甲藻孢囊在辽东半岛沿岸海域表层沉积物中的分布

李大成，邵魁双，巩 宁，于佐安，李石磊，滕炜鸣，刘项峰，王笑月

( 1.辽宁省海洋水产科学研究院，辽宁 大连 116023； 2.国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023；3.大连海事大学，环境系统生物学研究所，辽宁 大连 116026 )

甲藻(Dinoflagellate)，又称涡鞭毛虫，是海洋生态系统中一类重要的浮游生物，部分甲藻的种群暴发也是沿海地区引发赤潮及贝毒污染的主要原因[1]。孢囊是指营养细胞失去鞭毛和游泳能力后，转化成不动细胞，以度过不良环境[2]。

据不完全统计，在目前已知的2000多种甲藻中，约有10%～20%可产生孢囊[3-4]。这些种类主要分布在膝沟藻目、裸甲藻目和多甲藻目中，能产生孢囊的甲藻虽然只占甲藻总量的一小部分，但是其中许多为有毒有害种类，如链状亚历山大藻(Alexandriumaffine)、多纹膝沟藻(Gonyaulaxpolygramma)和链状裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)等。除甲藻外，硅藻、隐藻、绿藻、针孢藻、定鞭藻、黄藻、蓝藻和裸藻中的一些种类在不适宜的环境条件下也均能形成休眠孢囊[5-6]。

与游动的营养细胞一样，底栖孢囊休眠时期也是甲藻生活史中的重要环节[5]。孢囊形成后逐渐沉入海底，或在海洋潮流运动的带动下水平及垂直扩散，漂移并沉积到水流和泥砂运动缓慢的区域。在低温、低溶解氧的黑暗条件下，永久性孢囊可多年在沉积物中保持活性，遇到适宜的条件后便会萌发形成营养细胞再次进入水体中，诱发赤潮的形成[5-6]。由于孢囊是诸多有毒有害甲藻赤潮暴发的种源[7-11]，也是底栖贝类毒素的积累源之一[12-13]，因此，许多沿海国家十分重视对甲藻休眠孢囊的研究[14-16]。

尽管孢囊研究在我国起步较晚，但近年来发展较快。我国东南沿海的长江口、广东柘林湾、大亚湾、大鹏湾、深圳湾、福建罗源湾以及广西北部湾等少数几个赤潮高发海域的孢囊均以得到较为深入的研究[2,5,18-26]。随着赤潮的频发和贝毒的检出，北方海域的孢囊研究也引起了学者的重视，在大连长山群岛、烟台四十里湾、黄海北部及中部海域均已开展甲藻孢囊的空间分布研究，检测到有毒、有害甲藻的分布状况，尤其是麻痹性贝毒藻——塔玛亚历山大藻(A.tamarense)在部分海区的高密度分布状况[12，27-30]，揭示了长山群岛虾夷扇贝(Patinopectenyessoensis)贝毒超标的原因[12]。这些研究结果表明，黄海海域的滤食贝类存在累积贝毒的可能性。由于孢囊的分布与水深、海流和沉积物的类型密切相关[5,12,26]，不同区域孢囊种类和丰度差异较大，以往研究区域主要集中在深水区域，对于浅海滩涂区域(尤其是贝类增养殖区)孢囊分布现状鲜见报道。

笔者调查的区域位于辽东半岛东港、庄河以及普兰店(皮口)沿岸的浅海滩涂海域，是菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)等重要经济滤食贝类的养殖基地。针对这些区域甲藻孢囊开展调查，对掌握当地有毒有害甲藻的分布及贝毒的防控具有重要的实际意义。

1 材料与方法

1.1 采样海区及样品的采集

2013年，于东港、庄河和普兰店(皮口)海域的菲律宾蛤仔增养殖区域采集沉积物，每个区域布设2个断面，每个断面设置3个平行站位。但部分区域砂质较多，沉积物无法获得。最终取得沉积物样品为普兰店海域沉积物样品6个、庄河海域2个、东港海域4个。调查海域的位置见图1。

泥样采集采用柱状采泥器。表层沉积物的量取和分析参照文献[3,5]，用平铲将表层3 cm的泥样铲下，混匀后，分装到不同样品瓶中，分别用于测定水含量、分析沉积物类型、鉴别孢囊、计数及备用样品的保存，样品应装到样品瓶的2/3以上(样品瓶为100 g装)。样品低温冷藏(4 ℃)，避光保存。

