黄 玥



广西钦州湾外湾表层沉积硅藻分布特征

黄 玥1, 2

(1. 云南大学资源环境与地球科学学院, 云南昆明650504; 2. 云南大学喀斯特国际研究中心, 云南昆明650504)

本文对钦州湾外湾54个表层沉积物中硅藻进行分析, 鉴定出硅藻153种, 分属50属。其中是本区域内最为丰富的硅藻种类。对应分析结果表明, 钦州湾表层沉积硅藻分布主要受到海水盐度的影响, 其中淡水硅藻、、和可以作为低盐度海水环境的指示种, 半咸水种/、与海洋中硅藻、则可以很好的指示高盐度环境。钦州湾外湾54个表层沉积站位可划分为3个硅藻分布区, 分别对应高低不同的海水盐度, 与实际站位地理分布基本一致。

钦州湾; 外湾; 表层沉积; 硅藻

钦州湾位于北部湾西北部海域, 北与钦州市接壤, 南临北部湾, 为典型的溺谷型半封闭式海湾, 呈现葫芦状[1]。钦州湾位于广西海岸带中段, 是其中规模最大的港湾, 由内湾、湾颈和外湾组成。内湾有茅岭江、钦江等中小河流汇入; 外湾呈喇叭状, 湾口向北部湾开敞, 榄埠江自西面流入[2]。

硅藻是海洋环境变化常用的有效指示生物之一, 在国内外被广泛运用于海洋环境变化研究[3-5]。我国海区表层沉积硅藻已进行了相对系统的研究[6]。但是对于钦州湾, 仅是在探讨所有中国沿海表层硅藻分布状况时, 略有涉及本研究区域[7]。

本文通过研究广西钦州湾外湾表层沉积物硅藻, 对某些有典型环境意义的硅藻种属进行讨论, 并运用多元分析方法对硅藻鉴定结果进行分析, 以期揭示该区域表层沉积硅藻的群落组成、分布规律及环境影响, 为恢复该海域的古海洋环境提供科学依据。

1 材料与方法

本文分析样品由国家海洋局第一海洋研究所于2008年12月获取, 利用箱式采样器采集表层0~10 cm样品作为表层样, 采样站位具体位置见图1。

硅藻样品的处理根据如下方法进行: 所有样品先用10%HCl去除钙质, 蒸馏水洗净后加入30%H2O2, 在恒温60℃下煮1~2 h以去除沉积物中的有机质, 蒸馏水洗净后用Naphrax胶制片[8], 在1 000X徕卡油镜下进行属种鉴定, 每个样品统计硅藻壳面数300粒以上。

对硅藻鉴定结果进行多元分析, 以确定表层沉积硅藻在钦州湾外湾的分布特征及引起其变化的主要环境因子。

2 结果与讨论

2.1 硅藻鉴定结果

本文共分析样品54个, 鉴定出硅藻153种, 分属50属。鉴定工作依据相关参考资料进行[9-17]。主要硅藻种类为:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,。其中为数量最丰富的硅藻属种(图2)。

2.2 主要硅藻生态

、和均是典型的淡水硅藻[18], 是良好的淡水指示种。多发现于盐度较低的沿岸海域, 陆上淡水种也时有出现[19], 在大洋洲和欧洲均有报道[20-22]。在钦州湾外湾, 该种多分布于榄埠江入湾处, 含量可达5%~ 10%, 受外洋影响海域几乎不出现(图3A)。同样常出现于河口、沿岸海域, 陆上湖泊也有发现[19], 在欧洲、美洲和大洋洲淡水、半咸水水域均大量分布[20-24]。在榄埠江口该种含量最高至8%, 靠近外海站位几乎没有(图3B)。仅在欧洲出现报道, 发现于沿岸淡水和半咸水海域[22]。在本文研究区域, 该种集中分布于榄埠江口盐度较低海域, 最高含量至5%, 远离河口位置几乎不出现(图4A)。故在此区域它们可作为典型的沿岸低盐代表种属。

