沉积物粒径分布是物质来源、沉积区水动力条件等的综合反映。细粒沉积物较粗粒沉积物移动速度更快, 在水动力较强处沉积物较粗, 水动力条件较弱处沉积物较细(彭晓彤等, 2004)。因此可以通过沉积物粒径特征判别沉积环境的水动力条件。对每个表层沉积物的砂含量(粒径不小于0.063 mm的干样占全部干样的重量百分比)进行了统计, 得出研究区粒径分布统计图(图 3)。表层沉积物中砂含量最高的区域位于河口湾北部主槽, 其次为中口深槽和拦门沙浅滩, 河口湾东西两侧的浅滩砂含量最低。以上砂含量的区域性分布表明研究区不同水域水动力条件具有明显的差异。崖门水道及北部主槽水动力作用较强, 泥沙不易落淤, 此外由于河口湾“ 东进西出” 的近岸水流格局(杨雪舞等, 1997), 研究区东南部潮流动力较强, 表层沉积物的砂含量也较高; 由于河口湾边界及岛屿对水流的缓冲作用, 河口湾东西两侧浅滩和大襟岛— 大杧岛— 荷包岛水域水流动力作用较弱, 砂含量相对偏小; 拦门沙浅滩和中口深槽区砂含量居中, 这是由于这2个区域虽然分别受到来自北部的径流和来自南部的潮流的冲击, 但总体处于众岛屿的屏障下。

图3

Fig.3

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	图3 黄茅海河口湾表层沉积样砂含量分布Fig.3 Range of sand content for each surface sediment sample in the Huangmao Bay

除崖门口附近零星站位中发现的微体动物壳体较小且部分磨损外, 黄茅海河口湾大部分站位中的有孔虫及介形虫壳体大小不一, 磨损壳体极少, 介形虫左、右壳比例基本相当, 且优势度较高。以上特征表明研究区有孔虫和介形虫以原地埋藏为主, 同样的情况也出现在珠江三角洲第四系钻孔样品中(刘春莲等, 2008)。

黄茅海河口湾100个站位的表层沉积物样品中共鉴定统计出有孔虫21属36种、介形虫16属20种。其中有孔虫优势属种(占全群比例高于2%)主要有Ammonia beccarii(占全群比例22.6%)、Cavarotalia annectens(19.4%)、Quinqueloculina akneriana rotunda(19.3%)、Elphidium advenum(10.9%)、Elphidium hispidulum(8.5%)、Protelphidium granosum(3.7%)、Spiroloculina robusta(2.7%)、Rosalina bradyi(2.5%)、Quinqueloculina seminulangulata(2.3%)、Quinqueloculina contorta(2.1%)和Florilus decorus(2.1%)。以上优势种共占研究区有孔虫群落的96%, 其中Ammonia beccarii、Cavarotalia annectens、Quinqueloculina akneriana rotunda和Elphidium advenum 4个种所占比例总和高达72%。以上4个种在珠江三角洲第四系钻孔样品中所占比例总和也达到70%。Ammonia beccarii是世界上分布范围最广的广盐性沿岸浅水种, 常见于河口、潟湖等20 m水深以内的海陆过渡相环境(汪品先等, 1988), 在1‰ ~40‰ 的盐度范围内均能存活(Debenay et al., 1998)。Cavarotalia annectens、Quinqueloculina akneriana rotunda和Elphidium advenum较适宜的盐度范围为10‰ ~33‰ (汪品先等, 1988)。

研究区底栖有孔虫占绝对优势, 浮游有孔虫仅占全部有孔虫群的0.06%。有孔虫壳质分为玻璃质、瓷质和胶结质。本区玻璃质壳有孔虫无论丰度和分异度都占优(占全群比例为69.2%), 瓷质壳次之(27.1%), 胶结壳所占比例最小(3.7%)。

黄茅海河口湾介形虫优势属种主要有Neomonoceratina delicata(29.8%)、Sinocytheridea impressa(25.0%)、Bicornucythere bisanensis(17.0%)、Alocopocythere kendengensis(7.4%)、Sinocythere sinensis(4.7%)、Pistocythereis bradyformis(3.4%)、Stigmatocythere bona(3.0%)、Keijella hodgii(2.9%)和Neosinocythere elongata(2.1%), 共占研究区介形虫群落的95%。Neomonoceratina delicata、Sinocytheridea impressa和Bicornucythere bisanensis 3个种比例总和达77%。上述3个种在珠江三角洲第四系钻孔样中所占比例总和达到52%。Neomonoceratina delicata为典型的海陆过渡相滨岸浅海种, 是近岸河口的代表属种, 其适应的盐度为13‰ ~34‰ (侯祐堂等, 2002)。Sinocytheridea impressa为广温、广盐性浅水种, 在1‰ 至正常海水中均能生存, 是中国近岸河口环境中分布最为广泛的介形虫(赵泉鸿和汪品先, 1988)。Bicornucythere bisanensis是典型的广盐性喜半咸水种, 适宜其生存的盐度范围为27‰ ~34‰ (赵泉鸿等, 1986)。