图1 沉积物采样区域位置

1.2 样品处理与观察

样品分离和分析方法参照文献[3,5]，即称取一定量(10 g)待分析的沉积物，用过滤海水稀释后超声波处理30 s，分别通过80 μm和20 μm网筛，收集两者之间的部分并转移至凹底表面皿中，用洗瓶中过滤海水喷射残留物使水流环行，孢囊和其他轻物质悬浮，重物质沉于皿底，将上浮的悬浮液倒入烧杯中，清洗皿中的残留物数次，合并倒入烧杯，再用超声波处理约10 s，经过20 μm筛绢过滤，将残留在筛绢上的孢囊冲洗到带刻度的离心管中，定容到5 mL。样品在处理前后都应尽量保存在黑暗、低温(4 ℃)的条件下。

利用光学显微镜观察孢囊的形态结构，根据孢囊形状、表面突起、细胞壁结构、个体颜色、副板块结构和萌发孔等特征对孢囊的种类进行鉴定。对优势种类尽可能鉴定到种，对形态观察难以确定的种类，进行萌发试验，以确定其种类。定量观察时，吸取50 μL已处理过的样品至载玻片中，重复观察数次，使每个样品至少观察到200孢囊。孢囊丰度以每克干质量沉积物的孢囊数(孢囊/g)表示。

1.3 海区群落相似性分析

分别对东港、庄河和普兰店(皮口)海域的孢囊群落进行群落相似性分析，为各海域孢囊群落组成、地理分布和溯源提供依据。此外，还进行了调查海域孢囊群落组成与长山群岛海域孢囊组成的相似性分析，以探讨各自的亲缘关系。

群落相似性系数采用Jaccard相似性公式[31]计算相似性系数(q)：

q=c/(a+b-c)

式中，c为两个群落的共同物种数，a和b分别为群落A和B的物种数。

根据Jaccard相似性原理，q为0.00～0.25时，极不相似；q为0.25～0.50时，中等不相似；q为0.50～0.75时，中等相似；q为0.75～1.00时，极相似[32]。

2 结果与分析

2.1 种类组成

在东港、庄河和普兰店(皮口)海域采集的沉积物中共检测到10属、15种孢囊，其中自养型9种，异养型6种。原多甲藻和膝沟藻类孢囊种类最多，为5种；其次为裸甲藻类孢囊，各3种；钙质类和Tuberculodinioid类各1种孢囊(表1)。

各区域孢囊的种类丰富度相差较大，在5～11种之间。普兰店海域孢囊丰富度较高，为11种，其次为东港海域，7种，庄河海域最少，仅为5种。

各区域孢囊种类组成差异较大。在普兰店海域原多甲藻类孢囊占优，占36.3%，在东港和庄河海域，膝沟藻类孢囊占优，分别为40%和50%。

2.2 数量变化

各区域各站位孢囊丰度相差较大，为87～775 孢囊/g，平均丰度为393 孢囊/g。普兰店海域各站位孢囊丰度较高，为523～775 孢囊/g，平均丰度为646 孢囊/g；庄河海域各站位孢囊丰度为152～207 孢囊/g，平均为180孢囊/g；东港海域各站位孢囊丰度为87～167 孢囊/g，平均为124 孢囊/g。

各区域各站位孢囊数量组成差异较大。普兰店海域，膝沟藻类孢囊在各站位均有分布，且常为优势类群，所占百分比为23.4%～41.4%，平均值为32.3%；庄河海域各孢囊组成较为均匀，钙质类孢囊和裸甲藻类孢囊略占优，平均值分别为29.2%和28.9%；东港海域主要为膝沟藻类孢囊，所占比例为22.7%～60%，平均值为39.6%。

表1 辽东半岛沿岸海域甲藻休眠孢囊种类

图2 各采样区域孢囊种类数和丰度比较

2.3 调查海域甲藻孢囊群落的相似性分析

普兰店和庄河海域的相似系数为0.14，属于极不相似水平；普兰店和东港海域的相似系数为0.29，属于中等不相似水平；庄河和东港海域的相似系数为0.5，属于中等不相似水平；调查海域与长山群岛海域[16]的相似性系数为0.31，属于中等不相似水平。表明各个海域的孢囊群落组成具有较远的亲缘关系。

2.4 有毒、有害甲藻孢囊的分布

有毒有害甲藻，如缘亚历山大藻在东港、庄河海域均有分布，平均丰度为51 孢囊/g。链状裸甲藻、多边舌甲藻、无纹多沟藻在普兰店海域有较高丰度分布，平均丰度分别为105、31 孢囊/g和31孢囊/g。锥状斯氏藻在庄河海域有分布，平均丰度为38 孢囊/g。