多被认为生活于淡水之中[19-21], 也曾发现于半咸水环境之下[18], 我国南海深海海域无该种记录[25]。在钦州湾为典型的淡水种, 大量分布于榄埠江口处, 最靠近河口几个站位其含量均在15%以上, 最高可达24%, 随着与榄埠江口距离的增大, 该种含量逐渐减小, 至远离河口, 靠近外洋的站位, 几乎不再出现(图4B)。故该种是此区域良好的淡水环境指示种。

/是两种关系紧密的硅藻, 它们作为海洋种浮游生活于河口地区, 是典型的半咸水硅藻属种[10]。在我国, 它们广泛分布于近海地区, 是沿岸最为常见的属种之一[6-7], 在河口处, 尤其是南海海域, 相对于更加频繁出现的淡水硅藻种属, 它们又可作为盐度较高的指示属种[25]。在钦州湾外湾,/含量多为10%~30%, 仅在靠近榄埠江口处含量降至10%以下, 最靠近河口站位甚至不再出现(图5A), 故该种是研究区域内典型的海水种。

常出现于沿岸, 对温、盐等环境条件适应范围较广[26], 北起北极海、鄂霍茨克海, 南至印度尼西亚的爪哇都有分布[11], 为沿岸广布种[16], 是我国表层沉积物中分布最为广泛的种类之一[7], 且在深度约50~100 m的浅海数量最多[6]。该种在钦州湾外湾含量为10%~20%, 榄埠江口几乎不出现, 从榄埠江口到外湾地区数量逐渐增多(图5B), 在本文研究区域, 可以作为远离河口影响的代表种属。

是典型外洋种, 分布较广, 在暖水海区和温带水体中均有分布[16]。该种主要出现于暖水海区, 但在沿岸浮游硅藻群中也较为常见, 甚至在中高纬度部分海区也零星检出[9]。在我国, 南海、东海、黄海和渤海均有该种记录[7]。该种在钦州湾西部靠近榄埠江注入区域以及靠近湾颈区域含量极低, 而在外湾东侧靠近外洋海域, 其百分比含量均大于5%(图6A)。故可以作为良好的海水环境指示种。

为世界性种, 除两极地区以外, 自赤道至高纬地区海洋均有分布[16], 且数量较大, 是常见的广布性浅海种类[27]。该种在我国主要分布在南海、东海陆坡及海槽等温度、盐度相对较高的海域[28], 在黄海青岛等地也有少量分布[29]。该种也是南海表层沉积硅藻中含量最为丰富的硅藻种类, 且在各站表层沉积硅藻中的百分含量相近, 约30%左右[7]。同样的, 该种在钦州湾外湾也最为丰富, 在部分表层站位中含量超过30%, 集中出现于钦州湾外湾东北部连接外洋区域; 而靠近湾颈处, 含量有所降低, 不足20%; 外湾西部靠近榄埠江入海区域含量最少, 不足10%, 甚至在榄埠江河口位置消失不见(图6B)。故是该区域最为典型的海水种。

2.3 对应分析结果

运用C2软件[30]对钦州湾外湾54个表层硅藻样品鉴定结果进行对应分析(Correspondence analysis, CA), 结果显示, 轴Ⅰ特征值达0.54, 贡献率达到51.7%, 可以反映大部分硅藻组合特征变化信息。轴Ⅱ特征值仅0.07, 对其代表的意义在此不做讨论。

钦州湾表层沉积主要硅藻种属分布图中(图7),、、、等指示较低海水盐度的硅藻种属, 基本分布在轴Ⅰ的正方向上; 与之相对,/,、、等生活于盐度较高的海水环境中的硅藻种属, 则分布于轴Ⅰ的负方向上。这可说明, 轴Ⅰ所反映的是该区域海水盐度的高低。这里, 可以把轴Ⅰ看做盐度指示轴, 其正方向代表盐度较低的淡水环境, 负方向则是盐度较高的海洋环境。

