潿洲島珊瑚礁系統(tǒng)特征及臺(tái)風(fēng)對(duì)其影響

李邢凡 曹超 蔡鋒

摘要：文章通過(guò)對(duì)潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)近20年的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的梳理，結(jié)合前人研究，分析潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)、生態(tài)和地貌特征以及極端天氣過(guò)程（臺(tái)風(fēng)和暴雨）對(duì)其的影響。結(jié)果顯示，潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)、生態(tài)和地貌現(xiàn)狀均健康良好，適宜珊瑚礁的生長(zhǎng)發(fā)育，但總體呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)。極端天氣過(guò)程的影響會(huì)給潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成短時(shí)間內(nèi)的毀滅性打擊。隨著人類活動(dòng)的加劇，潿洲島珊瑚礁生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所降低，應(yīng)引起足夠的重視。對(duì)潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和研究，不僅可以為保護(hù)和開(kāi)發(fā)管理海島珊瑚礁提供科學(xué)支撐，也為驗(yàn)證達(dá)爾文的環(huán)礁成因?qū)W說(shuō)提供第一手資料。

關(guān)鍵詞：潿洲島;珊瑚礁;環(huán)境特征;臺(tái)風(fēng);影響

中圖分類號(hào)：P76文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005-9857（2019）11-0049-04

Coral Reef System Characteristic and Typhoon Influence in Weizhou Island

LI Xingfan1，CAO Chao2，CAI Feng2

（1South China Sea Bureau，Ministry of Natural Resources，Guangzhou 510310，China;2Third Institute of Oceanography，Ministry of Natural Resources，Xiamen 361005，China）

Abstract：By combing the environmental monitoring data of Weizhou island coral reef ecosystem in the past 20 years and combining with previous studies，this paper analyzed the influence of water quality，ecological and geomorphological characteristics and extreme weather process （typhoon and rainstorm） on the reef ecosystem of Weizhou island.The results showed that the water quality，ecology and physiognomy of the reef ecosystem in Weizhou island were healthy and suitable for the growth and development of the reef，but the trend of decline was generally observed.The impact of extreme weather processes can cause devastating damage to the reef ecosystem in Weizhou island in a short period of time.With the aggravation of human activities，Weizhou island reef ecological environment quality has been reduced，which should be paid enough attention.The longterm monitoring and study of Weizhou island coral reef ecosystem can not only provide scientific support for island coral reef protection and development management，but also provide firsthand information for verifying Darwin′s atoll genetic theory.

Key words：Weizhou island，Coral reef，Environmental characteristic，Typhoon，Influence

0引言

眾所周知，珊瑚礁是石珊瑚目動(dòng)物——物珊瑚蟲碳酸鈣化的骨骼在數(shù)百年至數(shù)千年的生長(zhǎng)過(guò)程中堆積形成的一種結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)在淺海中生存，但深海中也有發(fā)現(xiàn)（紅珊瑚）。珊瑚礁不僅自身生態(tài)系統(tǒng)多姿多彩，也為許多動(dòng)植物（魚類、棘皮動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物等）提供生活環(huán)境。珊瑚礁的形成過(guò)程對(duì)水深、光照、水溫和鹽度等條件要求非常嚴(yán)格，對(duì)人類活動(dòng)的肆意破壞也極度敏感。其中，高緯度地區(qū)珊瑚礁海域冬季的大幅度降溫和低溫事件;臺(tái)風(fēng)極端降水帶來(lái)的鹽度和水溫驟降;人類活動(dòng)帶來(lái)的海水富營(yíng)養(yǎng)化、海岸侵蝕造成沉積物和懸浮物濃度增加、旅游觀光、潛水活動(dòng)的直接干擾等，都直接或間接威脅著珊瑚生存和惡化珊瑚礁的生態(tài)系統(tǒng)。

