（生态学专业论文）用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究.pdf

一 上 s t u d i e s 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 砂of0 v f 口 三燮 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 注；翅遗查墓他霞墨缱剔虚咽的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位敝储签名骼酶签字吼冲年岁月；o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下 事项： 1 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。 2 、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学”中 国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社”用于出版和编入c n k i 中国知识资源总库， 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 姗繇弘酶、 一字： 同钞 签字日期：矽( 。年歹月弓。日签字日期：矽i d 年f 月刁9 日 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物 多样性和生态学的探索研究 摘要 本文于2 0 0 7 年1 1 月- 2 0 0 8 年1 0 月对青岛太平角潮间带鼠尾藻附植动物进 行了连续1 2 个月的逐月采样调查，并根据海藻生长期在不同月份对蜈蚣藻、角 叉菜、叉枝藻、海蒿子和叉节藻分别进行了采样，研究了附植动物的类群组成、 丰度、生物量和线虫群落结构、多样性及其季节动态；利用分子鉴定方法对潮间 带底栖多毛类群落进行了多样性的研究。本文系对潮间带海藻附植动物首次全年 系统调查，而且也是将分子鉴定方法运用于附植动物系统学的探索性研究。主要 的结果如下： 1 所有海藻样品共鉴定出附植动物1 6 个类群。鼠尾藻附植动物的年平均丰度为 6 0 6i n d s gd w ta l g a e ，优势类群为线虫和桡足类，其次是腹足类和多毛类。鼠 尾藻附植动物的平均丰度最高值出现在4 月，最低值出现在7 月。鼠尾藻附 植动物的年平均生物量为2 8 2 x1 0 3 gd w ta l g a e ，最高值出现在6 月，最低 值为2 月。其他海藻附植动物的类群数、丰度、生物量均低于鼠尾藻。海藻 附植动物的优势类群在不同月份和不同海藻之间均存在差异。附植动物的总 丰度和生物量与环境因子的季节变化之间没有显著的相关性，但是线虫的丰 度与温度和溶解氧都有相关性。海藻生长型形态的复杂性对附植动物的组成 和季节动态的影响可能占主要地位。 2 共鉴定出鼠尾藻附植线虫3 6 种或分类实体单元，优势种为e n o p l u sc f c o m m u n i s 和e u r y s t o m i n ao p h t h a l m o p h r a 。利用系统的多元统计分析技术可以 将1 2 个月线虫分为3 个群落组，三个群落优势种和多样性不尽相同。其中7 月种数最少，多样性最低，优势种为e u r y s t o m i n ao p h t h a l m o p h r a ；8 、9 、1 0 月的种数最多，多样性最高，优势种为e u r y s t o m i n ao p h t h a l m o p h r a r 其余月 份种数及多样性介于前2 群落之间，优势种为e n o p l u so f c o m m u n i s 。多样性 指数间的相关分析表明，线虫种数s 与s h a n n o n w i e n e r 指数日具有极显著的 正相关关系( p 0 0 1 ) 。多样性指数与环境因子间的相关分析表明：均匀度指 数与盐度显著负相关( p o 0 5 ) 礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 3 探讨了多毛类线粒体c 0 1 基因作为d n a 条形码对潮间带底栖多毛类进行物 种鉴定的可行性，同时结合形态学特征和线粒体1 6 sr d n a 对其分类地位进 行了讨论，并对青岛潮间带多毛类群落的种类组成和群落结构进行了分析。 研究中共获得了1 3 种海洋底栖多毛类的2 2 个单倍型序列，其中1 0 个c o l 序 列，1 2 个1 6 sr d n a 序列。利用m e g a 4 0 软件计算种内及种间遗传距离， 并通过邻接法构建分子系统发育树。基于线粒体c 0 1 基因的d n a 条形码在 多毛类的物种鉴定方面和传统形态学基本一致，与1 6 sr d n a 分析结果也基 本一致。