黄河三角洲底栖动物对米草分布区的选择

黄河三角洲底栖动物对米草分布区的选择

20世纪60年代以来，考虑到保护海岸和海滩的考虑，中国从国外进口了水稻草、互花米草、狐米草和大约米。其中,互花米草分布面积已达5.3×104hm2。黄河三角洲地区于1985,1987年分别从江苏引进大米草,先后在小清河口、无棣岔尖套儿河口两侧种植,1990年又从福建引进互花米草和大米草在东营市仙河镇五号桩滩涂栽种,现米草总面积已发展到614.59hm2。大米草、互花米草、狐米草在国外一些地区表现出很强的入侵性,对生态系统产生恶性影响。底栖动物是潮间带滩涂生态系统的重要组成部分,米草入侵对底栖动物的影响引起了国内外学者的关注。Hedge等对澳大利亚塔斯马尼亚岛LittleSwanport河口大米草盐沼与临近土著种占优势的光滩上底栖无脊椎动物丰富度研究表明,二者无显著性差异;Jackson对英国Sour河大型底栖无脊椎动物群落调查,发现大米草盐沼上的物种丰富度比临近光滩中的要低;Luiting对Willapa海滩大型无脊椎动物群落研究也发现,互花米草斑块的物种数量少于光滩的;也有一些研究表明,米草底泥中的无脊椎动物总密度和丰富度高于非米草入侵的邻近光滩。国内学者陈中义对上海崇明东滩互花米草群落和土著植物群落大型底栖动物调查,米草入侵降低了底栖动物总密度,但差异不显著;徐晓军等对崇明东滩互花米草群落底栖动物研究则表明,在米草中心地带底栖动物群落明显受到了限制;洪荣标等研究了九龙江口红树林湿地与互花米草湿地的底栖动物,得出互花米草中无脊椎动物密度、丰富度均低于相邻的潮间带普通滩涂的结论。米草入侵对底栖动物影响的结论不相一致。为探讨黄河三角洲米草入侵对底栖动物的影响,于2005年5,8,10月份对3个米草分布区与非米草分布区进行了底栖动物调查。1研究区域和方法1.1调查站位设置在黄河三角洲无棣县岔尖(套儿河口)、小清河口米草集中分布区和非米草分布区(对照区)各布设调查站点1个,在东营市仙河镇五号桩互花米草大面积分布区布设调查站点3个、非米草分布区(对照区)布设站点1个,总计调查站点8个。对照区距米草分布区外缘50～100m,均为光滩。1.2研究周期2005年5,8,10月份各调查1次,全年计3次。1.3样品的采集和测定每个站点采样面积为50cm×50cm,采样深度30cm。先拣取表面肉眼可见动物,再挖取底泥放入2层套筛(孔径分别为5mm,1mm)中,用水冲洗,拣出肉眼可见动物。样品用质量分数为10%的福尔马林液固定。室内定性、定量分析按《全国海岸带和海涂资源综合调查简明规程》中“海岸带生物调查方法”进行。底栖动物密度采用个体计数法,生物量采用称重法(湿重)。1.4群落间种相似性分析采用底栖动物个体数计算多样性指数、均匀度和优势度。多样性指数(H),即Shannon-Weaver指数,是种类数和种类中个体分配上的均匀度的综合指标,公式:H=−∑i=1S(niN)ln(niN)(1)Η=-∑i=1S(niΝ)ln(niΝ)(1)式中,S为生物的种类数;N为群落的个体总数;ni为i种的个体数。Pielou均匀度指数(J)反映种间个体分布的均匀性,公式:J=H/lnS(2)J=Η/lnS(2)Simpson优势度(C),反映个体数占总个体数的比例,公式:C=∑ni2/N2(3)C=∑ni2/Ν2(3)群落间种类相似性Jaccard指数(Jc),公式:Jc=c/(a+b−c)×100%(4)Jc=c/(a+b-c)×100%(4)式中,a、b分别为断面a和b出现的种数,c为a、b断面的共有种数。群落间相对多度相似性指数(PS),公式:PS=∑Pimin(5)ΡS=∑Ρimin(5)式中,Pimin为群落间同种底栖动物相对多度的最小值。2结果与分析2.1底栖动物种数调查区共采得底栖动物21种,分别隶属于纽形动物门、环节动物门、软体动物门、节肢动物门,各门种数各占总种数的4.76%,9.52%,52.38%,33.33%,软体动物门和节肢动物门种类数共占总种数的85.71%,为优势门类。米草分布区、对照区各检出底栖动物14种、18种,对照区底栖动物种数是米草分布区的1.3倍(表1)。岔尖米草分布区与对照区优势类群均为腹足纲和甲壳纲。