文獻解讀|EP:河流入海與海洋擴散稀釋對於一個重汙染河口浮遊群落的塑造
2021-02-23 生物空間站
論文題目：Disentangling effects of river inflow and marine diffusion in shaping the planktonic communities in a heavily polluted estuary
期刊：Environmental Pollution
IF：6.792
發表時間：2020
河口環境作為河流與海洋的交匯點，具有獨特的物理和化學性質，這樣複雜的環境條件導致了複雜的生物群落和生態功能。
因為同時收到河流和海洋的影響，河口環境是非常敏感的，各種人類活動和環境條件的變化都會影響河口生態系統的生物多樣性。
為了更好的保護河口生態系統，全面的了解多種人類和環境壓力對河口物種多樣性的影響至關重要。
浮遊植物和浮遊動物均為河口生態系統的重要組成部分，浮遊植物的功能主要是維持溶解氧並為食草動物提供能量，浮遊動物主要負責將營養物質從低營養物種向高營養物種轉移。
目前，對於何種環境因子對河口生態系統中浮遊動植物群落的影響最為明顯，以及如何從自然條件變化中區分人類活動的作用還具有一定的挑戰。
同時之前的研究大多是關注單獨一種浮遊群落，而少有研究同時分析浮遊植物和浮遊動物的變化。
因此，本研究針對我國一個重汙染的河口地區—遼河口，首先評估遼河口浮遊動植物群落的時間和空間變化動力學規律，之後識別對浮遊動植物群變化起主要作用的環境因子。
技術路線在遼河口共設置了29個採樣佔位。
這些站位根據其與河流入海口的距離可以分為6類，由近到遠依次為(A, No. 3–7; B, No. 9–13; C, No. 14–17; D, No. 18–22; E, No. 23–27; and F, No. 28–32)。
原計劃應該是春、夏、秋、冬採集4個季節的樣本，但是由於遼河口地處我國東北，在冬季的時候河流和海洋會封凍，因此無法採集冬季樣本，研究只採集了春、夏、秋三個季節的樣本。
採用拖網的方式收集浮遊動植物樣本，之後在實驗室利用顯微鏡觀察進行浮遊動植物的分類學鑑定和個體計數。
研究同時測定了15個環境因子，包括溫度、鹽度、pH、溶解氧、葉綠素、亞硝酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、懸浮顆粒物、總氮、總磷、COD和總石油烴含量。
之後就是根據浮遊動植物的豐度表和環境因子進行了多種統計學分析，具體內容在結果部分介紹。
研究結果環境因子的時間和空間變化因為涉及到時間和空間兩個分組因素，因此本研究分別使用One-way ANOVA和Two-way ANOVA來評估時間和空間對於各佔位環境因子影響的顯著性。
在夏季，遼河口的水溫以及葉綠素、亞硝酸鹽和COD含量均顯著高於春秋兩季，而溶劑樣和總石油烴含量在夏季則出現了顯著的下降。
遼河口水體鹽度在春季>秋季>夏季，硝酸鹽和銨鹽濃度在夏季>春季>秋季，pH和懸浮顆粒物在秋季>春季>夏季，矽酸鹽水平在夏季>秋季>春季。
春夏兩季，遼河口水體中總氮的濃度顯著高於秋季，而總磷的濃度顯著低於秋季。
在春季，水溫隨著與入海口距離的增加而逐漸降低，但在夏秋兩季水溫沒有明顯的空間變化。
在三個季節，鹽度均隨著與入海口距離的增加而增加。
各種營養物質的指標在春夏兩季，隨著與入海口距離的增加而顯著降低，但是在秋季卻沒有明顯的空間變化。
浮遊群落多樣性的變化及其與環境因子的關聯研究分別計算了浮遊植物和浮遊動物常用的4種alpha多樣性指數：豐富度、均一度、Shannon和Simpson，同時使用Two-way ANOVA比較其時間和空間差異顯著性。
對浮遊植物群落，豐富度和均一度具有顯著的季節差異，Shannon和均一度具有顯著的空間差異。
對於浮遊動物，4種多樣性指數均具有顯著的季節差異，Shannon和Simpson具有顯著的空間差異。
分析alpha多樣性指數與環境因子的相關性。