3 讨 论

3.1 调查海域孢囊分布与来源分析

与北黄海其他调查区域如长山群岛海域(孢囊种类数23属49种，平均丰度1201 孢囊/g)[12]、烟台的四十里湾海域(孢囊8属38种，平均丰度为396 孢囊/g)[27]、北黄海中部海域(孢囊9属31种，平均丰度2306 孢囊/g)[25]相比，本研究3个调查区域的甲藻孢囊分布呈现种类数少(孢囊种类数仅为10属15种)、丰度低(孢囊平均丰度仅为393 孢囊/g)的特点。本次调查中检测到的链状裸甲藻、缘亚历山大藻、多边舌甲藻、网状原角藻、斯氏膝沟藻、无纹多沟藻、具刺膝沟藻、窄形扁甲藻、锥形原多甲藻、窄角原多甲藻、分支原多甲藻在北黄海的其他海域[12,27]均有分布，且丰度均相对较低，说明北黄海各海域在空间上存在一定的联系。然而以往报道中在临近长山群岛海域优势分布的Pentaphasodiniumdalei[12]，以及在北黄海中部和长山群岛海域广泛优势分布的塔玛亚历山大藻[12,27-28]，在本次调查区域中均未检测到，说明其分布具有区域局限性，且可能与局域赤潮的发生有一定关系。

相似性分析结果表明，普兰店、庄河、东港海域之间的甲藻孢囊在群落组成上无亲缘关系，尽管3个海域与纬度较低的长山群岛海域的群落相似性也较低，但3个海域所有的孢囊种类在长山群岛海域均有分布，且孢囊种类和丰度分布都具有明显的纬度梯度特征，说明黄海北部沿岸海域的孢囊属于外源输入型，低纬度海域的孢囊在黄海暖流的作用下漂移到黄海北部，在潮汐和沿岸流的作用下，沉积到水动力较弱的区域。

3.2 调查海域孢囊分布与环境条件的关系

甲藻孢囊在沉积物中的分布与所处海域的流系以及沉积物的性质有很大关系。大部分孢囊大小30～65 μm，通常在颗粒大小、沉降性质与之相近的黏土中积累，因此，黏性沉积物(如黏土质粉砂和粉砂质砂)中的孢囊种类和丰度往往高于砂质沉积物[26]。

与长山群岛动力多变(波浪、水流频繁转向)、沉积类型杂多、地貌形态多样的复杂环境不同[12]，本次调查区域位于黄海北部开阔海域、水深较浅，不利于孢囊的聚集。尤其是东港和庄河海域，受鸭绿江、大洋河、庄河等入海河流影响，沿岸流和潮流流速较大，沉积类型主要为细砂，不适宜孢囊的沉降积累。普兰店采样区域沉积类型为粉砂质黏土，毗邻长山群岛海域，依靠潮汐的输入，孢囊在沿岸堆积，形成了相对较高的丰度分布。

3.3 调查海域孢囊分布与赤潮、贝毒的关系

近年来，北黄海沿岸海域贝类体内贝毒呈现明显增加的趋势[33]。本次调查区域皆为黄海北部沿岸菲律宾蛤仔增养殖区域，缘亚历山大藻、链状裸甲藻、多边舌甲藻、无纹多沟藻、锥状斯氏藻等有毒、有害甲藻在此广泛分布，可能会促进局部海域有毒藻营养细胞的增殖或直接为贝类摄食，在贝类体内沉积形成贝毒，尤其是普兰店海域有毒有害甲藻的种类和丰度均相对较高，需要引起重视。

需要指出的是，尽管本调查区域有毒甲藻的种类和丰度相对较低，但由于临近的长山群岛海域[12]、北黄海中部海域[27-28]、黄海中部海域[30]、烟台四十里湾海域[27]沉积物中均分布有高丰度的麻痹性贝毒藻——塔玛亚历山大藻孢囊，这些孢囊可能向浅水区域输送种源，促进该区域赤潮的发生，如2018年秋季在庄河—东港沿岸海域暴发的大面积塔玛亚历山大藻(内部资料)，也可能在原位形成赤潮[34]，输入养殖区，对滤食性贝类产生影响。因此，鉴于黄海北部海域甲藻孢囊有毒有害甲藻的分布状况，需对增养殖经济贝类进行定期检测，以预防贝类中毒事件的发生。