增多并在胶州湾形成优势群体,目前湾内形成了以赤潮物种为主的优势种群结构。网采浮游植物的细胞数量在富营养化状态下并没有增加反呈下降的趋势,其中,硅藻细胞数量下降明显,而甲藻细胞数量只有轻微的下降,甲藻与硅藻细胞数量的比值上升。湾内硅酸盐的限制作用、较高的摄食压力以及潮汐的混合作用被认为是导致浮游植物细胞数量没有增加的重要原因。与历史资料比较,胶州湾浮游植物的物种多样性指数有明显下降趋势。在全球气候变化和人类活动对自然影响的框架之下,胶州湾浮游植物群落结构的演替从耐温性上表现出冷水性物种减少而暖水性物种增多的演替趋势,而在营养结构上表现出嗜氮性物种增多的演替趋势。 胶州湾浮游植物与沉积物中硅藻群落结构演替的研究 第二部分研究了胶州湾自1 899一001年期间百年沉积物中硅藻群落结构的 演替特征、方向及其对环境的指示意义。结果表明:百年沉积物中硅藻的物种组 合、细胞数量以及优势种组成发生了明显演替。硅藻群落的组合特征不同时期之 间存在明显差异,物种数目和细胞数量的高峰期出现在20世纪50年代到70年 代之间,而低谷期出现在20世纪80年代到90年代中期。硅藻细胞数量的变动 主要是由上层水体沉积的浮游硅藻引起的,浮游硅藻在20世纪80年代以后呈现 出明显的下降趋势,而底栖硅藻的细胞数量波动不明显。20世纪80年代以后, 暖水性物种和富营养型物种的数量开始增多;扭曲小环藻(q‘totella comta)取 代线性园筛藻(Coscinodiscus lineatus)成为沉积物中的主要优势物种和富营养 化指示种。沉积物中硅藻群落的演替明显受到水温升高、摄食压力以及营养结构 变化引起的硅限制等环境因子的影响。其演替方向沿着暖水性物种增多而大细胞 的硅藻物种减少的方向进行。此外,沉积物中硅藻细胞浓度的变化在一定程度上 还可以反映出当时的历史事件。 通过上述研究结果,本文发现20世纪80年代是胶州湾浮游植物和沉积物中 硅藻群落结构变动的分水岭,其演替方向为逆向演替。现场调查资料和沉积物中 保存的浮游硅藻资料都表明,80年代以后胶州湾浮游植物的细胞数量明显下降、 优势种群组成结构逐渐单一化。此外,暖水性物种和富营养型物种呈现增多的趋 势。故全球气候变暖、较高的摄食压力和胶州湾海水的硅限制被认为是对浮游植 物和沉积物中硅藻群落演替影响的重要因素。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q948

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