多样性指数在海洋浮游植物研究中的应用

对海洋浮游植物群落分析中常用的多样性指数进行了比较研究.对物种丰富度依赖型、丰度依赖型和实测浮游植物群落中物种丰富度、Shannon指数(以2或e为底)、Pielou均匀度指数、Simpson指数(1-D或1/D形式)、Margalef指数、Berger-Parker指数、McIntosh指数、McIntosh均匀度指数、Brillouin指数、Brillouin均匀度指数、Fisher α指数和Q统计指数等不同多样性指数计算结果进行了比较,发现不同多样性指数对浮游植物群落多样性的分析存在明显差异.对于一般情况下浮游植物群落多样性的研究,物种丰富度、Margalef指数、Fisher α指数、Shannon指数、Simpson相遇指数和Pielou指数的综合使用是较合适的,但对Margalef指数和Fisherα指数的结果要谨慎解释.并在综合应用各指数的基础上提出了浮游植物群落多样性分析的一般步骤.     

2000年秋季渤海的网采浮游植物群落

研究了2000年秋季覆盖渤海60个测站的网采浮游植物物种及其群落特征,共发现浮游植物3门35属64种(不包括未定名物种).物种主要以硅藻为主,但甲藻在群落中的比重也很明显,在个别站位上会成为优势类群.优势种主要为偏心圆筛藻、三角角藻、浮动弯角藻等,其中的偏心圆筛藻、浮动弯角藻、布氏双尾藻、梭状角藻和叉状角藻是秋季渤海浮游植物的关键种.细胞丰度的平面分布由浮游硅藻的分布决定,其高值区分布在渤海中北部、渤海湾南部和渤海海峡南部.浮游甲藻在渤海湾北部存在高值区.由于渤海环流的影响在渤海中北部存在浮游植物群落的交错区,此区物种丰富度高、多样性水平高和细胞丰度高.秋季渤海浮游植物群落物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度的高值区在渤海中部,但整个秋季浮游植物群落的多样性程度是较低的.     

热带西太平洋Y3和M2海山区网采浮游植物群落结构特征

研究了热带西太平洋雅浦Y3海山冬季和马里亚纳M2海山春季网采浮游植物群落结构,对调查区浮游植物的物种组成、优势种类、细胞丰度以及多样性指数进行了分析。结果表明,两个海山区共鉴定浮游植物4门50属219种,其中硅藻门30属106种,甲藻门17属112种,蓝藻门1属2种,金藻门2属3种。两个航次研究区浮游植物优势种均以链状硅藻如根管藻(Rhizosolenia)、半管藻(Hemiaulus)和角毛藻(Chaetoceros)等属的种类为主,此外太阳漂流藻(Planktoniella sol)、铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)以及部分角藻(Ceratium)物种优势度也比较明显。Y3海山区浮游植物细胞丰度介于1.60～16.61 cells/L,平均值为5.02 cells/L; M2海山区浮游植物细胞丰度介于1.36～10.20 cells/L,平均值为4.12cells/L。两个海山区浮游植物细胞丰度的分布趋势均受硅藻影响较大,甲藻细胞丰度相对较低。在属的水平上,角毛藻、根管藻、角藻和半管藻等属的细胞丰度对两个海山区浮游植物总细胞丰度的贡献较大。多样性指数方面, Y3海山区浮游植物群落香农-威纳指数H′(shannon-wiener index)介于3.95～4.69,平均值为4.30; M2海山区浮游植物群落香农-威纳指数介于3.23～4.46,平均值为3.83。两个海山区浮游植物群落多样性指数均处于较高水平,但站位间的变化不明显。目前,关于热带西太平洋海山区浮游植物群落结构的研究还非常缺乏,亟需后续研究的补充。     

昌黎黄金海岸国家级自然保护区海域浮游植物群落结构

2016年对昌黎黄金海岸国家级自然保护区海域浮游植物群落结构进行了春季(5月)和夏季(8月)2个航次调查,描述了浮游植物的种类组成、细胞数量、生物多样性指数、均匀度指数等群落特征,分析了浮游植物群落的变化及平面分布趋势。结果表明,2个航次共检出浮游植物70种,以硅藻为主,细胞数量平面分布差异较大,春季生物多样性指数及均匀度较低,夏季多样性指数和均匀度总体水平较高。     