本研究表明以线粒体c o l 基因作为d n a 条形编码对多毛类进行物 种鉴定具有可行性，而线粒体1 6 sr d n a 可作为d n a 条形编码的辅助基因。 在形态学鉴定的基础上，将多毛类物种的d n a 条形编码和分子系统发育信 息结合于底栖多毛类的群落生态学研究中，能为被编码物种提供更多的生态 学和动物地理学信息，有助于更准确地鉴定物种并了解物种的演化进程。 关键词：附植动物；群落结构；多样性；季节动态；分子鉴定 o v z o n ei nt a i p i n g i i a o ，q i n g d a o t h ep h y t a lf a u n ao ng r a t e l o u p i af i l i c i a ，c h o n d r u s o c e l l a t u s ，g y m n o g o n g r u sf l a b e l l i f o r m i s ，s a r g a s s u mp a l l a d i u ma n da m p h i r o az o n a t a w e r ea l s os u r v e y e db a s e d0 1 1t h e i rg r o w i n gp e r i o d s d o m i n a n tg r o u p ，a b u n d a n c e ， b i o m a s s ，c o m m u n i t ys t r u c t u r ea n ds p e c i e sd i v e r s i t yo fp h y t a lf a u n aa r ea n a l y z e d t h e c o m m u n i t ys t r u c t u r ea n db i o d i v e r s i t yo fi n t e r t i d a lp o l y c h a e t e sw e r ea l s os t u d i e d 、i t l l m o l e c u l a ri d e n t i f i c a t i o n t h i si st h ef i r s ti n v e s t i g a t i o no ft h ep h y t a lf a u n ac o m m u n i t y s t r u c t u r ea n db i o d i v e r s i t yi nt w e l v em o n t h ss y s t e m a t i c a l l y i ti sa l s on o v e lt oc o n d u c t a ni n t e g r a t e ds t u d yo ft h es y s t e m a t i c sa n de c o l o g yo fp h y t a lf a u n a 、加t l lm o l e c u l a r i d e n t i f i c a t i o n 1 s i x t e e nf a u n a lg r o u p sa r ei d e n t i f i e df r o mt h e6s e a w e e d si nt o t a l t h ea n n u a l a v e r a g ea b u n d a n c eo ft h ep h y t a lf a u n ai s6 0 6i n d s ，gd w ta l g a eo ns a r g a s s u m t h u n b e r g i i n e m a t o d e sa n dc o p e p o d sa l et h em o s td o m i n a n t ，f o l l o w e db y g a s t r o p o d sa n dp o l y c h a e t e s t h ea b u n d a n c eo fa p r i li st h eh i g h e s t , j u l yi st h e l o w e s t i nt e r m so fb i o m a s s ，t h ea n n u a la v e r a g ei s2 8 2 10 3 p g gd w ta l g a e a n dt h em o s td o m i n a n tg r o u pi sg a s t r o p o d s ，f o l l o w e db yp o l y c h a e t e sa n d a m p h i p o d s n eb i o m a s so fj u n ei s t h eh i g h e s t ，t h el o w e s tn u m b e ri si n f e b r u a r y n u m b e