图4

Fig.4

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	图4 黄茅海河口湾表层沉积物中有孔虫和介形虫丰度分布Fig.4 Distribution of foraminiferal and ostracod abundance in surface sediments of the Huangmao Bay

研究区内有孔虫和介形虫的丰度变化很大(图 4)。在每100 g干样中, 河口湾北部的有孔虫及介形虫个体数量非常小, 一般在500枚以下, 且有孔虫及介形虫壳体个体较小, 说明该区域的环境不利于生物个体发育。河口湾顶部几乎没有发现任何微体动物壳体, 这可能与该区域受径流影响较大、径流动力较强有关。而在河口湾中部及南部, 有孔虫及介形虫数量明显增多, 在拦门沙浅滩以南的水域微体动物个体总数大都在1000枚以上。以上微体动物壳体数量的显著变化表明河口湾南部水域环境较北部更适合有孔虫及介形虫的生存。

分异度方面, 河口湾内有孔虫简单分异度(种数)在0~14之间变化, 复合分异度在0~2.13之间变化。介形虫简单分异度及复合分异度变化范围分别为0~12和0~2.03。研究区有孔虫和介形虫的分异度变化趋势基本同丰度变化一致, 均表现为“ 北低南高” 的特点(图 5, 图6), 即南部湾口拦门沙浅滩及其以南水域微体动物种类明显多于其北部湾顶。这可能是由于湾口水体盐度环境较湾顶稳定, 能适应此环境的种类较多。

为了探究黄茅海河口湾各环境变量(盐度、水深和沉积物的砂含量)对微体动物分布的影响, 作者对表层沉积物样本中的有孔虫和介形虫进行了去趋势对应分析(DCA)。DCA是目前国际上应用较为广泛的一种排序方法, 主要用来研究生物与环境因子之间的相关性, 最早由Hill和Gauch(1980)将此方法应用到生态学领域, 近年来逐渐被部分第四纪地质与环境工作者用来定量分析近岸环境, 尤其是河口三角洲环境的生物分布与环境因子之间的相关性(Cearreta et al., 2008; Kemp et al., 2009; Zong et al., 2010), 以达到定量重建第四纪海平面变化的目的。DCA排序能够反映群落在主要排序轴上的梯度分布, 通过环境变量与排序轴的相关性系数就可以确定影响群落分布格局的主要环境因素。

图5

Fig.5

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	图5 黄茅海河口湾表层沉积物中有孔虫和介形虫简单分异度分布Fig.5 Distribution of foraminiferal and ostracod species number in surface sediments of the Huangmao Bay

图6

Fig.6

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	图6 黄茅海河口湾表层沉积物中有孔虫和介形虫复合分异度分布Fig.6 Distribution of foraminiferal and ostracod compound diversity H(S)in surface sediments of the Huangmao Bay

图7

Fig.7

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	图7 黄茅海河口湾表层沉积物中有孔虫(A)及介形虫(B)数据去趋势对应分析(DCA)排序结果Fig.7 Ordination results of Detrended Correspondence Analysis(DCA) of foraminiferal(A) and ostracod(B) data in surface sediments of the Huangmao Bay

黄茅海河口湾表层沉积物样品中有孔虫和介形虫的DCA排序结果(图7)显示, 所有样本在第Ⅰ 排序轴上得到了非常好的分化, 根据分析结果可将100个采样站位划分为3大区域。区域Ⅰ 主要为崖门水道及北部主槽; 区域Ⅱ 包括东西两侧浅滩及拦门沙部分浅滩; 区域Ⅲ 主要包括部分拦门沙浅滩及其以南水域。DCA同时提供了有孔虫和介形虫属种与代表各环境变量的排序轴之间的相关性系数(表 1)。由表1可知, 第Ⅰ 轴所代表的环境变量与有孔虫属种分布的相关性最高(0.657), 其他3轴依次为0.337、0.282和0.141; 与介形虫属种分布相关性最高的同样为第Ⅰ 轴所代表的环境变量(0.586)。说明第Ⅰ 轴所代表的环境变量是影响研究区有孔虫和介形虫分布的最主要因素。