春季东海产卵场及其邻近海域的浮游植物群落

根据2007年5月在东海产卵场及其邻近海域(26°50′～34°07′N,120°50′～123°59′E)进行的多学科综合调查,研究了该海域浮游植物群落的结构特征.经Uterm(o)hl方法分析,共发现浮游植物4门55属144种,其主要类群为硅藻和甲藻,优势物种为柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、具齿原甲藻(Prorocendrum dentatum=东海原甲藻Prorocentrum donghaiense)和中肋骨条藻(Sletonema costatum).浮游植物的细胞丰度介于0.1×103～1158.6×103个/L,平均值为78.9×103个/L;细胞丰度在表层较高,随水深增加而降低;表层的高值主要分布在长江口至南麂列岛的成淡水交汇处以及象山外海域.调查区浮游植物群落的多样性总体水平较低,Shannon-wiener指数和Pielou指数均与细胞丰度呈镶嵌分布,细胞丰度较高的区域多样性水平较低.     

天津近岸人工鱼礁海域浮游植物群落及其变化特征

2016年5月、7月和11月分别对天津近岸海域2010年、2012年和2014年投放的人工鱼礁区及非人工鱼礁区(对照区)进行3个航次的调查,每个区域设置3个站位,共计12个站位。结果显示:共鉴定浮游植物2门28属58种,其中硅藻门19属44种,甲藻门9属14种。物种以硅藻为主,占总物种的75.9%,其次为甲藻,占总物种的24.1%。浮游植物优势种以硅藻门的圆筛藻属和角毛藻属为主,主要有威氏圆筛藻(Coscinodiscus wailesii)、星脐圆筛藻(C.asteromphalus)、格氏圆筛藻(C.granii)、虹彩圆筛藻(C.oculus-iridis)、圆筛藻(C.spp.)、卡氏角毛藻(Chaetoceros castracanei)、劳氏角毛藻(C.Iorenzianus)、旋链角毛藻(C.curvisetus)、尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、柔弱几内亚藻(Guianardia delicatula)、刚毛根管藻(Rhizosolenia setigera)、翼鼻状藻印度变型(Proboscia alata f.indica)和夜光藻(Noctilluca scintillans)。浮游植物细胞丰度存在明显的季节差异,11月份、7月份和5月份浮游植物细胞丰度分别为94.79×10~4 cell/m~3、39.53×10~4 cell/m~3和21.5×10~4 cell/m~3,浮游植物多样性指数也有明显的季节差异,11月份香农-威纳多样性指数,丰富度指数和均匀度指数都比5月份和7月份高。从人工鱼礁区与对照区对比来看,5月份浮游植物细胞丰度礁区外显著高于鱼礁区,7月份和11月份2014年鱼礁区浮游植物细胞丰度显著高于其它鱼礁区和礁区外。浮游植物多样性指数礁区外和2012年鱼礁区低于2010年和2014年鱼礁区浮游植物多样性指数,礁区外最低。可见,人工鱼礁的构建对于提高浮游植物群落多样性具有显著的效果,但是随着时间的延长,浮游植物群落多样性不是一直增高的,有一定程度的波动。     

荣成俚岛人工鱼礁区浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

于2012年9月—2013年8月对荣成俚岛人工鱼礁区及对照区的浮游植物进行了4个航次的根据调查数据,探究人工鱼礁投放对浮游植物群落结构的影响。调查显示:鱼礁区与对照区共鉴定出浮游植物5门40属78种,主要由硅藻门(65种)和甲藻门(10种)构成。主要优势种有短楔形藻(Licmophora abbreviata)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、星脐圆筛藻(Coscinodiscus asteromphalus)等,其中具槽帕拉藻是春、秋、冬季的第一优势种。虽然浮游植物优势种存在明显的季节更替现象,但鱼礁区与对照区的优势种相同。除春、夏季的浮游植物细胞丰度人工鱼礁区显著高于对照区外,种类数、多样性指数、均匀度指数、丰富度指数、叶绿素a浓度等群落参数人工鱼礁区与对照区无显著差异(p0.05),但不同季节间各浮游植物的群落参数存在显著差异(p0.01)。人工鱼礁区与对照区的浮游植物群落结构相似的原因可能是人工鱼礁投放时间短、人工鱼礁区与对照区相距较近及浮游动物的"下行效应"。冗余分析结果表明,显著影响人工鱼礁区和对照区浮游植物群落结构的环境因子按其重要性依次为:透明度、可溶无机氮、BOD5、pH、磷酸盐、温度、COD和硅酸盐;溶解氧和盐度对浮游植物群落结构无显著影响。     