值得注意的是,/和作为典型的半咸水种, 在钦州湾外湾更多的分布在远离陆地的海域, 在对应分析分布图(图7)上, 更靠近和等生活于外洋的典型海洋硅藻, 这是由于本研究区域过于靠近陆地, 相较于大量淡水硅藻种属而言,/和外洋海水种对盐度的要求更高, 与淡水中的差异更大, 而缺乏远离岸线的外洋站位, 故它们和外洋海水种的差异反而不明显。在此, 将/和作为较高海水盐度的指示种。

2.4 表层站位划分

对应分析所得的钦州湾外湾表层站位分布图(图8)显示, 54个表层站位大致可划分为3个区域: 区域Ⅰ位于轴Ⅰ正方向, 这些站位有着相对较低的海水盐度;相对应的, 位于轴Ⅰ负方向区域Ⅲ内的站位, 则处于盐度相对较高的海域; 而介于二者之间, 既靠近原点附近的区域Ⅱ, 则代表着海陆交汇过渡区域内相对适中的海水盐度条件。

将划分的结果对应到钦州湾外湾各个表层站位实际位置之中(图9), 可以看出, 对应分析结果很好的显示了表层沉积硅藻与相应海洋环境的相互关系, 分带结果与河口环境由内向外的地理分布规律比较吻合。

区域Ⅰ, 包括钦州湾外湾西部的8个站位。代表的是受河流淡水影响最大的海域环境, 该区域靠近榄埠江口, 受陆上淡水注入和人类活动影响最大[31], 形成以为最优势种,、、等多种淡水硅藻共存的硅藻组合面貌, 为钦州湾受陆上淡水注入影响最大的区域。

区域Ⅱ, 包括靠近钦州湾湾颈处以及介于河口与外洋之间的6个站位。属潮间带, 海水盐度适中, 淡水种和咸水种混杂出现, 且优势种不明显, 是介于区域Ⅰ与区域Ⅲ之间的过渡区域。

区域Ⅲ, 位于钦州湾外湾接近外洋处, 包括剩余的40个站位。该区域远离河口, 处于较深的海水环境中, 为外洋影响区域, 海水盐度较高。/、、、等生活在较高盐度的硅藻种类在该区域占主要地位。

3 结论

(1) 钦州湾外湾54个表层沉积样品, 共鉴定出硅藻153种, 分属50属。其中含量最为丰富。

(2) 依照主要硅藻生态并结合对应分析结果, 淡水种属、、和可以作为低盐度海水环境的指示种, 半咸水种/、和海洋种、则可以很好的指示高盐度环境。

(3) 对应分析结果中轴Ⅰ所代表的潜在环境变量是海水盐度, 正方向指示盐度较低的海洋环境。说明钦州湾外湾主要影响表层沉积硅藻分布的是海水盐度这一环境因子。

(4) 依照对应分析结果, 钦州湾外湾54个表层沉积站位可划分为3个硅藻分布区, 分别对应高低不同的海水盐度, 与实际站位地理分布基本一致。

致谢: 本文由国家自然科学青年基金“北部湾北部中全新世硅藻及气候变化研究”(项目号: 41306067)提供资助, 样品由国家海洋局第一海洋研究所采集并提供, 在此一并致谢。

[1] 何本茂, 韦蔓新. 钦州湾的生态环境特征及其与水体自净条件的关系分析[J]. 海洋通报, 2004, 4(23): 51-54. He Benmao, Wei Manxin.The relationship between ecological environment and its characteristics in Qinzhou Bay and water purification conditions of [J]. Marine Science Bulletin, 2004, 4 (23): 51-54.

[2] 张伯虎, 陈沈良, 刘焱雄, 等. 广西钦州湾海域表层沉积物分异特征与规律[J]. 热带海洋学报, 2011, 4(30): 66-70. Zhang Bohu, Chen Shenliang, et al. Characteristics and regularity of surface sediments in Qinzhou Bay of Guangxi [J]. Journal of Tropical Oceanography, 2011, 4 (30): 66-70.

