海州湾海域鱼类群落多样性及其与环境因子的关系

【摘要】海州湾位于黄海南部，属开放型海湾。海底由西向东倾斜，底质以砂泥质底为主。湾内主要受鲁南和苏北沿岸流以及黄海暖流的影响，黄海冷水团的季节变化也对湾内的理化环境产生重要影响。海州湾曾是带鱼（Trichiuruslepturus）、小黄鱼（Larimichthyspolyactis）、蓝点马鲛（Scomberomorusniphonius）等经济鱼类的产卵和育幼场。近年来由于过度捕捞，海州湾渔业资源出现严重衰退，主要优势鱼种由大型肉食性、高营养级鱼类逐渐向小型、低值鱼类转变。鱼类多样性时空格局研究对于定义生物多样性“热点”地区，避免重点物种栖息地的破坏，以及理解大尺度下生态系统功能特征具有重要意义。本文以2011年3-12月在海州湾海域进行的5个航次的渔业资源与栖息环境综合调查为基础，结合历史资料及相关文献，研究海州湾鱼类多样性的时空格局及其与环境因子的关系，旨在为海州湾渔业资源的可持续开发和利用提供理论依据，主要结果如下：调查共捕获鱼类96种，隶属于2纲15目51科79属。其中辐鳍鱼纲共有90种，主要由鲈形目、鲉形目、鲽形目和鲱形目鱼类构成，分别占海州湾辐鳍鱼纲鱼类种类数的47.78%、14.44%、11.11%和10.00%。鱼类种类数最少的为仙女鱼目、鳕形目、鮟鱇目和胡瓜鱼目鱼类，各仅有一种。软骨鱼纲共有6种，占海州湾鱼类种类数的6.25%。其中鳐形目鱼类种类数最多，有4种；真鲨目和扁鲨目鱼类各有一种，分别为鎚头双髻鲨（Sphyrnazygaena）和日本扁鲨（Squatinajaponica）。研究海州湾海域鱼类分类多样性及其时空变化，并通过构建GAM模型分析分类多样性指数与环境因子之间的关系。结果表明：分类多样性指数呈现明显的季节变化，3月份最高，7月份最低。两个分类多样性指数的空间变化也比较明显，这与海州湾海域环境因子的空间差异有关。通过GAM模型分析发现，水深和底层溶氧对平均分类差异指数Δ+具有显著影响，而水深、底层溶氧和底层水温是影响分类差异变异指数Λ+的关键环境因子。另外，通过比较我国近海不同纬度海域之间的鱼类分类多样性指数，发现Δ+和Λ+均呈现出“北高南低”的变化趋势，说明纬度变化对鱼类分类多样性的空间分布格局具有重要影响。海州湾鱼类群落多样性指数呈现明显的季节变化，夏季和秋季较高，而冬季较低，洄游鱼类的季节性迁移是导致海州湾鱼类群落多样性季节变化的主要原因。利用ArcGIS绘制各航次海州湾鱼类群落多样性指数的空间分布图，可看出30m等深线是海州湾海域重要的“分界线”，30m以浅海域多样性较高，而深水区多样性较低，表明海州湾鱼类群落多样性的空间格局与复杂的海底地形、黄海冷水团以及近岸沿岸流的时空变化有关。通过GAM模型分析群落多样性与环境因子之间的关系，发现水深和底层水温与群落多样性显著相关，表明环境梯度对鱼类群落多样性的空间分布具有重要影响。利用PCA分析探索不同指数所包含的多样性属性，并将其进行归类，结果表明，11个多样性指数共分为4组，分别反映多样性的不同属性：（1）物种丰富度和种类数（S和d）；（2）“综合性”指数，综合考虑丰富度和均匀度两个层面（H’,,N1,N2）；（3）均匀度（J’,Δ和Δ*）；（4）分类关系（Δ+和Λ+）。通过对海州湾优势鱼种进行PCA分析，并结合海州湾优势鱼种营养水平以及栖息水层的相关资料，可大致将海州湾优势鱼种归为3类：即高营养级底栖鱼类，中等营养级底栖鱼类和中等营养级中上层鱼类。另外，本论文还通过PCA的“降维”特性，对海州湾优势鱼种的原始生物量数据进行“浓缩”，将主成分（PCs）的特征值作为衡量多样性的一个新的指标，并利用GAM模型探索其与环境因子之间的关系。结果表明，PCs更易受到水温、盐度、溶氧等改变鱼类生理特征的环境因子的影响。通过计算不同分类阶元下（目、科、属）的海州湾鱼类群落多样性指数，利用GAM模型分析其与环境因子的关系，发现水深、底层水温、叶绿素a和月份对不同分类阶元的群落多样性均有显著影响；而底层pH仅对属、科级水平上的群落多样性具有显著影响，表明不同分类阶元下的群落多样性的环境效应具有显著差异。
【作者】苏巍；
【导师】任一平；薛莹；
【作者基本信息】中国海洋大学，渔业资源，2014，博士
【关键词】海州湾；鱼类多样性；GAM模型；主成分分析；环境因子；

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