米草分布区的相对多度分别为81.7%,16.2%,对照区的分别为22.7%,72.7%;五号桩优势类群均为腹足纲和多毛纲,米草分布区的相对多度分别为79.0%,13.5%,对照区分别为92.1%,1.7%;小清河口米草分布区优势类群为腹足纲,相对多度为98.5%,对照区优势类群为甲壳纲、多毛纲,相对多度分别为75.3%,22.5%。米草分布区与对照区采样站点对各自优势类群的相对多度均具有显著影响(P<0.05),表明米草分布区与对照区底栖动物的群落结构存在差异。五号桩、小清河口米草分布区与对照区底栖动物相对多度相似性指数分别为0.09,0.04,群落结构与对照区之间极不相似(PS<0.25),岔尖米草分布区与对照区之间底栖动物相对多度相似性指数为0.41,群落结构与对照区之间不相似(PS<0.50)。2.2米草片区主要蟹、三强蟹的密度底栖动物密度见表1。岔尖米草分布区底栖动物平均密度是对照区的2.2倍,小清河口米草分布区是对照区的5.8倍,唯五号桩对照区是米草分布区的2.5倍。从优势种类的密度分析,岔尖米草分布区托氏鲳螺平均密度是对照区的7.5倍,拟沼螺是对照区的9.2倍,但对照区的天津厚蟹是米草分布区的2.1倍;五号桩米草分布区珠带拟蟹守螺平均密度是对照区的33.3倍,而对照区的焦河篮蛤则是米草分布区的286.8倍:小清河口米草分布区拟沼螺平均密度是对照区的206.7倍,而对照区的霍氏三强蟹则是米草分布区的25.6倍。可见,米草分布区的小型螺类密度大,而蛤类、蟹类密度小,对照区则相反,米草入侵导致了蛤类、蟹类密度的降低。2.3优势种生物量的比较米草分布区与对照区底栖动物生物量见表1。岔尖、五号桩、小清河口米草分布区底栖动物平均生物量分别是对照区的1.6倍、1.5倍、5.4倍,米草分布区的总生物量高于对照区。优势种类的生物量,岔尖米草分布区托氏鲳螺平均生物量是对照区的6.2倍,而对照区的霍氏三强蟹、天津厚蟹的平均生物量则是米草分布区的2.2倍、1.2倍;五号桩米草分布区球带拟蟹守螺平均生物量是对照区的108.6倍,而对照区的焦河篮蛤平均生物量是米草分布区的1.5倍;小清河口米草分布区拟沼螺平均生物量是对照区的77.9倍,而对照区霍氏三强蟹则是米草分布区的275.0倍。米草分布区小型螺类生物量高,而蟹类、蛤类生物量低。2.4水生动物的多样性2.4.1米区内均匀度指数和优势度对照区与米草分布区多样性指数分别是1.58和1.50(图1),无显著性差异。米草分布区多样性指数以10月份最高,8月份次之,5月份最低,对照区则以10月最高,8月份和5月份基本相同。对照区与米草分布区均匀度指数分别是0.68和0.65(图2),无显著性差异。米草分布区均匀度以8月份最高,10月份次之,5月份最低。对照区站点则以10月份最高,5月份次之,8月份最低。对照区与米草分布区均匀度指数均为0.45,无显著性差异(图3)。米分布区优势度以5月份最高,10月份次之,8月份最低。对照区则以8月份最高,5月份次之,10月份最低。岔尖底栖动物多样性指数、均匀度和优势度在米草分布区与对照区之间,无明显差异。将岔尖底栖动物多样性指数与均匀度、优势度作相关分析,结果表明:米草入侵区多样性指数与均匀度相关系数r=0.9285,表明底栖动物多样性指数与均匀度呈显著的正相关。米草分布区多样性指数与优势度相关系数r=-0.9908,表明大型底栖动物多样性指数与优势度呈显著的负相关。2.4.2底栖动物多样性与均匀度、优势度的关系米草分布区和对照区多样性指数无显著性差异。米草分布区多样性指数以8月份最高,10月份次之,5月份最低(图4)。对照区站点以10月份最高,8月份次之,5月份最低。米草分布区和对照区均匀度无显著性差异。米草分布区站点均匀度以8月份最高,10月份次之,5月份最低(图5)。对照区以10月份最高,8月份次之,5月份最低。米草分布区和对照区优势度无显著性差异。米草分布区优势度以5月份最高,10月份次之,8月份最低(图6)。对照区以5月份最高,8月份次之,10月份最低。五号桩样区底栖动物多样性指数、均匀度、优势度在米草分布区与对照区之间均无显著性差异。将五号桩底栖动物多样性指数与均匀度、优势度作相关分析,结果表明:米草分布区多样性指数与均匀度相关系数r=0.99996,对照区r=0.98977,经相关系数检验,米草分布区和对照区均r>r0.05,r>r0.01,相关系数有极显著意义,底栖动物多样性指数与均匀度呈极显著的正相关。