烟台四十里湾扇贝养殖区浮游植物群落调查

2016年4～11月对烟台四十里湾近岸的3个扇贝养殖区浮游植物群落进行了8个航次的调查。调查共鉴定出浮游植物5门67属/种,其中硅藻门占总种数的65.67%,菱形藻属种类最多;其次为甲藻门占13.43%,角藻属种类最多;此外还发现27属/种赤潮藻,提示该海域需加强赤潮防范。Shannon-Winner指数、Margalef指数和均匀度指数分析显示,该调查海域浮游植物多样性和物种丰富度总体较好,群落结构较为稳定。     

2014年秋季渤海网采浮游植物群落结构

基于2014年秋季在渤海进行的水文、化学和生物方面的综合大面调查,研究了渤海网采浮游植物群落的结构特征,并结合文献资料,分析影响浮游植物群落结构形成的原因。结果显示:2014年渤海秋季共鉴定浮游植物3个门42属96种,其中以硅藻为主,为34属79种,占总物种的82%;甲藻门7属16种,占总物种的17%;金藻门1属1种。其中,角毛藻属的种类最多,共17种;其次为圆筛藻属,共13种。浮游植物总细胞丰度介于(0.71～72.15)×104 cells/m3,平均为13.88×104 cells/m3,硅藻与甲藻细胞丰度比值为2∶1,硅藻在莱州湾的细胞丰度极显著高于其他海区,甲藻在渤海中部海区的细胞丰度显著高于其他海区。浮游植物优势种主要为星脐圆筛藻(Coscinodiscus asteromphalus)、威氏圆筛藻(C. wailesii)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、梭状角藻(Ceratium fusus)和夜光藻(Noctiluca scintillans)。渤海秋季浮游植物群落多样性水平分布不均,局部海域由于单一优势种过量繁殖多样性降低,低值区分布于辽东湾和渤海海峡海域。与历史同期资料对比,渤海海域浮游植物群落出现明显的物种演替现象,甲藻中的角藻逐渐兴起,其在渤海中部及辽东湾的优势地位已经超过角毛藻属和圆筛藻属,渤海秋季局部海区浮游植物群落结构已经由硅藻控制转为硅藻和甲藻共同控制。     

烟台港和邻近锚地及其入境船舶压舱水中的浮游植物

本文根据2003年5月到2004年4月间烟台港和邻近锚地水域及其船舶压舱水中的浮游植物调查资料,对浮游植物的群落结构和压舱水对其影响进行了初步研究。结果表明,烟台港和临近锚地的浮游植物群落主要由温带沿岸性物种组成,以硅藻为主,还有少量甲藻和金藻;对比船舶压舱水中浮游植物群落发现:压舱水中浮游植物群落和本地群落的结构有很大差异,有害物种在压舱水中出现的频率较高。     

Spatial-temporal variation of phytoplankton community structure in Jiaozhou Bay,China