r so fp h ”a lf a u n ag r o u p s ，a b u n d a n c ea n db i o m a s s0 1 1 s a r g a s s u mt h u n b e r g i ia r eh i g h e rt h a no no t h e rs e a w e e d s t h ed o m i n a n tg r o u p a m o n gm o n t h sa n ds e a w e e d sa r ed i f f e r e n t a b u n d a n c ea n db i o m a s so fp h y t a l f a u n ah a dn os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n 谢t l le n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，b u tt h e a b u n d a n c eo fn e m a t o d e s & r es i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e dw i t ht e m p e r a t u r ea n dd o t h ec o m p l e x i t yo fa l g a lg r o w t hf o r mi sp o s s i b l yt h em a i nd e t e r m i n a n to f f a u n a lc o m p o s i t i o na n ds e a s o n a ls u c c e s s i o n 2 at o t a lo f3 6s p e c i e so rm o r p h o s p e c i e so fn e m a t o d e sa r ei d e n t if i e do n i s e p t e m b e ra n do c t o b e re x h i b i t sh i g h e rn e m a t o d ea b u n d a n c e ，m o l es p e c i e s a n dh i g h e rd i v e r s i t y , t h ed o m i n a n ts p e c i e si se u r y s t o m i n ao p h t h a l m o p h r a o t h e rm o n t h sf o r m st h et h i r dc o m m u n i t yg r o u p 、7 i ，i t l lt h es p e c i e sa n d b i o d i v e r s i t yb e t w e e nt h ef i r s tt w og r o u p sa n de n o p l u sc f c o m m u n i si st h e d o m i n a n t s p e c i e s c o r r e l a t i o na n a l y s i s b e t w e e n d i v e r s i t y i n d i c e sa n d e n v i r o n m e n t a lv a r i a b l e si n d i c a t et h a tt h en u m b e ro fn e m a t o d es p e c i e ssa n d s h a n n o n - w i e n e ri n d e xh i sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e d 畔o 0 1 ) ，w h i l ep i e l o u7 s e v e i m e s sj a n dt h es a l i n i t yi sn e g a t i v e l yc o r r e l a t e d ( p 0 0 5 ) 3 i n v e s t i g a t e st h ev a l i d a t i o no fc o lg e n es e q u e n c ea sad n ab a r c o d ei n c l a s s i f i c a t i o no ft h ei n t e r t i d a lb e n t h i cp o l y c h a e t e sa n da l s oi n v e s t i g a t e dt h e s p e c i e sc o m p o s i t i o na n dc o m m u n i t ys t r u c t u r eo fi n t e r t i d a lp