印度东南海岸马纳尔湾地区的浮游动物的丰度和多样性  

N. Jeyaraj , S. Ravikumar , C. Rajthilak , S. Prasanna Kumar , P. Santhanam
1 Department of Oceanography and Coastal Area Studies, School of Marine Sciences, Alagappa University, Thondi Campus, Thondi 623 409, India
2 Department of Marine Science, School of Marine Sciences, Bharathidasan University, Tiruchirappalli 620 024, India
作者    通讯作者
海洋生物学学报, 2016 年, 第 5 卷, 第 7 篇   doi: 10.5376/jmb.cn.2016.05.0007
收稿日期: 2016年04月21日    接受日期: 2016年08月01日    发表日期: 2016年08月02日
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Jeyaraj N., Ravikumar S., Rajthilak C., Kumar S.P., and Santhanam P., 2016, Abundance and Diversity of Zooplankton Along the Gulf of Mannar Region, Southeast coast of India, Haiyang Shengwuxue Xuebao, 5(7): 1-9 (doi: 10.5376/jmb.cn.2016.05.0007)

摘要

本研究专注于马纳尔湾浮游动物的丰度和多样性。从九个地方进行了抽样。样品采用配有数字流量计的浮游动物网(150μm的网格尺寸,0.5米口径和长度1.5米)水平运输收集。从研究中我们共记录有114种物种,其中桡足类在各个站点形成了优势种组,有刺尾纺锤水蚤,纺锤水蚤达那厄,Pseudodiaptomus aurivilli,亚鱼,真蝽,Nannocalanus minor,小拟哲水蚤,Corycaeus speciosusDioithona rigidaOithona similisMetis jousseaumeiFavella brevis and Tintinnopsis directa。其他的优势类群为藤壶无节幼体、双壳类、腹足类幼虫等。站点2记录到了最高丰度(11733/立方米)而站点6记录到了最低丰度(1913/立方米)。站点4的多样性(H)比较高,而站点5的多样性则为最低,两站点的均匀性和丰富性没有显著的差异。化学计量学分析如聚类分析(CA)和主成分分析(PCA)揭示浮游动物群体和研究站之间的关系。各站点之间浮游动物的丰度(P0.05)没有任何显著差异。

关键词
马纳尔湾;浮游动物;物种多样性;物种关联;聚类分析;主成分分析

引言

海洋生态系统的生物多样性在其结构和功能中起着重要的作用,而生物多样性信息越来越多地应用于保护收获资源的管理策略中。生物多样性不仅包括物种多样性,也包括功能组多样性和物种内以及物种间的遗传变异(Gaston and Spicer, 2004)。马纳尔湾位于印度和斯里兰卡之间,它围绕印度东南海岸的海域,北至特努什戈迪,南临科摩林角。它们位于沿着杜蒂戈林和拉姆斯沃勒姆(Lat 8°55'-9°15’N and Long 78°0'-79°16’E)之间绵延140公里的大陆2至10公里处。群岛分为4组,即门德伯姆组,keelakarai组,威力巴组和杜蒂戈林组。它们的海岸浅水区生长着珊瑚礁和礁、海藻、海草和红树林。每一个都有自己的分带模式,支持着自己的特色社区(kumaraguru et al.,2006)。它们拥有珊瑚117种、甲壳类641种、软体动物731种、鳍鱼类441种、海藻147种、海草52种(kumaraguru et al.,2006)。近年来,马纳尔湾地区的旅游业迅速发展。其结果是,大量的污水从陆地涌入海中。它可能会导致沿海水域的物理化学特性的改变。然而,浮游动物在水生生物圈的能量转移中起至关重要的作用,其生态学在评估海洋生产力方面也有相当大的兴趣(Hunter, 1981 and Jayasiri, 2007)。在关于沿海水域马纳尔湾浮游生物的信息中,有关浮游动物的信息是微乎其微的,大多局限于MaruthanayagamSubramanian(1999)和斯里达尔等人(2008)。由于研究区接收了来自附近的工业污染物,受到了人为压力的影响,这项研究的结果可为沿海研究人员和具有环境影响评估目的的环境规划提供参考。

 