To better understand the spatial-temporal variation in phytoplankton community structure and its controlling factors in Jiaozhou Bay, Qingdao, North China, four seasonal sampling were carried out in 2017. The phytoplankton community structure and various environmental parameters were examined. The phytoplankton community in the bay was composed of mainly diatoms and dinofl agellates, and several other species of Chrysophyta were also observed. Diatoms were the most dominant phytoplankton group throughout the year, except in spring and winter, when Noctiluca scintillans was co-dominant. High Si/N ratios in summer and fall refl ect the high dominance of diatoms in the two seasons. Temporally, the phytoplankton cell abundance peaked in summer, due mainly to the high temperatures and nutrient concentrations in summer. Spatially, the phytoplankton cell abundance was higher in the northern part of the bay than in the other parts of the bay in four seasons. The diatom cell abundances show signifi cant positive correlations with the nutrient concentrations, while the dinofl agellate cell abundances show no correlation or a negative correlation with the nutrient concentrations but a signifi cant positive correlation with the stratifi cation index. This discrepancy was mainly due to the diff erent survival strategies between diatoms and dinofl agellates. The Shannon-Wiener diversity index ( H′) values in the bay ranged from 0.08 to 4.18, which fell in the range reported in historical studies. The distribution pattern of H′ values was quite diff erent from that of chlorophyll a , indicating that the phytoplankton community structure might have high biomass with a low diversity index. Compared with historical studies, we believe that the dominant phytoplankton species have been changed in recent years due mainly to the changing environment in the Jiaozhou Bay in recent 30 years.     

大亚湾生态监控区的浮游植物年际变化

依据国家海洋局、国家海洋局第三海洋研究所等权威机构2004~2007年所获的数据和资料,对大亚湾生态监控区近4a长时间尺度的浮游植物群落年际变化进行分析,通过物种组成、丰度变化、优势类群演替、群落结构及赤潮灾害事件来反映生境的退化,探讨其变化的主要原因及趋势。结果表明,浮游植物群落由暖水种占绝对优势转变为广温广布种占主导地位。种类与丰度呈逐年下降的态势,浮游植物丰度的分布保持西高东低,近岸高于远岸的特征,浮游植物的高丰度与营养盐丰富及温排水有关。终年以硅藻为优势种群,优势种演替具有明显的季节与年际变化,细长翼根管藻(Rhizosolenia alataf.gracillima)是春季稳定的优势种,柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissma)是夏季稳定的优势种,春末甲藻的优势度增加明显。浮游植物群落多样性指数呈逐年下降趋势,均匀度呈逐年上升态势。浮游植物的异常增殖及过度集中导致多样性较低,种间比例不均匀,群落结构单一。赤潮季节性发生频繁,发生频率及引发种类呈上升趋势,海洋环境脆弱。     

粤西近岸海域浮游植物群落的生态特征

作者基于2011年9月(丰水期)和2012年1月(枯水期)粤西近岸30米以浅海域的调查资料,分析该海域浮游植物的种类组成、优势种、丰度及其群落结构多样性。结果表明,调查海域共鉴定浮游植物4门41属116种,硅藻为最主要优势类群。丰水期与枯水期共有种类40种,物种相似性指数为34.48%,表明2个调查季节种类组成变化较大,存在明显的季节性差异。枯水期优势种仅1种,为金藻门(Chrysophyta)的球形棕囊藻(Phaeoecystis globosa),优势度高达0.496;丰水期优势种有4种,其中以硅藻门的旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)优势度较高(0.249)。浮游植物丰度表现出时间和空间异质性,丰度总体呈现近岸站位高于离岸站位,此外,丰水期浮游植物丰度湛江沿岸站位高于其他调查站位,枯水期浮游植物丰度则由西南部向东北部递减,总体而言,枯水期浮游植物丰度比丰水期高。群落结构多样性为枯水期西南部海域明显低于东北部海域,丰水期站位间多样性无明显变化规律,相比之下,丰水期群落物种多样性水平相对较高。相关分析表明:浮游植物丰度与p H、悬浮物呈正相关,与丰水期水温和枯水期盐度呈负相关。     