o l y c h a e t e si n q i n g d a o c o m b i n i n gm o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n d16 sr d n a ，s o m eo f t h es p e c i e sl i v i n go nt h ec o a s to fq i n g d a ow e r ea s s e s s e df o rt h e i rt a x o n o m i c p o s i t i o n i nt h i ss t u d y , 2 2h y p l o t y p cg e n es e q u e n c e so f 13p o l y c h a e t es p e c i e s ， i n c l u d i n g 10c ol s e q u e n c e sa n d12 16 sr d n as e q u e n c e sw e r eo b t a i n e d s e q u e n c ea n a l y s i sw a gc o n d u c t e db yu s i n gm e g a 4 0s o f b v v a r e i n t r a - a n d i n t e r - s p e c i f i c d i s t a n c e sw e 他c a l c u l a t e da n db a s e do nt h e s ed i s t a n c e s ， p h y l o g e n e t i cr e l a t i o n s h i p sw e r ei n f e r r e du s i n gn e i g h b o r - j o i n i n gm e t h o d t h e r e s u l t so fd n ab a r c o d i n gb a s e do nt h em i t o c h o n d r i a lc ol g e n ei nt h e i d e n t i f i c a t i o no fp o l y c h a e t e sa r e b a s i c a l l yc o n v e r g e n t 、 ，i t l l t h o s eo f m o r p h o l o g ya n d16 sr d n aa n a l y s i s t h i ss t u d ys u g g e s tt h a tm i t o c h o n d r i a l c ol g e n ei s av a l i dd n ab a r c o d i n gg e n ef o rs p e c i ei d e n t i f i c a t i o ni n p o l y c h a e t e s , b u t o t h e r g e n e s l i k e16 sr d n ac o u l db eu s e da sa c o m p l e m e n t a r yg e n e t i cm a r k e r f o rm o r ea c c u r a t es p e c i ei d e n t i f i c a t i o n ，d n a b a r c o d i n gs t u d ys h o u l db ei n t e g r a t e dw i t hm o r p h o l o g i c a l ，z o o g e o g r a p h i c a l ， e c o l o g i c a l a n d p h y l o g e n e t i ci n f o r m a t i o n d n ab a r e o d i n g o fi n t e r t i d a l p o l y c h a e t ec o m m u n i t i e si so n eo ft h ep o s s i b l ew a y sf o r t h ei n t e g r a t e ds t u d y 1 v 用分子鉴定方法对堂堡塑蔓堕堕垫塑童登丝塑皇查兰塑堡室里壅 - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - - 一一。 