长江三角洲沿岸防护建筑对岩相潮间带生物群落结构的影响

摘要

长江三角洲是长江、黄河以及在此区域的其他河流的活动形成的冲积平原。末次冰期(Last Glacial Maximum，LGM)以后的一万年以来，长江三角洲在海陆交互作用的影响下逐渐扩展。位于长江三角洲地带的近900km的江苏沿岸海岸线除约40km的基岩海岸以外，均为不适宜岩相潮间带生物大量聚集的淤泥质平原海岸。近年来随着中国沿海经济的飞速发展，对土地需求的不断增加，越来越多的沿岸防护建筑正在被修建，成为我国沿岸的“海上长城”。这些沿岸防护建筑显著改变了江苏沿岸的滩涂景观，可能对潮间带群落造成严重影响。本研究验证了以下假设:江苏沿岸的人造岩相能够改变潮间带群落结构，为岩相潮间带生物提供合适的栖息地，并且可以作为“跳板”促进岩相潮间带生物的迁移与基因交流，弱化原有的系统地理学障碍。
　　(1)随着江苏沿岸海堤的修建，以往不适宜岩相生物附着的平原海岸逐渐变成适宜部分生物附着的硬基质海堤，为岩相潮间带生物的附着提供了栖息地，能迅速被岩相潮间带生物占据。本研究以江苏沿岸的防护建筑为研究区域，结合周边自然岩相进行了为期两年(2013年7月起，每半年一次)的岩相潮间带生物群落物种多样性调查。多维尺度分析和等级聚类分析表明17个采样点可以分成3个主要群组，分属长江三角洲北、中、南部。BIO-ENV分析表明人造岩相的建成年限和与自然岩相距离是影响“新长城”种群结构两个主要因素。广义线性模型分析表明，岩相潮间带物种数和新建的人造岩相（10年以内）与自然岩相的距离、人造岩相的建成年限有显著相关性。
　　(2)江苏沿岸原有的大范围的泥滩可能是阻碍岩石相潮间带生物南方和北方种群基因交流的障碍，而越来越多的沿岸防护建筑可能作为岩相潮间带生物的“踏板”，促进岩相潮间带生物南方和北方种群的基因交流。本研究对日本菊花螺、中华滨螺和短滨螺三种中国沿岸分布范围广泛，并且在江苏沿岸防护建筑上发现的典型岩相潮间带物种，利用线粒体COI基因分析了其系统地理格局。单倍型网络分析、遗传分化指数分析、分歧无偏估计量分析和SAMOVA分析均表明这三个物种在遗传上均存在一定的南北隔离，而人造岩相的种群与南北方种群特别是南方种群存在一定联系，说明人造岩相上的种群可能主要来自南方种群。
　　(3)齿纹蜒螺（Neritayoldii）是中国东南部沿海典型的暖水岩相潮间带生物。自1963年以来，齿纹蜒螺的分布范围一直在往北扩张。自2013年7月以来，对江苏沿岸大规模的沿岸防护建筑的生态调查发现，这些建筑能够为齿纹蜒螺提供合适的栖息地，其分布范围进一步得以扩大，到2015年7月已扩展到江苏中部的新东镇。通过对比人造岩相和自然岩相上的个体体型，发现位于江苏中部新东镇的齿纹蜒螺种群的个体显著小于其它种群，可能表示这里的种群定居时间不长。未来在气候变化和人类活动的双重推动下，齿纹蜒螺的分布区域预计还会进一步扩张，成为沿岸气候变化对潮间带生态系统影响的指示种。
　　(4)在江苏沿岸的野外调查中，我们在江苏如东附近的盐沼中重新发现了滨螺科物种Littoraria flammea。本章节研究描述了其交接器、外套输卵管和齿舌等特征，发现与黑口滨螺L.melanostoma（历史记录其分布范围为福建以南）几乎相同，但这两个种的壳有明显不同的特征。另外在浙江西门岛发现了L.aff.melanostoma，其壳的特征介于上述两种之间。基于COI，12S和28S基因的系统发育研究发现L.flammea和L.melanostoma遗传上没有显著差异。目前得到的信息尚不足以支持L.flammea为独立的物种，可能是分布范围北界的L.melanostoma在形态上产生了变异，后续还需要进行进一步研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 中国沿岸潮间带生物地理分布格局及其形成因素

1．1．1 潮间带生物地理分布格局

1．1．2 形成因素分析

1．2 人类活动对潮间带生物格局的影响

1．2．1 围垦及沿岸防护工程建设

1．2．2 沿岸植被引种

1．3 “新长城”的建设及其生态意义

1．3．1 “新长城”的建设

1．3．2 “新长城”的生态意义

1．4 本研究涉及的理论与方法简介

1．4．1 潮间带群落生态学

1．4．2 系统地理学

1．4．3 岛屿生物地理学

1．5 研究目标

1．6 研究内容

第2章 沿岸防护建筑对岩石相潮间带生物分布格局的影响研究

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 研究区域环境

2．2．2 调查方法与样品采集

2．2．3 数据分析

2．3 结果

2．4 讨论

第3章 沿岸防护建筑对典型岩石相潮间带生物的系统地理学格局的影响研究

3．1 前言

3．1．1 中国沿岸岩相潮间带生物系统地理格局研究概况

3．1．2 本章研究目标物种介绍

3．2 材料与方法

3．2．1 样品采集

3．2．2 DNA提取及COI序列获取

3．2．3 序列多样性分析

3．2．4 种群遗传结构分析

3．3 结果

3．3．1 序列多样性

3．3．2 种群遗传结构

3．4 讨论

3．4．1 “新长城”对中国沿岸潮间带生物系统地理学格局的影响

3．4．2 环境因素对岩相潮间带生物系统地理格局的影响

3．4．3 气候变化背景下“新长城”作为岩相潮间带生物“踏板”

第4章 中国沿岸齿纹蜒螺(Nerita yoldii)种群动态的初步研究

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 文献调研

4．2．2 江苏及周边沿岸齿纹蜒螺分布区调查

4．2．3 齿纹蜒螺分布区域海水表面温度热图

4．2．4 蜒螺个体大小及分析

4．3 结果

4．3．1 有关齿纹蜒螺的相关文献调研结果

4．3．2 江苏沿岸海水表面温度的变化

4．3．3 齿纹蜒螺分布区域的变化

4．3．4 蜒螺个体大小的分析结果

4．4 讨论

4．4．1 温度对中国沿岸齿纹蜒螺分布区域变化的影响

4．4．2 基质对中国沿岸齿纹蜒螺分布区域变化的影响

第5章 江苏沿岸海洋腹足类Littoraria flammea的再次发现与分类地位初步分析

5．1 前言

5．2 材料与方法

5．2．1 文献及标本调研

5．2．2 活体标本采集与保存

5．2．3 生殖系统解剖学、齿舌与螺壳特征研究

5．2．4 系统发育分析

5．3 结果

5．3．1 文献综述与馆藏标本情况

5．3．2 L．flammea和L．melanostoma活体标本的采集

5．3．3 L．flammea外形和解剖学特征描述及与L．melanostoma的对比

5．3．4 分子系统发育学

5．4 讨论

5．4．1 历史记录

5．4．2 L．flammea的再次发现与种群保护问题

5．4．3 L．flammea系统发育学及分类地位分析

第6章 总结与展望

6．1 本文研究总结

6．2 本研究的创新点

6．3 本研究的不足之处

6．4 研究展望

参考文献

附录

致谢

在学期间参加的科研项目及成果