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作者：

朱文涛

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摘要：

珊瑚礁通常位于营养较贫乏的水域,却有极高的初级生产力和生物多样性,被誉为"海洋中的热带雨林".珊瑚礁为许多海洋生物提供栖息地和适合的生存环境,为人类提供了丰富的生物资源,巨大的经济效益和重要的生态功能.大亚湾是位于中国南海北部珠江口东侧的半封闭式海湾,近年来随着周边工业,旅游业,养殖业和城镇建设等方面的发展,海域生态环境在不同程度上退化.珊瑚礁是海洋中最脆弱,最易受到干扰的生态系统,由于气候变化和人类活动的频繁干扰,大亚湾珊瑚礁正面临着白化退化,资源严重下降的压力.目前,对大亚湾珊瑚礁生态系统的结构和功能方面研究较少,本研究通过原生生物多样性,底栖生物多样性和食物网构建来对大亚湾珊瑚礁生态系统结构和功能进行初步研究,以期为理解大亚湾珊瑚礁生态系统的结构和功能提供基础资料以及珊瑚礁礁区生物资源可持续利用,保护,管理方面提供科学依据.主要研究结果如下:(1)大亚湾珊瑚礁区域和非礁区海域中原生生物群落以硅藻门Bacillariophyta为主,其次是绿藻门Chlorophyta(23.88%),隐藻门Cryptophyta(13.41%),顶复动物亚门Apicomplexa(10.17%),子囊菌门Ascomycota(5.67%),壶菌门Chytridiomycota(4.98%),红藻门Rhodophyta(1.15%),Cryptomycota(0.95%),未定地位的Eukaryota_norank(0.23%),Picozoa(0.13%)等.原生生物的物种丰富度Richness指数,多样性Shannon指数,均匀度Pielou指数平均值分别为279±128,4.85±1.06,0.60±0.10,生物多样性指数在采样时间上存在显著差异(P0.05).对照组原生生物多样性在春季和夏季是高于珊瑚礁区域的,珊瑚礁原生生物多样性在秋季和冬季高于对照组,均无显著性差异(P0.05).主坐标轴分析结果表明,原生生物群落随所处季节变化的不同明显会区分成四个群落,β多样性的季节差异均达到显著水平(P0.05).在相同季节内,珊瑚礁原生生物的群落组成与开放海域对照区均无区域的显著性差异(P0.05).共生网络拓扑特性参数表明,在珊瑚礁中参与网络互作的总节点数目,网络连通性,模块性系数,介数中心性和度中心性低于开放海域.原生生物群落结构受海水温度,p H,盐度和溶解氧等环境因素限制,与使用Mantel方法测试的结果一致.Pearson相关性分析结果表明温度与原生生物多样性指数的相关性是最大的.原生生物的季节演替和时空分布能反映研究大亚湾海域海域明显的亚热带气候季节特征,沿岸水和外海水季节消长等水文气象因素.由于珊瑚礁区的水动力,波浪,营养物质相对贫乏等特征,开放海域原生生物共生网络具有比珊瑚礁区更复杂的相互作用或者生态位重叠,较强的稳定性.(2)在大亚湾珊瑚礁调查海域共鉴定出底栖生物134种,底栖生物物种数季节变化为冬季(49种)=夏季(49种)春季(48种)秋季(39种);均以软体动物为主,其中网纹藤壶Balanus reticulatue是各季节中都存在的优势种.平均密度季节变化为冬季(1962.51ind.·m~(-2))夏季(179.38ind.·m~(-2))秋季(96.98ind.·m~(-2))春季(76.27ind.·m~(-2)),平均生物量季节变化规律为冬季(693.37 g·m~(-2))夏季(617.11 g·m~(-2))秋季(314.18 g·m~(-2))春季(107.09 g·m~(-2)).大亚湾珊瑚礁底栖生物群落的种丰富度指数(D)平均值为2.83±0.83,多样性指数(H′)平均值为1.85±0.58,均匀度指数(J)平均值为0.48±0.17.根据非度量多维尺度分析(NMDS)和等级聚类(CLUSTER)分析结果,大亚湾珊瑚礁区域底栖生物群落可分划分为4组.底栖生物生物量,丰度,多样性指数和群落结构存在显著的季节性差异(P0.05),这可能与大亚湾海域中营养盐和水环境特征的季节性变化密切相关.底栖生物的丰度和密度都是远远高于大亚湾开放海域的数次调查,符合珊瑚礁作为热带雨林的特点.ABC曲线结果表明,大型底栖动物的群落结构在冬季和秋季受到了一定程度的干扰,而在春季和夏季群落结构相对稳定.大亚湾珊瑚礁区域的生物多样性指数总体偏低可能与旅游等人类因素有关.与传统的珊瑚礁监测方法和常用的海洋底栖采样装置相比,ARMS标准化具备低成本和对珊瑚礁友好等优点,可以作为珊瑚礁生物多样性研究的良好取样方法.(3)大亚湾珊瑚礁食物网δ~(13)C值范围为-23.22‰～-10.76‰,δ~(15)N值的范围为4.32‰～15.82‰.潜在食源的δ~(13)C值为-23.22‰～-13.27‰,潜在食源的δ~(15)N值范围4.32‰到11.34‰;各潜在食源和消费者的碳,氮同位素比值之间均有显著性差异(P0.05).大亚湾珊瑚中生物食源组成较为复杂,不同来源的有机物对食物网的贡献各不相同.浮游植物,POM,SOM可能是浮游动物的主要能量来源,SOM对无脊椎动物和鱼类的碳源贡献相对较小,浮游植物和藻类是大亚湾珊瑚礁生态系统中重要初级生产者和驱动食物网的重要碳源.主要消费者具有不同的营养位置,不同类群的部分消费者的δ~(15)N数值间存在重叠,这与它们摄食共同饵料生物产生种间竞争有关.消费者营养级范围为1.70～3.64,其中腹足类,双壳类,蟹类,棘皮类和鱼类,头足类的营养级分别为1.84～2.68,1.70～2.49,2.61～2.79,2.58～2.83,2.45～3.64,3.04～3.40,它们营养级差别主要与食性有关.主要消费者呈现顶端营养级生物种类少,中间层次种类较多的营养层次分布特征,营养级偏小可能与样品体长偏小,样本量和种类数较低有关.不同季节底栖动物的碳氮同位素比值无显著性差异(P0.05),可能与珊瑚礁生态系统栖息地的特点和采集底栖动物的个体大小有关.底栖动物在春季的食物来源较少,种群内营养层级差别较大,群落竞争较激烈,而在冬季底栖群落营养冗余度最高.总体而言大亚湾珊瑚礁底栖动物的营养多样性水平和食物网相对较为稳定.

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