k e y w o r d s ：p h y t a lf a u n a ；c o m m u n i t ys t r u c t u r e ；b i o d i v e r s i t y ；s e a s o n a l d y n a m i c s ：m o l 6 c u i a ri d e n t i f i c a t i o n v 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 v 1 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 目录 第一章海洋底栖生物的生态学研究进展1 1 大型底栖动物的研究进展1 1 1 国际大型底栖动物的研究历史及现状1 1 2 国内大型底栖动物的研究历史及现状3 2 小型底栖动物的研究进展4 2 1 国际小型底栖动物的研究历史及现状5 2 2 国内小型底栖动物的研究历史及现状7 3 海藻附植动物的生态学研究进展8 4d n a 条形码技术及分子鉴定在分类学中的应用和进展。l o 4 1d n a 条形码的技术原理及其优势和局限性1 1 4 2d n a 条形码在海洋生物学中的应用1 2 5 本研究的目的、意义及课题来源1 4 第二章岩礁海藻附植动物的区系组成和季节动态1 7 1 研究海域、材料与方法1 8 1 1 研究海域18 1 2 野外取样与室内分选1 8 1 3 数据处理19 2 结果与分析2 0 2 1 环境因子2 0 2 2 海藻附植动物的类群组成及季节变化2 1 2 3 海藻附植动物的丰度和季节变化。2 2 2 4 海藻附植动物的生物量及季节变化2 6 2 5 丰度和生物量与环境因子的相关性分析2 7 3 讨论3 0 3 1 海藻形态对丰度和生物量的影响3 0 3 2 线虫与桡足类的相对优势31 3 3 与其他研究结果的比较3 2 4 结论3 4 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 第三章海藻附植线虫群落结构和多样性研究3 6 l 研究方法3 6 1 1 线虫封片的制作和种类鉴定3 6 1 2 数据处理与统计分析一3 7 2 结果与分析3 8 2 1 海藻附植线虫的群落结构3 8 2 2 海藻附植线虫群落物种多样性3 9 2 3 海藻附植线虫群落物种多样性指数与环境因子的相关性4 0 3 讨论4 1 3 1 鼠尾藻附植线虫的群落结构的季节变化4 l 3 2 与其他研究结果的比较4 2 4 结论。4 5 第四章潮间带多毛类群落的d n a 条形编码和分子鉴定4 6 1 材料4 7 1 1 多毛类样品4 7 1 2 试剂和药品4 8 1 3 主要仪器、设备一4 9 2 方法5 0 2 1 样品的采集、处理和形态学鉴定5 0 2 3 数据分析处理5 2 3结果。5 3 3 1 潮间带底栖多毛类种类组成和群落结构5 3 3 2 潮间带底栖多毛类d n a 条形编码及系统学分析5 4 4 讨论6 3 5 结论6 4 参考文献6 6 个人简历一7 7 发表的学术论文一7 7 致谢7 8 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 第一章海洋底栖生物的生态学研究进展 “底栖生物”( b e n t h o s ) 一词最先由德国科学家h a c c k e l 于1 8 9 1 年提出。底 栖生物被定义为那些生活于水体沉积物底内、底表以及以水中物体( 包括生物体 和非生物体) 为依托而栖息的生物生态类群，其在生活史的全部或大部分时间生 活于水体底部。它几乎包括了无脊椎动物各门类，以及脊索动物和底栖鱼类等( 沈 国英，1 9 9 0 ) 。 底栖生物是海洋生态系统的重要组成部分。有许多种类的海洋底栖生物是经 济鱼、虾、蟹的天然饵料，有些是水产养殖和捕捞的对象。底栖生物分布广泛， 生境类型多样性极高，包括从潮间带到深海、深海热液口、珊瑚礁、红树林、海 草地、以及河口等各种各样的生境，生境类型高度多样化( 莱莉，2 0 0 0 ) 。 底栖生物是生物监测的敏感指示生物，多数底栖生物长期生活在底泥中，具 有迁移能力弱、区域性强等特点，对于环境污染及变化通常少有回避能力，其群 落的破坏和重建需要相对较长的时间。同时，不同种类底栖生物对环境条件的适 应性及对污染等不利因素的耐受力和敏感程度不同，根据这些特点，利用底栖生 物的群落结构、优势种类、数量等参量可以确切反应水体的质量状况( 斯广杰， 2 0 0 9 ) ，因其对污染效应反应具有一定的指示性、持续性和综合性，所以在污染 监测研究领域，底栖动物一直是研究和关注的焦点。因此，底栖生物的研究能够 为各种类型生境生物多样性的保护、海水养殖、海岸景观的保护和可持续发展提 供了基础性资料和参考数据，进而开展海洋生物监测，对实现海洋生物资源的持 续利用和海洋农牧化生产具有十分重要的科学意义( 张志南，2 0 0 0 ) 。 1 大型底栖动物的研究进展 大型底栖生物( m a c r o b c n t h o s ) 通常是指分选时能被网筛孔径0 5 m m ( 或i m m ) 截留的底栖动物，主要包括五个类群：腔肠动物、多毛类、软体动物、甲壳类和 棘皮动物。 对大型底栖生物的研究主要包括对定量研究方法、群落结构、多样性、次级 生产力等的研究发展过程。