材料与方法

我们利用水生浮游动物网在九个站点[S1=Vembar; S2= Periyakulam; S3=Valinoakkam; S4=Ervadi; S5=Keelakarai; S6=Periyapattinam; S7=Pudumadam; S8= Rameswaram; S9= Dhanushkodi](图1)进行采样。网口直径为0.5米,网格尺寸为150微米。网口中心安装一个流量计,用以估计渗透过网的水的体积,网是被从表面斜拖而入的。采集到的浮游生物被转移到500毫升的聚乙烯容器中并立即用5%福尔马林将其保存。使用一个标准的摄氏温度计测量大气和地表水温。盐度和pH分别用折射计(ERMA,日本)和ELICO手握pH计进行估量。溶解氧是采用改良温克勒法估计(里克特斯和帕松斯,1972)。无机硝酸盐,亚硝酸盐,磷酸盐和活性硅酸盐根据里克特斯帕森斯(1972)进行估计。在实验室中,可保存的浮游动物样品被转移到大培养皿中,大型浮游动物像水螅水母和大鱼的幼虫则被清除,然后使用标准的专论来对样本进行分类并鉴定物种的级别(Sewell 1929; Davis 1955;Kasturirangan 1963; Smith 1977; Santhanam and Srinivasan. 1994)。为了进行定量分析,已知数量的浮游动物样品被放置在塞奇威克椽计数室里,并将计数转换为每个站点每立方米的个体数量,然后将它们放在立体显微镜下观察(make: Nikon SMZ800)。生物多样性、分类单元、均匀度依次根据Shannon and Weaner (1949), Gleason (1922) and Pielou (1966)进行计算。

 

  

图1 研究区域地图 S1=Vembar; S2=Periyakulam; S3=Valinoakkam; S4= Ervadi; S5= Keelakarai; S6= Periyapattinam; S7= Pudumadam; S8= Rameswaram; S9= Dhanushkodi

 

2.1 统计分析

使用分级聚类法(CA)去寻找浮游动物群之间的相似性,结果用系统树图进行说明。CA是通过沃德法在标准化数据的基础上进行,用欧氏距离作为相似性的一种衡量标准。主成分分析(PCA)法采用一定比例的组成成分,以关联浮游动物和各站点之间的关系。

 

结果与讨论

大气温度的记录范围为30.3°C 至33.5°C ,与此同时所有站点的平均值为32.25 ± 1.05 °C。观察到的最低温度在站点1而最高温度在站点8。然而,在平均值为32.1 ± 1.16 °C的情况下,记录的地表水温度范围为30.1 °C至 34 °C,其中站点1的温度最低,站点7的温度最高(表1)。一般来说,温度受太阳辐射、蒸发强度,淡水流动和冷却和毗邻浅海水域的潮起潮落影响。温度的变化是由于湿度和太阳辐射造成的(DASet al., 1997)。低的大气温度主要基于高湿度,然而,高温可能是因为较高的太阳辐射。

 

我们有注意到,研究区域周围水的pH值从7.08到8.60不等,平均值为8.15 ± 0.34。水的pH值最大的是站点3,这可能是因为海水的渗透和较高的生物活性的影响((Das et al., 1997)),最小值出现在站点5和站点7(表1)。海水pH值的变化归因于像通过光合降解去除光合作用的二氧化碳和高生物活性这样的因素(Subramanian and Mahadevan, 1999)。

 

  

表1 马纳尔湾地区的采样点的物理化学和生物特性

 

海水的盐度是生物分布的一个限制因素。盐度的不同是由海水的稀释和蒸发引起的,这最有可能会影响动物群(吉普森,1982)。从九个研究区域中,可以观察到的盐度范围为33 至 36.2 ‰,平均值为34.75±1.02‰(表1)。其中站点2的盐度最高,这可能是由于低降雨和较高的蒸发率造成的。

 

观察到的溶解氧浓度从4.28 mg l-1 到 6.5mg l-1不等,平均值为4.28 ± 0.77mg L-1。其中站点2最低,站点9最高(表1)。无机硝酸盐浓度范围为3.5至19µmol·L-1,平均值为6.9±4.74µmol·L-1,其中站点6最低,站点9最高(表1)。亚硝酸盐的含量是从1.58到7.5µmol·L-1,平均值为3.24±1.71µmol·L-1。最低和最高分别出现在站点6和站点9(表1)。磷酸盐浓度是从6.95µmol·L-1到29.5µmol·L-1不等,平均为10.75±7.09µmol·L-1,在站点4发现最小值,而站点2出现最大值(表1)。活性硅酸盐的浓度范围为7.9至32µmol·L-1,平均值为14.96±7.98µmol·L-1,站点2最小,站点5最大(表1)。

 

马纳尔湾地区拥有属于不同群组的浮游动物114种,calanoid copepod 53种,cyclopoid copepod 17种,纤毛亚纲16种,甲壳类幼虫体8种,harpacticoid copepod 7种,毛颚类2种,软体动物2种,echinodermates 2种,孔虫类2种,脊索动物2种,十足目1种,尾海鞘纲1种,端足类1种,多毛类幼虫1种,栉水母类1种和水螅水母1种(表2)。其中为站点4最多,一共83种,最少为站点5和站点6,都有34种。在我们发现的114种物种中,最丰富的类群要数桡足类,其中有calanoids Acartia spinicauda, Acartia danae, Pseudodiaptomus aurivilli, Eucalanus elongatus, Labidocera acuta, Nannocalanus minorParacalanus parvus,其他比较重要的物种是剑蚤幼体Corycaeus speciosus, Dioithona rigida, Oithona similis, Metis jousseaumei以及Favella brevis, Tintinnopsis directa,藤壶幼体,双壳贝类幼虫和腹足类幼虫(表2)。