表1

Table1

表1(Table1)

表1 表层沉积物样品有孔虫和介形虫属种去趋势对应分析结果统计 Table1 Statistics summary of Detrended Correspondence Analysis of foraminifers and ostracods in surface sediments 排序轴 第Ⅰ 轴 第Ⅱ 轴 第Ⅲ 轴 第Ⅳ 轴 有孔虫属种与环境的相关性 0.657 0.337 0.282 0.141 累计百分比变化率 36.9 59.4 0 0 介形虫属种与环境的相关性 0.586 0.385 0.219 0.202 累计百分比变化率 37.1 53.7 0 0

表1 表层沉积物样品有孔虫和介形虫属种去趋势对应分析结果统计 Table1 Statistics summary of Detrended Correspondence Analysis of foraminifers and ostracods in surface sediments

表2

Table2

表2(Table2)

表2 环境因子与有孔虫属种排序轴之间的相关系数 Table2 Correlation coefficients between environmental factors and foraminiferal species ordination axes 排序轴 盐度 水深 沉积物的砂含量 第Ⅰ 轴 -0.6498 0.1026 0.0096 第Ⅱ 轴 -0.1166 -0.2035 -0.2277 第Ⅲ 轴 0.0842 0.1995 -0.1483 第Ⅳ 轴 0.1388 0.0032 -0.1741

表2 环境因子与有孔虫属种排序轴之间的相关系数 Table2 Correlation coefficients between environmental factors and foraminiferal species ordination axes

通过环境因子与排序轴的相关性分析(表 2)可以找出与排序轴显著相关的环境因子, 因为各相关系数表示排序轴与真实环境梯度之间的相关程度, 而这些环境因子就是影响群落分布格局的主要因素。影响有孔虫分布的3个环境因子中与第Ⅰ 轴相关性最高的是盐度, 呈显著负相关, 相关系数为-0.6498; 与第Ⅱ 轴相关性最高的是沉积物的砂含量, 成负相关, 相关系数为-0.2277; 与第Ⅲ 轴相关性最高的是水深, 成正相关, 相关系数为0.1995。影响介形虫分布的环境因子与前3轴相关性最强的依次为盐度(-0.4913)、沉积物的砂含量(-0.3198)和水深(0.1969)(表 3)。

表3

Table3

表3(Table3)

表3 环境因子与介形虫属种排序轴之间的相关系数 Table3 Correlation coefficients between environmental factors and ostracod species ordination axes 排序轴 盐度 水深 沉积物的砂含量 第Ⅰ 轴 -0.4913 0.1778 0.0707 第Ⅱ 轴 0.1698 -0.1662 -0.3198 第Ⅲ 轴 0.0492 0.1969 -0.1033 第Ⅳ 轴 0.0508 0.1176 0.0153

表3 环境因子与介形虫属种排序轴之间的相关系数 Table3 Correlation coefficients between environmental factors and ostracod species ordination axes

以上结果表明影响黄茅海河口湾表层沉积物样品中有孔虫和介形虫分布的最主要环境因素为水体盐度, 其次是沉积物的砂含量。由于沉积物的砂含量是沉积环境水动力条件的最直接反映, 故也可认为水动力条件是影响研究区微体动物分布的因素之一。此外水深对有孔虫和介形虫的分布也有一定影响, 但并非控制性因素, 这主要是由于研究区水深变化不大, 仅在0~23, m内变化, 而样品中大部分有孔虫和介形虫属种均能在0~20, m水深范围内生存。区域Ⅰ (崖门水道及北部主槽)受径流作用影响最大, 水体盐度接近淡水, 且环境比较动荡, 只有少数适应性非常强的广盐性属种可以在此存活, 故有孔虫和介形虫丰度及分异度均最低。区域Ⅱ (东西两侧浅滩及拦门沙部分浅滩)属径流与潮流共同作用区, 水体盐度居中且呈现由北至南逐渐升高的趋势, 有孔虫和介形虫丰度及分异度也大体呈现出与盐度相同的变化趋势。区域Ⅲ (部分拦门沙浅滩及其以南水域)尽管受潮流及沿岸流影响, 但由于此区域岛屿众多, 水体环境较为稳定, 且此区水体盐度普遍高于10‰ , 比较适合大多数种类生存, 有孔虫和介形虫无论是丰度还是分异度均达到最高值。