環境因子對浮遊植物的豐富度影響較大，多種環境因子包括溫度、無機氮、矽酸鹽和COD均顯著正調控浮遊植物的豐富度。
溫度和COD顯著負調控浮遊植物的均一性。
懸浮顆粒物濃度對浮遊動物的多樣性影響比較明顯，其顯著負調控浮遊動物群落的多樣性和均一度。
溫度顯著正調控浮遊動物群落的均一性。
浮遊動植物群落的時間變化規律使用PCoA和PERMANOVA分析浮遊動植物群落組成結構的季節變化。
PCoA中不同季節的浮遊植物和浮遊動物群落組成均分別聚類。
PC1和PC2共解釋了43%和48%的浮遊植物和浮遊動物群落變化，其將3個季節區分開來。
PERMANOVA結果表明，浮遊植物和浮遊動物曲諾的季節差異均是顯著的。
之後比較了一下不同季節浮遊動植物總量的變化及其組成。
夏季浮遊植物的數量明顯增加，可能與溫度升高有關，相比之下，由春季到秋季，浮遊動物的數目呈現下降的趨勢。
春季豐度較高的浮遊植物：Ditylum brightwellii、Coscinodiscus asteromphalus、Melosira sulcata、Noctiluca scintillans和Rhizosolenia setigera。
夏季豐度較高的浮遊植物：Skeletonema costatum、Chaetoceros decipiens和Cerataulina pelagica。
秋季豐度較高的浮遊植物：S. costatum、C. asteromphalus和Tripos furca。
春季豐度較高的浮遊動物：Acartia bifilosa、Schmackeria poplesia和Calanus sinicus。
夏季豐度較高的浮遊動物：Tortanus spinicaudatus、Acartia pacifica、Labidocera euchaeta和Paracalanus crassirostris。
秋季豐度較高的浮遊動物：Sagitta crassa、A. bifilosa、L. euchaeta和Paracalanus parvus。
浮遊動植物群落的空間變化
在春季，浮遊植物C. asteromphalus和浮遊動物S. poplesia在入海口處豐度非常高，之後迅速下降，表明這兩種浮遊生物可能是來自於河流。
而N. scintillans和C. sinicus在距入海口最遠的站位中豐度較高，表明這兩種浮遊生物可能主要來自於海洋。
在夏季，S. poplesia在入海口處豐度非常高，之後迅速下降，表明其可能是來自於河流。
在秋季，Coscinodiscus asteromphalus在入海口處豐度非常高，之後迅速下降，表明其可能是來自於河流。
浮遊植物與環境因子的相關性將三個季節的浮遊植物群落與環境因子進行相關性分析，發現了大量浮遊植物與環境因子的相互關係，但是在單一季節的分析中，浮遊植物幾乎與環境因子無相關性。
水溫和葉綠素含量是浮遊植物群落最重要的影響因子。
浮遊動物與環境因子的相關性與浮遊植物相反，在單一季節的浮遊植物群落與環境因子進行相關性分析中，發現了大量浮遊動物與環境因子的相互關係，但是在全部三個季節的分析中，浮遊動物幾乎與環境因子無相關性。
浮遊動物與環境因子的相關性在春季最強、夏季次之、秋季最弱。
討論文章主要討論了3個方面，第一部分是遼河口區域營養物質的可能來源，第二部分為環境因子對浮遊動植物的影響，第三部分是河流徑流對浮遊動植物的影響，第四部分是浮遊動植物群落的協同變化
第一部分主要的內容就是春夏兩季是遼河的豐水季，所以河流的流量較大，春夏兩季升高的營養物質主要來自於河流水的流入。
第二部分主要討論的就是溫度和營養物質分別是浮遊植物和浮遊動物的主要影響因素。
第三部分主要討論的是可能來源於河流的浮遊植物和浮遊動物物種。
第四部分的結果是季節是遼河口浮遊群落變化的最主要影響因素，其次為河流入海與海洋稀釋作用，浮遊動植物的相互作用貢獻最小。
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