[3] Stoermer E F, Smol J P. The diatom: applications for the environmental and earth science [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1999: 3-8.

[4] Jiang H, Zheng Y, Ran L, et al. Diatoms from the surface sediments of the South China Sea and their relationships to modern hydrography [J]. Marine Micropaleontology, 2004, 53: 279-292.

[5] Jiang H, Björck S, Ran L, et al. Impact of the Kuroshio Current on the South China Sea based on a 115 000 year diatom record [J]. Journal of Quaternary Science, 2006, 21(4): 377-385.

[6] 蒋辉. 我国某些常见化石硅藻的环境分析[J]. 植物学报, 1987, 29(4): 440-448. Jiang Hui. Environmental analysis of some common Fossil Diatoms in China [J].ActaSinicaSinica, 1987, 29 (4): 440-448.

[7] Huang Y, Jiang H, Björck S, et al. Surface sediment diatoms from the western Pacific marginal seas and their correlation to environmental variables [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2009, 27(3): 674-682.

[8] Häkansson H. The recent diatom succession of Lake Havgårdssjön, south Sweden [C]// Proceeding of the Seventh International Diatom Symposium. Philadelphia: Otto Koeltz, 1984: 411-429.

[9] Hustedt F. Die KieselalgenDeutschlands, Österreichs und der SchweizunterBerücksichtigung der übrigen Länder Europassowieangrenzender Meeresgebiete. 2 [M]. Koenigstein: Otto Koeltz Science Publishers, 1959: 1-845.

[10] Hendey N I. An introductory account of the smaller algae of British coastal waters: Part V. Bacillariophyceae (Diatoms), Fishery Investigations Series IV [M]. London: Otto Koeltz, 1964: 1-317.

[11] 金德祥, 陈金环, 黄凯歌. 中国海洋浮游硅藻类[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1965: 1-230. JinDexiang, Chen Jinhuan, Huang Kaige. Marine planktonic diatom of China [M]. Shanghai: Shanghai science and Technology Press, 1965: 1-230.

[12] 金德祥, 程兆第, 林均民, 等. 中国海洋底栖硅藻类(上卷)[M]. 北京: 海洋出版社, 1982: 1-323. JinDexiang, Cheng Zhaodi, Lin Junmin, et al. Chinese marine benthic diatoms (volume) [M]. Beijing: Ocean Press, 1982: 1-323.

[13] Round F E, Crawford R M, Mann D G. Diatoms: Biology and Morphology of the Genera [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1990: 1-758.

[14] Krammer K, Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. 3 [M]. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag, 1991: 1-493.

[15] 蓝东兆, 程兆第, 刘师成. 南海晚第四纪沉积硅藻[M].北京: 海洋出版社, 1995: 1-138. LanDongzhao, Cheng Zhaodi, Liu Shicheng. The South China Sea during the late Quaternary sedimentary diatom [M]. Beijing: Ocean Press, 1995: 1-138.

[16] Hasle G R, Syvertsen E E. Marine diatoms [C]. In: TomasR (Ed.), Identifying Marine Phytoplankton.1997, California: Academic Press pp. 5-85.

[17] 郭玉洁, 钱树本. 中国海藻志第五卷硅藻门第一册中心纲[M]. 北京: 科学出版社, 2003: 1-493. GuoYujie, Qian Shuben. Chinese marine algae flora fifth volume first book CENTRICAE diatoms [M]. Beijing: Science Press, 2003: 1-493.

[18] Hartley B. An Atlas of British Diatoms [M]. Bristol: Biopress, 1996: 1-601.

[19] Hustedt F. The Pennate Diatoms [M].JENSEN N G translator and editor.Koenigstein: Koeltz Scientific Books. 1985: 1-918.

[20] Niels F. Diatoms in eastern Australia [M]. Vaduz: Cramer, 1978: 1-243.