2012年夏季南海西北部网采浮游植物群落结构

根据2012年8—9月在南海西北部海区的采样调查,对网采浮游植物的群落结构进行了研究。本次调查共检出浮游植物206种(包括变种及变形),隶属于4门55属,其中硅藻门40属114种,占总种数的55.3%;甲藻门10属86种,占总种数的41.7%。浮游植物平均细胞丰度为66.67×10⁴cells·m^-3,硅藻平均细胞丰度为65.79×10⁴cells·m^-3,甲藻平均细胞丰度为0.88×10⁴cells·m^-3。优势种为伏氏海线藻 Thalassionema franenfeldii、翼根管藻 Rhizosolenia alata和菱形海线藻 Halassionema nizschioides。调查海区的Shannon-Weiner多样性指数(H′)平均值为2.67,高值区位于西沙群岛和调查区东部。对比分析浮游植物细胞丰度与环境因子可知,浮游植物细胞丰度高和种类多的区域,其水体营养盐含量也高,说明营养物质与该区浮游植物细胞丰度分布和群落结构密切相关。     

高公岛近岸海域浮游植物群落特征

2009年8月对高公岛附近海域的海洋浮游植物及环境因子进行了调查,在14个调查站位共鉴定浮游植物4门36属81种,其中,硅藻门25属63种,占种数的77.78%;甲藻门9属16种,占种数的19.75%,蓝藻门1属1种,占种数的1.23%,金藻门1属1种,占种数的1.23%。浮游植物生态类型主要以低盐近岸性类群为主,辅以少量的广温广盐性类群。主要优势种为斯氏几内亚藻、短角弯角藻、拟旋链角刺藻、扭链角刺藻。优势度分别为0.688、0.207、0.142、0.103。浮游植物的细胞丰度范围为0.458×105～3.134×105个/L,平均值为1.180×105个/L。群落特征指数变幅较大(种类数为19～43,丰富度指数为1.064～2.364,多样性指数为2.069～3.428,均匀度指数为0.485～0.677)。丰富度指数均值为1.753多样性指数均值为2.926,均匀度指数均值为0.592。相关性分析表明,仅均匀度指数与水温之间具有显著的相关性,相关系数(r)为0.544,P<0.05,水温越高,均匀度指数越高;其它因子之间均没有显著的相关性。高公岛近岸海域水质状况的生物多样性指数评价显示,该海域水质总体处于轻污染,尚适宜浮游植物的生长。     

2010年秋季南海北部浮游植物群落结构研究

2010年10月26日-11月24日在南海北部进行了浮游植物群落结构的调查,共鉴定浮游植物4门70属204种(包括未定种12种),浮游植物以硅藻为主,其物种数为146种,其细胞丰度占总浮游植物细胞丰度的93.17%;甲藻次之,其物种数为51种,占总浮游植物细胞丰度的0.63%;金藻门3属4种及蓝藻门2属3种;蓝藻门中以红海束毛藻(Trichodesmium erythraeum)为主。调查区浮游植物的细胞丰度介于0.06×103~107.50×103 cells/L之间,平均值为5.00×103 cells/L。海南岛东北部和粤东近岸表层浮游植物丰度较高。垂直分布上,表层和25 m层的浮游植物细胞丰度较高。浮游植物主要优势种类有菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、舟形藻(Navicula spp.)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、斯氏几内亚藻(Guinardia stolterforthii)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)等。调查区表层和5 m层Shannon-Wiener多样性指数平均值分别为3.14和2.83,Pielou均匀度指数平均值分别为0.73和0.77;两种指数在表层和5 m层均表现出较高的一致性。环境分析表明除硅酸盐外,浮游植物细胞丰度与其他环境因子均呈极显著性的相关性,主要受到氮元素及磷酸盐的共同限制作用。     

2009 年春季辽东湾网采浮游植物群落结构

分析了2009 年春季(5 月)渤海辽东湾网采浮游植物物种组成, 丰度分布, 生物多样性指数及群落相似性。春季共鉴定出浮游植物3 门23 属32 种, 主要隶属硅藻门和甲藻门, 生态类型多为温带近岸型和广布型种类, 少部分为暖海性物种或大洋性物种。优势种有夜光藻(Noctiluca scientillans)、翼鼻状藻(Proboscia alata)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、巨圆筛藻(Coscinodiscus gigas)和尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)等。浮游植物在各站位的细胞丰度分布不均匀, 其平面分布呈现由沿岸海域向海湾中部海域递减的趋势。Shannon-Wiener 指数、Pielou 指数较低, 群落结构简单, 稳定性较差。聚类分析结果表明群落之间的相似性较高。