潿洲島緯度21°，其海島環(huán)礁屬高緯度珊瑚礁。隨著海島旅游開(kāi)發(fā)與日俱增，人類活動(dòng)對(duì)珊瑚礁環(huán)境系統(tǒng)（水質(zhì)、生態(tài)、地貌）的影響巨大。同時(shí)，潿洲島是我國(guó)最年輕的火山島（最近一次噴發(fā)約4萬(wàn)年前），潿洲島珊瑚礁發(fā)育其上，為驗(yàn)證達(dá)爾文的環(huán)礁成因?qū)W說(shuō)提供了理想場(chǎng)所[1]。因此，對(duì)潿洲島珊瑚礁生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的研究，不僅可以為保護(hù)和開(kāi)發(fā)管理海島珊瑚礁提供科學(xué)支撐，也為驗(yàn)證達(dá)爾文的環(huán)礁成因?qū)W說(shuō)提供第一手資料。

1研究區(qū)概況

成立于2013年的潿洲島珊瑚礁海洋公園（國(guó)家級(jí)），是全國(guó)首批的10個(gè)海洋公園（國(guó)家級(jí)）之一。隸屬?gòu)V西壯族自治區(qū)北海市潿洲島管理委員會(huì)，總面積約2 500 hm2，其中重點(diǎn)保護(hù)區(qū)約1 300 hm2，適度利用區(qū)1 200 hm2[2-3]，主要分布在潿洲島的東面、北面和西南面，是我國(guó)高緯度地區(qū)為數(shù)不多的珊瑚礁（岸礁和環(huán)礁）系統(tǒng)。

目前，潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)已探明和鑒定的珊瑚分屬23個(gè)屬科、45個(gè)種類以及多種礁棲魚類和軟體動(dòng)物。該系統(tǒng)海水鹽度約為318、溫度約為246℃、海水透明度為35～102 m，常年表層水流向?yàn)镋S—WN。上述水文氣象條件為珊瑚生長(zhǎng)、繁殖、發(fā)育等提供了良好的環(huán)境基礎(chǔ)[1，4]。潿洲島發(fā)育珊瑚礁的海岸帶，其東部和西南部是礁石基底、北部和東南部為砂質(zhì)基底?；鶐r、礁石及礫石等硬質(zhì)基底有利于珊瑚的附著，而較為松軟的砂質(zhì)基底珊瑚礁發(fā)育較少[1]。

從潿洲島珊瑚礁活珊瑚的覆蓋度可以看出，在過(guò)去幾十年間，珊瑚礁正處于急劇退化的狀態(tài)[1]。岸礁的珊瑚種群由原來(lái)的主要分布在WS、ES和EN逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閃N和ES，特別是WS地區(qū)尤為明顯[1，4]。近些年，隨著潿洲島旅游、石化基地和基礎(chǔ)建設(shè)的開(kāi)發(fā)，過(guò)度捕撈、油污污染、水下構(gòu)筑物建設(shè)以及極端天氣頻發(fā)對(duì)岸礁珊瑚造成極度破壞[1]，與我國(guó)南海地區(qū)的珊瑚礁所受壓力狀況基本一致。

2環(huán)境特征

潿洲島珊瑚礁位于熱帶北緣，基底為火成巖（火山巖）。表征潿洲島珊瑚礁系統(tǒng)發(fā)育優(yōu)劣主要集中在水環(huán)境（水文和水質(zhì)）、生態(tài)環(huán)境（生態(tài)種群）和地質(zhì)環(huán)境（沉積地貌）等方面[1]。

21水環(huán)境特征

2000—2018年，國(guó)內(nèi)大量學(xué)者和國(guó)家海洋局北海海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)及其周邊海域的氣象、水文、水質(zhì)、沉積物開(kāi)展多期次調(diào)查與監(jiān)測(cè)[1]?？傮w來(lái)看，潿洲島珊瑚礁公園環(huán)境良好，適合珊瑚礁的生長(zhǎng)發(fā)育，但隨著人類活動(dòng)的加劇，潿洲島珊瑚礁公園生態(tài)環(huán)境質(zhì)量所有降低，應(yīng)引起足夠的重視。

近年來(lái)，潿洲島海水日平均溫度快速上升，與全球氣候變暖呈準(zhǔn)同步變化趨勢(shì)，臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端氣候事件的增加，導(dǎo)致其珊瑚生長(zhǎng)率的下降[1]。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，潿洲島已有4個(gè)夏季和1個(gè)冬季分別出現(xiàn)熱白化和冷白化現(xiàn)象[1]。但短期內(nèi)海平面的上升（約10 cm30 a）不會(huì)對(duì)潿洲島的珊瑚礁造成毀滅性破壞[1]。