大型底栖生物具备很多可以评价水域底栖环境的特点 如易于采集、种类多、生活周期长、活动场所较为固定、不同种类对水质的敏感 性差异较大等( d e l v a l l s ，1 9 9 8 ) 。 1 1 国际大型底栖动物的研究历史及现状 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 早在1 8 世纪初，就已经有一些科学家开始了对海洋底栖生物的调查。英国 的f o r b s 用底拖网采集并观察底栖生物，提出了海洋生物垂直分布的分带现象： 潮间带( l i t t o r a lz o n e ) 、昆布带( l a m i n a r i a nz o n e ) 、珊瑚藻带( c o r a l l i n ez o n e ) 以及深海珊瑚带( d e e ps e ac o r a lz o n e ) ，因此f o r b s 被称为海洋生态学的奠基人 ( 蔡立哲，2 0 0 6 ) 。1 9 世纪西欧各国相继进行多次大范围的海洋生物调查。 定量研究开始于2 0 世纪初，p e t e r s o n 于1 9 1 3 年首次使用了p e r t e r s o n s 采泥器， 之后陆续出现了v a nv e e n 抓斗式采泥器( v e e n ，1 9 3 3 ；d y b e m ，1 9 7 6 ；a n k a r , 1 9 7 7 ) 和箱式采泥器( b o xs a m p l e r sa n dc o r e s ) ( j m n a r s ，1 9 7 5 ；j o n n a s s o n , 1 9 6 6 ) 。研究者 陆续使用了各种类型的采泥器，对世界各海域的底栖生物进行了广泛的调查，积 累了大量的有关资料。2 0 世纪5 0 年代b e l y a e v 通过抓斗式采泥器的调查资料，构 建了全球底栖生物量的分布图，发现沿岸海域的生物量高于远洋( g a g e ，1 9 9 1 ) ： 之后，又有学者根据多年积累的数据，估算了整个海洋底栖生物的总现存量 ( z e n k e v i c h ，1 9 6 3 ) 。s a n d e r s 首次报道了生产力和生物量之比r p p b ( s a n d e r s ， 1 9 5 6 ) 。 海洋底栖生物群落是指生活在海洋底部的各种生物种群，通过相互作用而有 机结合的复合体，对海洋生态系统物质循环和能量流动有着重要的作用。对大型 底栖生物群落的研究大致有两种方法，一种是利用长期的实测数据进行分析 ( w a r w i c k ，19 8 6 ；l o p e z , 19 9 5 ；b l a n c h a r d ，2 0 0 2 ) 如w a r w i c k ( 19 8 6 ) 利用在l i n n h e 和l o c he l i 长达1 0 年( 1 9 6 3 1 9 7 3 ) 的实测数据进行了底栖生物群落种类组成、 数量和多样性的研究，描述了底栖生物群落对污染的响应，得出了令人信服的结 果，进而提出了丰度生物量( a b c ) 曲线法。另一种研究底栖生物群落的方法 是将最新调查资料与历史资料进行比较( d e n i s e n k o ，2 0 0 3 ) 。d e n i s e n k o 对p e e h o r a s e a ( 巴伦支海东南部) 的大型底栖动物群落进行调查研究表明，该海域温带种 和寒带种占优势，说明p e c h o r as e a 是北温带向北极的过渡地带；与之前的资料 对比发现，气候变化已经引起软体动物数量和分布的变化。两种方法中虽然前者 数据的可比性较强，但是要估计大型底栖动物组成的时间变化，需要规律的采样 周期和大量的样品处理，所以采用这种研究方法的人很少( l o p e - z , 1 9 9 5 ) 。第二 种方法需要搜集所比较地区的历史数据资料，其优点是可以很快地确定动物区系 的变化，但是很少能够提供引起这种变化的原因或动力学信息( b e u k e m a , 1 9 9 6 ； 2 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 f r i d ，1 9 9 6 ) ，另一个缺点是它所参照的观测值常常过于陈旧，而且测定的环境因 子也很有限，使调查资料间的对比非常困难。 2 0 世纪6 0 年代初，人们普遍使用大型底栖动物区系，即种类的存在与否， 常用种的丰度和生物量为依据来评价海洋生物生境的状况。7 0 年代，种类多样 性指数才被广泛应用，数理统计方法是群落生态学研究的基本方法，它包括用于 测定群落物种多样性指标的几个指数：m a r g a l e f 种丰富度指数、s h a n n o n w i e v e r 种类多样性指数h 、p i e l o u s 均匀度指数j 等( m a r g a l e f ，1 9 5 8 ；s h a n n o n ，1 9 6 3 ； p i e l o u ，1 9 6 6 ) 。 