第一章 简介
硅藻种类繁多，广泛分布于海洋和淡水等各种生境中。目前已经发现的硅藻种类超过2万种，据估计硅藻的种类可能达到20万种，自然环境中还存在着许多未被认知的硅藻种类。近几年来每年超过100个硅藻新种的发现也从另一方面说明了这个现象。由于硅藻具有很强的环境适应性，形成了生态习性各不相同的多种生态类群，但目前对一些特殊环境中硅藻集群多样性的认识还较为缺乏。
沙表生硅藻是指生长于沙质环境下的硅藻，普遍存在于沙质海岸。沙质海岸是我国海岸带一种独特而复杂的生境类型，与内陆沙漠沙丘不同，也异于其他海岸带基质，如岩石、淤泥等生境，其分布不局限于干旱、半干旱地区，不具有明显的地带性，不受气候（降水等）条件的限制。
沙质海岸通常情况下底质不稳定，营养物质贫乏，生态环境恶劣，从而导致沙滩生物种类较泥滩和岩石的生物种类少，这在底栖动物或大型海藻上表现得非常明显。但是，沙表生硅藻能够较好地适应沙滩底质的环境，它们有时能够形成相当大的个体密度，从而使成片的海沙改变颜色，即所谓的着色沙现象，我们在福建平潭岛沙滩上观察到了该现象（图1-1）。因此，在沙质海岸带，海洋硅藻是十分重要的底栖生物类群之一。
图1-1 着色沙现象
a.福建平潭岛沙滩上大量生长的硅藻改变了沙滩原来的颜色；b.优势种福建蹄状藻（Hippodonta fujiannensis Zhao，Chen et Gao）；c.一个沙粒上的硅藻（Zhao et al.，2017）
Steele和 Baird（1968）发现在苏格兰 Ewe海湾0.2 m深的沙子上可以看见含有硅藻的底栖类群，尽管他们并没有提及这些沙表生硅藻的种类组成及结构。 Round（1979）在美国马萨诸塞州巴恩斯特布尔（ Barnstable）海湾发现表层因为硅藻生长变色，这是因为海洋硅藻菱板藻（ Hantzschia virgata var. intermedia）大量生长的原因，同时双眉藻（Amphora cymbifera、Amphora ostrearia等）、舟形藻（Navicula pygmaea、Navicula cancellata）和菱形藻（ Nitzschia spathulata）等种类也非常常见，它们通常附着于沙粒上面。在沙层深处也发现了丰富的硅藻类群。
沙表生硅藻不仅在沙滩的表层生长，在0.2 m，甚至0.5 m深的沙质环境中也能发现非常丰富的硅藻。例如， Jewson等（2006）在0.5 m深的沙子上发现了高密度的沙表生硅藻，其中以2种硅藻为优势种，分别为 Cymbellonitzschia diluviana和 Martyana martyi，它们分别采取不同的生态策略来适应沙质环境。 C. diluviana个体小，生长缓慢并且聚集生长在一起；而 M. martyi个体较大，不会移动，分散于沙子的表面。
不同的生境类型生长的硅藻种类具有明显的差异。例如，淤泥生硅藻通常能够运动，可适应潮汐的变化；而植物体附着硅藻不能运动，或以壳面附着，或发展出多样化的附生结构，如柄、垫等。沙表生硅藻的生长受潮汐、风浪、盐度、温度等多种因素影响，其中尤以沙子摩擦为主。特别是在潮汐和风浪大的地方，沙子之间容易产生摩擦，这是沙表生硅藻生境*重要的特征。为适应这种生境，大多数硅藻种类生活在沙子的凹槽处或者低洼处（图1-2）。
图1-2 沙粒低洼处密集生长的硅藻
不仅如此，沙表生环境下水分流失（干燥）、营养缺乏、光照不足等因素也都决定了沙表生硅藻特有的集群组成。另外，沙表生硅藻的个体比较小，便于生活在狭小的空间，从而减小沙子摩擦带来的影响。
我国华南沿海属于热带、亚热带季风地区，干旱季节与风季的时间具有同步性的特点，在有丰富沙源供应的条件下，非常有利于沙质海岸的发育。据统计，我国华南沿海沙质海岸的总面积约为2.38×105 hm2，广泛分布于福建省、广东省、广西壮族自治区和海南省等地（吴正等，1995）。我国华南沙质海岸的分布具有三个显著的特点。①沙质海岸分布范围广，北自福建省宁德市，南至海南省三亚市，近数千千米的海岸断断续续分布着不同大小的沙质海岸，受到地质地形等因素影响，分布面积从数百公顷至数千公顷。沙质海岸主要分布在海湾，因为凹入的海湾可较大程度地减弱波浪作用，通过堆积作用形成沙质海滩和沿岸堤。②沙质海岸分布地形具有多样性，这些地形包括三角洲平原、海积平原。三角洲平原是由河流入海泥沙在河水和海水共同作用下向海加积造成的，位于河流入海的河口地区。三角洲平原的沙质沉积层深厚，沙源丰富，可形成较大面积的沙质海岸。海积平原多见于基岩岬角之间较为开敞的海湾内，岸线较为平直，海积地貌发育，形态类型多种多样，包括湾内沙堤、拦湾沙坝、河口沙咀、连岛沙洲、基岩丘陵、台地沙质海岸等。③受波浪作用和海流作用的影响，在一些河流入海口的盘侧容易形成沙质海岸。例如，闽江、晋江和九龙江等河口外的南侧岸段是闽南沿海沙质海岸分布的主要区域，北侧较少。此外，其分布位置还与岸线的朝向有关。华南沿海以东北风为主，在朝向东北或东方向的海岸容易形成规模较大的沙质海岸，朝向正西的沙质海岸则很少见（吴正等，1995）。
