葡萄牙海洋与大气研究所的研究团队,使用德国HYDRO-BIOS公司标准WP-2浮游生物网(网口直径0.56 m、网目200 µm,装配流量计),在里斯本湾卡斯凯什监测站开展2005至2015年的长期采样,系统刻画了上升流海岸带浮游动物群落的时间动态与年际演变。相关成果于2023年发表于《PeerJ》。
研究背景
海岸带是海洋与陆地过程共同作用的复杂系统,也是全球生态与经济价值最高的生态系统之一。浮游动物在海岸带食物网中承担着把初级生产者能量向高营养级传递的关键角色,且能快速响应环境变化,因此被视为生态系统变化的灵敏指示者;浮游动物生物量、多样性与群落结构的长期变化,常与气候变化和人类活动压力相联系。
葡萄牙海岸位于东北大西洋上升流系统的北缘。上升流带来丰富营养盐,支撑起旺盛的初级生产与浮游动物丰度,进而为沙丁鱼、鳀鱼与竹筴鱼等高经济价值鱼类提供饵料条件——仅沙丁鱼一项,年捕捞量就长期维持在约15万吨量级,而这些鱼类的补充量高度依赖上升流能否为鱼卵仔鱼提供充足的浮游动物饵料。
然而,葡萄牙海域至今缺乏覆盖足够时空尺度的标准化监测,对浮游动物群落季节与年际变异的评估仍显不足。气候预测进一步提示,未来上升流事件可能增强,同时降水与塔霍河径流预计减少、水体趋于更咸。研究团队据此提出假设:春夏季与冬季在浮游动物丰度与组成上应存在差异,上升流期应伴随高生产力,而年际尺度上应能检出群落组成的位移迹象。
研究过程
监测站位于卡斯凯什外海约2.5海里、水深36 m处,紧邻塔霍河口(38°40′N,09°26.2′W),在浮游生物监测站点的全球编目中列于第54号。监测自2005年起持续开展,本次分析采用2005年2月至2015年6月的样品:采样尽可能逐月进行,但存在明显断档——2011与2012年完全未采样,2009年起频次受限(2009年4个样品,2010年起每年仅1至2个,且此后不再采集冬季样品),最终纳入分析的样品共49个。为降低塔霍河羽流影响,采样统一安排在高潮前约2小时,高潮前4小时与高潮后3小时内的样品不予采用。
采样使用WP-2浮游生物网,网口直径0.56 m、网目200 µm,装配流量计,自表层至距底5 m做倾斜拖网,单次平均滤水体积48.9 ± 18.2立方米;样品随即以海水配制的4%硼砂缓冲甲醛固定。
环境因子方面,海表温度与叶绿素a取卫星遥感产品,上升流指数取自罗卡角的公开数据集,降水则用流域雨量站记录作为径流与盐度的替代指标。实验室中,生物量先以排水体积法测定、再按经典关系折为干重;样品经Folsom分样器分样后在最小分样中鉴定,常见类群每站至少计数500个个体,丰度以每立方米个体数表示。统计分析动用了方差分析与非参数检验、主成分分析、动态因子分析,以及Lomb–Scargle周期图与Mann–Kendall趋势检验等多套方法。

图1. 德国HYDRO-BIOS公司WP-2浮游生物网

图2. 德国HYDRO-BIOS公司WP-2浮游生物网

图3. 监测站位置:葡萄牙西岸卡斯凯什湾,三角星为浮游生物监测站,可见里斯本、罗卡角与塔霍河口(论文 Figure 1)
实验结果
一、十一年共鉴定出86个类群。 其中43个鉴定到科或更高阶元,25个到属,18个到种。桡足类在群落中占据绝对优势,各时期占比介于71%至96%,并在7月与10月出现两个丰度峰:7月月均丰度8,956 ± 11,981 ind. m⁻³、生物量213 ± 193.4 mg m⁻³;10月月均丰度12,321 ± 16,283 ind. m⁻³、生物量86.2 ± 110.4 mg m⁻³。
二、季节节律清晰,但趋势与周期性并不显著。 春夏季生物量较高(春季平均77.8 ± 45 mg m⁻³,4月可达107 ± 96.4 mg m⁻³),冬季最低(丰度4,116 ± 2,769 ind. m⁻³、生物量56 ± 46 mg m⁻³,1月仅10.2 mg m⁻³)。海表温度6月至11月平均高于18.1 °C,冬季最低为13.5 ± 1.2 °C;上升流在7至8月最强,叶绿素a全年维持较高水平。尽管季节差异直观上明显,但月、季与年际尺度上的丰度、生物量与多样性均未检出统计显著差异或单调趋势——只有最初几年夏季与秋季的丰度例外。

图4. 卡斯凯什站的生物量与丰度:(a) 季节平均、(b) 月度平均(论文 Figure 3)
三、年际群落组成出现方向性位移。 软体动物呈单调上升(约占总样品10%,其中双壳类占软体动物的97%,Mann–Kendall检验p<0.02),浮游幼虫与终生浮游生物之比自2009年起上升;蔓足类与十足类则呈单调下降,哲水蚤类群中的Calanus属也检出显著下降趋势;水母类(管水母约60%、水螅水母39%)自2010年起春季丰度增强。桡足类丰度与海表温度、上升流指数正相关。此外自2011年起出现明显延长的干季,与降水格局转变相吻合。

图5. 主要类群丰度的年际季节平均(蓝/深蓝/灰/黄依次为春、夏、秋、冬季),并给出线性趋势与R²(论文 Figure 5)
研究结论
这项工作是葡萄牙海岸首次开展的浮游动物长期综合研究。它表明该上升流站位全年维持高生产力,季节信号明确,但在本时段内尚未形成统计显著的单调趋势;群落组成却已出现可辨的方向性调整——向软体动物与水母类倾斜,同时蔓足类、十足类与部分哲水蚤类群减少。由于采样断档较多,研究者强调上述格局仍需在后续监测中验证,并建议维持乃至提高该站的采样频次。
德国HYDRO-BIOS公司的WP-2浮游生物网是本项十一年序列得以标准化的采样基础。作为国际通用的定量网具,WP-2以0.25平方米的标准网口配合可更换网衣(常用100、180、200 µm等网目),保证不同年份、不同季节的样品严格可比;坚固的框架与网衣结构足以应对大西洋岸带的风浪条件,并可灵活搭配机械流量计,把每一网次换算为可量化的滤水体积。对于海岸带长期监测、鱼类补充量评估与浮游生物时间序列研究而言,HYDRO-BIOS WP-2网是久经验证的标准工具。
参考文献
Dos Santos, A., Marques, R., Pires, R. F. T. Zooplankton biodiversity and temporal dynamics (2005–2015) in a coastal station in western Portugal (Northeastern Atlantic Ocean). PeerJ, 2023, 11: e16387. https://doi.org/10.7717/peerj.16387
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