8 0 年代以后提出了多个与海洋大型底栖生物有关的污染评价指数，海洋大型 底栖生物应用于评价水域底栖环境质量，其群落结构和物种多样性等对环境状况 起到指示作用。评价的方法有指示生物法、生物指数法和图形法。其中指示生物 是指生物群落中能够反应环境污染状况的某种生物，包括耐污种和敏感种。例如 很多研究表明( p e a r s o n ，1 9 7 8 ；s p i e s ，1 9 7 9 ；s t e i c h e n ，1 9 9 6 ) 机会种如小头虫 ( c a p i t e l l ac a p i t a t a ) 对富有机质和缺氧状况有较好的适应，其丰度在有机质污染地 区的底栖群落中往往占有绝对优势，因此被认为是有机质污染的良好指示种 ( b l a n c h a r d ，2 0 0 3 ) 。国外学者提出了很多与大型底栖生物有关的污染指数，如 b f i ( l a m p a d a r i o u ，2 0 0 8 ) 、( c l a r k e ，1 9 9 8 ；p r a t o ，2 0 0 9 ) 等。图形法中最常用 的丰度生物量曲线法，是w a r w i c k 在1 9 8 6 年提出的，监测环境污染对大型底栖生 物群落扰动的方法( w a r w i c k , 1 9 8 6 ) 。 底栖群落生态学的研究在经历了近一个世纪的发展过程后，逐步由单纯的野 外观测和描述转入实验生态、对系统演化的考虑及污染和扰动对群落结构的影响 评价。由于简明的统计学原理及针对生态和环境问题的实用性，p r i m e r 软件已 在欧洲和东南亚地区的底栖群落生态学中得到广泛的应用( 周红，2 0 0 3 ) 。 1 2 国内大型底栖动物的研究历史及现状 海洋底栖生物的拖网定性调查始自上世纪3 0 年代，而全国性海洋调查在5 0 年 代以后，如海洋普查( 1 9 5 8 1 9 6 0 年) 、海岸带调查( 1 9 8 0 1 9 8 6 年) 、海岛调查 ( 1 9 9 0 1 9 9 4 年) 、1 2 6 大陆架专项调查( 1 9 9 7 2 0 0 0 年) ，以及最近的近海海洋综 合调查与评价专项( 简称9 0 8 ，2 0 0 5 2 0 0 9 ) 。另外，有关海洋资源、环境的国际 联合调查研究也在上世纪相继开展。8 0 年代初期的“中美 黄河口和“中- 美 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 长江口水下三角洲沉积动力学的联合调查研究，9 0 年代末的“中英刀、“中日”、 “中一法 国际合作。把底栖生物群落与沉积类型相联系，进行定性定量的描述 是在上世纪5 0 7 0 年代。 8 0 年代以来，通过开展国际合作，引进国外先进技术。底栖生物生态学的研 究取得很大的成功。目前已经探明了渤海、黄河口、南、北黄海、胶州湾、长江 口、福建沿海和南麂列岛等地的底栖生物资源，并研究了影响海洋底栖生物分布 的生态因子，为进一步研究底栖生态系统的结构和功能提供了重要的参考。这一 期间，我国海洋底栖生物群落生态学的研究内容包括：群落的物种组成及分布； 群落优势种的数量分布及其季节变化；群落时间及空间结构；群落演替；群落结 构及其变化的动态分析；不同海区间群落类型的比较研究等。 国内海洋底栖生物的评价指数在相当长的一段时间内停留在运用国外的 s h a n n o n w c i n e r 的种类多样性指数以及早期建立的其他指数上，直到最近由蔡立 哲建立了大型底栖生物污染指数，结果显示m p i 对沉积环境的评价比 s h a n n o n w e i n e r 指数的评价结果更符合实际情况( 蔡立哲，2 0 0 3 ) 。 国内对典型生态系统如红树林生态系统底栖生物的研究，始于2 0 世纪8 0 年 代。李复雪对九龙江口红树区底相和林上大型底栖生物群落生态进行了调查研究 ( 高世和，1 9 8 5 ；周时强，1 9 8 6 ，1 9 9 3 ) 。9 0 年代以来，很多学者先后对广西山 口、深圳湾、香港东部海岸、海南、福建、浙江西门岛、厦门风林和湛江等地红 树林区的底栖动物进行了生态学研究( 韦受庆，1 9 9 3 ；余日清，1 9 9 5 ；蔡立哲， 1 9 9 8 ；邹发生，1 9 9 9 ；张雅芝，1 9 9 9 ；高爱根，2 0 0 5 ；林秀春，2 0 0 6 ；唐以杰， 2 0 0 6 ) 。 进入2 l 世纪我国才把由s h e l d o n 于1 9 6 7 年提出的底栖生物粒径谱引进并开 始研究( s c h e l d o n ，1 9 6 7 ；王睿照，2 0 0 3 ) ，如东、黄海，南黄海以及黄河口临近 海域典型站位底栖动物粒径谱及其应用( 林岿璇，2 0 0 4 ；邓可，2 0 0 5 ；华尔，2 0 0 9 ) 。 