 

从目前的研究中可推断,浮游动物calanoid copepods占有最高的百分比,其中68.1%在站点5,39.5%的cyclopoid copepod在站点7(图2)。早前在其他地区如拉克沙群岛(Achuthankutty et al., 1989)、马六甲海峡(Rezai et al., 2004),保克海峡(Jayasiri, 2007),泰国湾(Maiphae and Sa-ardrit, 2011),帕朗格伊佩泰海岸(Santhanam et al.,2013)和西南海岸(Jeyaraj et al.,2015)也有类似的发现。调查期间,在多样性和密度方面,Calanoid copepods在除了站点3之外的站点里都是最重要的类群。除了它们具有连续的繁殖习性这个原因外,能够很好的适应当下环境这一特征也是重要原因(Kowenberg, 1993 and Chandramohan, et al., 1999)。

 

在不同的研究地点观察到的浮游动物类群有34到83种,平均数量为48.77 ± 15.51。在站点5观察到的最少,站点4最多(表1)。在不同研究地点观察浮游动物的种群密度,值得注意的是,种群密度范围为1913 Nos./m3~11733 Nos./m3,平均值为6008 ± 2986 Nos./m3。最大的浮游动物密度主要可以归因于营养丰富,也可能是由于高密度的浮游植物。但最低可能是由于水域中的洋流和较低的初级生产力(Goswami, 1982 and Bhattathiri and Devassi, 1981)。浮游动物密度的变化可能是由于该物种的表盘垂直迁移(DVM)和洋流的影响(Pai et al.,2010)。早前Maruthanayagam and Subramanian (1999)在马纳尔湾地区观察到了更多数量的桡足类物种和以及更高的种群密度。

 

在研究地点,我们对浮游动物的多样性和均匀性进行了研究。多样性介于2.51 bits /individual和3.97 bits /individual,平均为3.21 ± 0.43(表1)。站点5的多样性最低,站点4的多样性最高。站点4较高的多样性值可能归因于象征着稳定的水文条件和浮游植物密度的较高的桡足类密度(Goswami and Rao, 1981)。站点5的低物种多样性可能是由于单一物种的优势。均匀度为0.83~0.96,平均为0.92 ± 0.04,站点5的浮游动物分布不均匀,造成站点5的均匀度最低。然而,最高均匀度值出现在站点4,这表明,该物种是均匀分布的(表1

 

  

表 2 浮游动物在马纳尔湾地区各地的分布情况

 

  

图 2 不同站点中占主导地位群体的贡献率

 

  

图 3 采用欧氏距离进行衡量的16组浮游动物的系统树图,展现研究区水体中种间分布的相对差异程度

 

3.1 种间关联
欧氏距离通常提供了两个样本之间的相似性,一个距离可以表明样本的分析值之间的差异。通过归一化欧氏距离测量十六组物种的种间关联,结果如图3中的系统树图所示。具有相似水平分布的物种形成了一个集群或闭群。例如,所有的16个浮游动物组根据分布比例形成了5个集群。Harpacticoid copepod 和 ciliate形成一个集群,接着几组加入其中,这些物种是所有的水体共有的,一些物种在海岸濒临灭绝或很罕见,但大多数的物种在采样点都是比较常见也很丰富的,例如端足类、毛颚类,molluska,尾海鞘纲,栉水母和十足目,加入了系统树图中间的闭群里。关于所有物种之间的联动,calanoid copepod and cyclopoid copepod和组成系统树图外分组的其他物种距离最远。

 

目前研究还发现了,关于图4中的浮游动物物种分布,站点1和站点3相互负相关。站点4和站点9彼此呈正相关,这表明浮游动物物种类似于这一站点的相同种群的成员数量。从这一方向观察,我们发现站点2,1,6和其他的站点不一样。统计分析揭示了采样点不同浮游动物的环境封闭性。研究结论是,马纳尔湾地区对于海洋浮游动物而言,确实是一个具有丰富的生物多样性的地方。目前的关于浮游动物分布和丰度的基本信息,将形成有用的工具,有利于对这些沿海生态系统做进一步的生态评估和监测。

 

  

图 4 PCs展示站间的浮游动物群的相似程度

 

致谢
作者感谢阿拉加帕大学和巴拉蒂达桑大学提供了必要的设施。作者(N. Jeyaraj)表达了他对大学赠款委员会,印度政府,和D.S. Kothari博士的博士后奖学金计划下的新德里财政援助的感激之情。

 

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