米草分布区多样性指数与优势度相关系数r=-0.99867,对照区r=-0.9983,经相关系数检验,入侵区和对照区均∣r∣>r0.05,∣r∣>r0.01,相关系数有极显著意义,表明底栖动物多样性指数与优势度呈极显著的负相关。2.4.3底栖动物多样性指数显著性对照区与米草分布区多样性指数分别是1.46和0.13(图7),存在显著性差异。米草分布区和对照区多样性指数均以5月份最高,8月份次之,10月份最低。5月份底栖动物多样性指数最高值出现在对照区站点。对照区与米草分布区均匀度指数存在显著性差异。米草分布区均匀度以8月份最高,5月份次之,10月份无均匀度指数。对照区则以5月份最高,8月份次之,10月份无均匀度指数。对照区与米草分布区优势度指数存在显著性差异。米草分布区优势度以10月份最高,5、8月份接近(图8)。对照区亦以10月份最高,8月份次之,5月份最低。小清河口对照区底栖动物多样性指数、均匀度高于米草分布区,优势度则低于米草分布区,说明对照区的底栖动物种类较多,种类组成较复杂。将小清河口底栖动物多样性指数与优势度作相关分析,米草分布区多样性指数与优势度相关系数r=-0.9884,对照区r=-0.9812,经相关系数检验,入侵区和对照区均∣r∣>r0.05,∣r∣>r0.01,相关系数有极显著意义,表明底栖动物多样性指数与优势度呈极显著的负相关。2.5讨论3底栖动物多样性1)黄河三角洲米草分布区底栖动物种数少于对照区的,米草分布区与对照区优势类群的相对多度有显著差异,五号桩、小清河口米草分布区底栖动物群落结构与对照区之间极不相似,岔尖米草分布区与对照区之间的相似性存在差异,米草入侵改变了底栖动物的群落组成和结构。2)岔尖、小清河口米草分布区底栖动物平均密度高于对照区的,五号桩反之;米草分布区的小型螺类密度高,蛤类、蟹类密度低,对照区反之,米草入侵导致蛤类、蟹类密度降低。米草分布区底栖动物平均生物量高于对照区的,主要原因是米草分布区小型螺类密度高所致。3)岔尖、五号桩米草分布区与对照区底栖动物多样性指数、均匀度、优势度无显著差异,但小清河口米草分布区与对照区存在差异,对照区多样性指数、均匀度均高于米草分布区的,优势度低于米草分布区,这与调查区底质、水文、水质等因素有关。3个调查区的多样度与均匀度呈显著正相关,多样度与优势度呈负相关,这3种多样性指数反映的结果基本一致,都能较好地表达底栖动物的多样性。1)岔尖套儿河口两侧于1987年引种大米草,引种面积5～6m2,现分布面积0.24hm2,呈零星、稀疏分布,植株高0.17m,地上部分鲜重3.95kg·m-2。大米草分布区与对照区均检出了日本刺沙蚕、托氏鲳螺拟沼螺、霍氏三强蟹、天津厚蟹计5种,大米草入侵对底栖动物群落组成影响不明显,但底栖动物群落结构不相似。大米草分布区底栖动物平均密度、平均生物量各为63.6个·m-2、17.11g·m-2,分别是对照区的2.2倍、1.6倍,而生物多样性指数分别为1.58,1.50,无显著性差异,说明岔尖大米草小面积、低密度分布,对底栖动物多样性尚未产生明显影响。2)五号桩于1980年引种互花米草和大米草,引种面积1200～1300m2,现分布面积571.59hm2,其中互花米草面积达570.17hm2,整片、稠密分布,植株高1.64m,地上部分鲜重8.11kg·m-2。互花米草分布区和对照区各检出底栖动物11种、14种,而互花米草分布区优势种类为珠带拟蟹守螺,对照区则为焦河篮蛤,2区底栖动物群落结构的相似性存在显著差异,互花米草入侵已明显影响了底栖动物群落组成。互花米草分布区底栖动物平均密度为60.8个·m-2,对照区达151.9个·m-2,对照区平均密度是互花米草分布区的2.5倍,而互花米草分布区的平均生物量则是对照区的1.5倍,表明互花米草入侵致使底栖动物密度明显减小,但以小型螺类为主的生物量并没降低,生物多样性指数两区之间无显著差异。3)小清河口于1985年引种大米草,引种面积500～600m2,现分布面积达42.77hm2,呈9大斑块状分布。调查区斑块为39.64hm2,大米草密集分布,植株高0.82m,地上部分鲜重5.28kg·m-2。大米草分布区和对照区各检出底栖动物4种、7种,大米草分布区优势种类为珠带拟蟹守螺,密度高达268.7个·m-2,对照区优势种类则为霍氏三强蟹,密度达33.3个·m-2。大米草分布区与对照区底栖动物群落结构的相似性存在显著差异,大米草入侵已明显影响了底栖动物群落组成,且