2 小型底栖动物的研究进展 小型底栖生物( m e i o b e n t h o s ) 是指分选时能通过0 5 m m ( 或1 o m m ) 孔径的 网筛，但被0 0 3 1 - 0 0 6 3 m m 孔径网筛( 深海生态研究者建议用0 0 3 1 m m 作为小型 底栖动物的下限) 所阻留的一类底栖生物，主要指多细胞动物，也包括一部分原 生动物，如有孔虫和纤毛虫( h i g g i n s ，1 9 8 8 ；g i e r e ，1 9 9 3 ) 。 4 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 小型底栖生物种类繁多，数量巨大，分布广泛。是底栖食物网中很重要的一 环，沉积物中有机碎屑的摄食者和分解者，底栖细菌、微藻的主要消耗者，其本 身是更高层营养及生物如许多经济鱼、虾和贝类幼体阶段的优质饵料。小型底栖 生物的群落结构、多样性格局和生物量变动直接控制着大型经济无脊椎动物幼体 的补充( c o u l l 。1 9 9 2 ) 。小型底栖动物物种丰富度极大甚至比大型动物高出一个 数量级，生物量一般很难超过大型底栖动物的2 0 ，但是由于其高的周转率，生 产量与大型底栖动物大体相当。其分布广泛，从淡水到深海，从高度缺氧和无氧 的地表深处到海底热液口都有它们的分布。现有证据表明，小型底栖生物对异养 微生物的摄食、胁迫和调控过程具有全球尺度的效应( t i e t j e n ，1 9 7 7 ) 。基于小型 底栖生物的种种特点，对其研究不仅为研究全球尺度的生物多样性格局、过程、 机制和基因流的交换提供了宝贵的生物模型，也为寻找生命的起源提供了一个恰 当的切入点。而且小型底栖生物野外取样简便，因其生活周期短、生活史中无浮 游阶段以及其特有的繁殖对策，使得小型底栖生物成为海洋环境质量监测和生态 系统健康评价的重要指示生物。近几十年作为海洋生态监测和生态系统健康评估 体系的一个重要指标，已被广泛应用于海洋环境监测( m c i n t y r e y , 1 9 6 9 ；h e i p ，1 9 8 5 ； h i g g i n s ，1 9 8 8 ；g i e r e ，1 9 9 3 ) 。除此之外，在海洋极端生境( 高温、低温、无氧、 高压) 下生活的海洋线虫是作为细胞程序化和转基因研究的分子生物学模型，这 也是小型底栖生物研究的一个非常活跃的领域( b l a x t e r , 1 9 9 8 ；a g u l n a l d o ，1 9 9 7 ) 。 2 1 国际小型底栖动物的研究历史及现状 作为碎屑食物链中的一个重要环节，小型底栖动物以其特有的生殖对策，在 生态系统的能量转换和环境质量的生态监测中占有重要的位置。( h i g g i n s ，1 9 8 8 ； w a r w i c k 1 9 7 9 ；m o n t a g n a , 1 9 9 5 ) 因此被认为评价群落健康程度和环境变化的敏 感指示类群。国外小型海洋底栖生物的研究最早可追溯到1 9 世纪中叶，但是系 统的研究开始于2 0 世纪初，比大型底栖生物的开展晚了将近一个半世纪，大体 经历了以下几个阶段( 张志南，2 0 0 4 ) ： 一、2 0 世纪初5 0 年代，属于小型底栖生物的早期研究阶段，主要是小型底 栖生物的发现和分类鉴定研究，工作主要是在砂质潮间带开展。从3 0 年代开始 对小型底栖生物进行了定量化研究并对所有的类群进行计数。在这一时期，小型 底栖生物的研究工作主要集中于欧洲，尤其是英国、法国和德国较早开始 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 ( r e m a n n e ，1 9 2 7 ；r e m a n e ，1 9 3 3 ；n i c h o l l s1 9 3 5 ；m a r e ，1 9 4 2 ) ，另外还有丹麦和瑞 典也较为突出( s w e d m a r k ，1 9 6 4 ) ，在俄国和北美淡水小型底栖生物的研究也和 海洋小型底栖生物并行发展着( z i n ，1 9 8 2 ) 。 二、2 0 世纪5 0 - - 7 0 年代，是小型底栖生物系统分类的加速发展期和群落定性描 述阶段。这一阶段取得了不少的成果主要有( 1 ) 人们得知特定的分类类群来自 特定的生境并有一定的时、空分布规律；( 2 ) 沉积物的无氧层中也栖息着某些类 群的小型生物；( 3 ) 在世界上大多数浅海底( 中的位置；( 3 ) 应该具有保守的引物设计 用分子鉴定方法对岩礁海藻附植动物多样性和生态学的探索研究 区以便于通用引物的设计；( 4 ) 具有足够的变异性以区分不同的物种；( 5 ) 目标 d n a 区应该足够短以便于d n a 的扩增( 程佳月，2 0 0 9 ) 。 作为一种标准的物种鉴定方法，由于其快速简便的操作过程，d n a 条形码技 术有巨大的潜力能够广泛的进行科学应用，在保护生物学，包括生物多样性调查 等领域尤其显著。当传统的分类学受到阻碍时，这种技术就更可以发挥其优势 ( w i t t ，2 0 0 6 ) 。d n a 条形码技术具有很多优势比如：( 1 ) 能够在生