我国海洋硅藻的多样性研究至今已有几十年的历史，但以浮游硅藻和淤泥生底栖硅藻为主，有关海洋沙表生硅藻的研究相对较少。本书以福建省近海沙质海岸中的硅藻为专题，样地包括宁德大京沙滩、福州长乐沙滩、平潭龙凤头沙滩、莆田湄洲湾沙滩、泉州崇武西沙湾沙滩、厦门海韵台沙滩、漳州漳浦六鳌沙滩和漳州东山金銮湾沙滩等，利用光学显微镜（简称光镜）和电子显微镜（简称电镜）对硅藻进行形态特征观察，附有光镜和电镜照片。
第二章 样地概况
福建省地处中国东南沿海，海岸线总长近4000 km，居全国第二，海岸线曲折，形成了众多的天然港湾，分布着大小不同的潮滩，其中包括许多发育良好的沙质海岸，自北向南，从宁德市到漳州市均有分布。我们选择了具有代表性的8个沙滩，对其中的硅藻进行研究，具体概况如下所述。
1.宁德大京沙滩
宁德市霞浦县位于福建省东北部，北纬26°25′～27°07′、东经119°46′～120°26′，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温18.6℃，年平均降水量1100～1800 mm。宁德市的海岸线在福建省各地区中是*长的，霞浦县又是宁德市海岸线*长的县。大京沙滩位于霞浦县长春镇东南部，东冲半岛近陆端，沙滩长3 km，宽200 m。潮汐属正规半日潮，平均潮差为4.32 m，*大潮差为7.07 m，属强潮海区（图2-1）。
图2-1 宁德大京沙滩
2.福州长乐沙滩
福州市长乐区位于福建省东北部，闽江口南岸，北纬25°47′～25°50′、东经119°36′～119°37′，属南亚热带海洋性季风气候，年平均气温19.8℃，多年平均降水量1382.3 mm。长乐沙滩位于福建省福州市长乐区东南部的江田镇海岸，有长8 km、宽400 m的宽阔海滩，沙细坡缓。潮汐类型为正规半日潮，平均潮差为4.46 m，*大潮差为7.04 m，属强潮海区（图2-2）。
图2-2 福州长乐沙滩
3.平潭龙凤头沙滩
平潭岛是中国第五大岛、福建省第一大岛，地处中国东南沿海，位于福建省平潭县境内，北纬25°15′～25°45′、东经119°32′～120°10′。平潭岛属亚热带海洋性季风气候，年平均气温19.6℃，年平均降水量1172 mm。龙凤头海滨浴场位于福建平潭岛南隅，海滩宽500 m，连绵9.5 km长，坡度仅2.2°，海域平均潮差4.31 m（图2-3）。
图2-3 平潭龙凤头沙滩
4.莆田湄洲湾沙滩
莆田湄洲岛位于福建省沿海中部，湄洲湾口，距离莆田市中心东南42 km，距大陆仅1.82海里 a，北纬25°01′～25°06′、东经119°06′～119°09′，是莆田市第二大岛。全岛地形狭长，南北两头高，中间低平。湄洲岛属典型的南亚热带海洋性季风气候，年平均气温为20℃，年平均降水量约为1240.9 mm。湄洲湾沙滩位于湄洲岛西南端，是岛上*长、*大的沙滩，长3 km，宽300～500 m，坡度5°，滩平坡缓，沙细如面。潮汐属正规半日潮，*大潮差为6.61 m，平均潮差为4.72 m，*小潮差为2.65 m（图2-4）。
图2-4 莆田湄洲湾沙滩
5.泉州崇武西沙湾沙滩
泉州市惠安县地处福建省东南沿海突出部，泉州市东北部，介于泉州湾和湄洲湾之间，地理坐标为北纬24°49′～25°07′、东经118°37′～119°05′，东临台湾海峡，北临泉港区，南隔泉州湾与晋江市、石狮市相望。全县海域面积1725 km2，海岸线长129 km。崇武属南亚热带海洋性季风气候，平均气温19.9℃，年平均降水量1120 mm。西沙湾位于福建省泉州市崇武—秀涂海岸东段，东接崇武闽台贸易码头，西连东石礁。区域岸线长约5 km，湾外*大水深16 m。该岸段具有丰富的地形地貌，海岸呈天然岬湾形态，有开放式海湾，又有典型的岬角，沙滩岸长1.3 km，湾外有白起礁和龟屿，湾内主要是混合浪。潮汐属正规半日潮，*大潮差为6.68 m，*小潮差为1.85 m，平均潮差为4.27 m（图2-5）。
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