[21] Niels F. Diatoms in New Zealand, the North Island [M]. Vaduz: Cramer, 1979: 1-225.

[22] Niels F. Freshwater diatoms in Iceland [M]. Vaduz: Cramer, 1974: 1-189.

[23] Niels F. Diatoms in Alaska [M]. Vaduz: Cramer, 1981: 1-317.

[24] Niels F. Diatoms in Bornholm, Denmark [M]. Vaduz: Cramer, 1982: 1-175.

[25] Huang Y, Jiang H, Sarnthein M, et al. Diatom response to changes in palaeoenvironments of the northern South China Sea during the last 15000 years [J].Marine Micropaleontology, 2009, 72: 99-109.

[26] Zong Y. Implications ofabundance in Scottish isolation basins [J]. Diatom Research, 1997, 12(1): 125-150.

[27] Hasle G R. Phytoplankton and ciliate species from the tropical Pacific [C]. SkrifterutgittavDet Norske Videnskaps-Akademii Oslo. I, Matematisk - Naturvideskabeligklasse, 2, 1960: 1-50.

[28] 冉莉华, 蒋辉. 南海某些表层沉积硅藻的分布及其古环境意义[J]. 微体古生物学报, 2005, 22(1): 97-106. Ran Lihua, Jiang Hui.The South China Sea, the distribution of some diatom in surface sediments andPaleoenvironmental Significance of [J]. Journal of micropalaeontologica, 2005, 22 (1): 97-106.

[29] 李冬玲, 范昌福, 黄玥, 等. 渤海湾西北岸中全新世埋藏牡蛎礁的硅藻记录及古环境意义[J]. 海洋通报, 2009, 28(3): 22-28. Li Dongling, Fan Changfu, Huang yue, et al. The northwest coast of Bohai Bay in the Holocene buried oyster reef diatom records and Paleoenvironmental Significance [J]. Marine Science Bulletin, 2009, 28 (3): 22-28.

[30] Juggins S. C2 User Guide, Software for Ecological and Palaeoecological Data Analysis andVisualisation [M]. Newcastle upon Tyne: University of Newcastle , 2003: 1-69.

[31] 杨斌, 钟秋平, 鲁栋梁, 等. 钦州湾海域COD时空分布及对富营养化贡献分析[J]. 海洋科学, 2014, 38(3): 20-25. Yang Bin, ZhongQiuping, Lu dongliang. The waters of the Gulf of Qinzhou COD distribution and eutrophication contribution analysis [J]. Marine Sciences, 2014, 38 (3): 20-25.

Distribution of the surface sediment diatoms in the outer bay of Qinzhou bay of Guangxi

HUANG Yue1, 2

(1. School of Resource Environment and Earth Science of Yunnan University, Kunming 650504, China; 2. Karst international research center of Yunnan University, Kunming 650504, China)

Fifty-four surface diatom sediments obtained from the outer bay of Qinzhou bay were examined. A total of 153 species that belonged to 50 genera were identified.was the most abundant species. A unimodal method of correspondence analysis was conducted. The results revealed that the diatom assemblage was mainly affected by the seasurface salinity. Fresh water diatoms such as,,, andcould be used asindices for low seasurface salinity. In contrast, brackish water species such as/andcombined with some marine diatoms such asandwere good indicators of high seasurface salinity. Three diatom zones, whichrepresented different seasurface salinity, were divided by correspondence analysis and closely mapped to the actual regional distribution of 54 surface diatom sediments studied.

Qinzhou bay; the outer bay; surface sediments; diatom

Q948.8

A

1000-3096(2017)01-0096-08

10.11759/hykx20150927001

2016-02-18;

2016-06-09

国家自然科学青年基金资助项目(41306067)

黄玥(1980-), 男, 讲师, 博士, 主要从事海洋地质与第四纪地质研究, E-mail: yuehuang@ynu.edu.cn

Feb. 18, 2016

[Supported by the National Natural Science Foundation of China, No.41306067]

(本文编辑: 梁德海)