通過(guò)對(duì)潿洲島珊瑚礁系統(tǒng)水體的鹽度、pH值、溶解氧、濁度、透明度等核心參數(shù)的監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示其海水水質(zhì)大部分年份符合國(guó)家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，偶爾會(huì)受極端天氣和人為污染，海水水質(zhì)短期內(nèi)為二類水質(zhì)，但均不會(huì)威脅珊瑚生長(zhǎng)，水質(zhì)條件在可控范圍內(nèi)[1]，石油類和重金屬的含量均無(wú)超標(biāo)現(xiàn)象，底質(zhì)環(huán)境也無(wú)污染，對(duì)珊瑚鈣化無(wú)不良影響。生源要素和營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游動(dòng)物影響較小，可能對(duì)浮游植物在種群數(shù)量和種類上有一定影響[1，5]。

22生態(tài)環(huán)境特征

潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)主要產(chǎn)出角蜂巢珊瑚屬（Favites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）、蜂巢珊瑚科（Faviidae）和鹿角珊瑚科（Acroporidae）等軟珊瑚以及軟體動(dòng)物、海綿等喜礁伴生生物[1，6]。2005年，共鑒定石珊瑚12科21屬34種;2009年，共鑒定珊瑚20科25屬31種，并發(fā)現(xiàn)魚類、無(wú)脊椎動(dòng)物的生態(tài)指標(biāo)呈逐步降低的狀態(tài);2011年，以馬尾藻和囊藻為主的藻類覆蓋度約為30%，出現(xiàn)率為88%，蝴蝶魚、長(zhǎng)刺海膽等礁棲魚類和無(wú)脊椎動(dòng)物出現(xiàn)頻度降低[1]。2015年，對(duì)潿洲島珊瑚礁進(jìn)行大規(guī)模生態(tài)調(diào)查，共鑒定珊瑚26個(gè)屬科、43個(gè)種類。潿洲島造礁石珊瑚和活珊瑚覆蓋度都正在減少，生物多樣性很低，珊瑚礁逐步退化[1，6]。

23地質(zhì)環(huán)境特征

潿洲島全新世以來(lái)一直處于不斷抬升的狀態(tài)，受NW―SE向斷裂的影響，地形呈南高北低[1，7]。6 500年前，在潿洲島北部后背塘、西牛角坑岸外首先發(fā)育形成造礁珊瑚，4 000年前，相繼在其東部海岸橫嶺一帶發(fā)育形成珊瑚礁[1，6，8-9]。潿洲島珊瑚礁區(qū)岸礁發(fā)育分為3個(gè)階段，分別為雛形期岸礁、幼年期岸礁和成年早期岸礁，其對(duì)應(yīng)的海岸類型分別為海蝕型海岸、過(guò)渡型海岸和堆積型海岸[1]。

潿洲島珊瑚礁由海向陸的生物地貌類型分別為外礁坪、礁坪、海灘和沙堤，珊瑚礁坪又分為內(nèi)礁坪、中礁坪、外礁坪和礁前帶，其中發(fā)育有枝狀珊瑚、塊狀珊瑚和柳珊瑚[1，6，9]。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)潿洲島多條海岸地形剖面監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)潿洲島岸礁系統(tǒng)的海岸帶岸線遭受侵蝕，西南部和東部侵蝕最為嚴(yán)重，后蝕每年達(dá)20 cm，西南部下蝕可達(dá)15 cm，正北部和南灣岸線侵蝕程度較小[1，7，10]。

3臺(tái)風(fēng)對(duì)珊瑚礁的影響

近年來(lái)，潿洲島珊瑚礁公園環(huán)境從氣象、水質(zhì)、生態(tài)和地質(zhì)等方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)不容樂(lè)觀的生態(tài)系統(tǒng)衰退現(xiàn)象，但若無(wú)人類活動(dòng)加劇的破壞，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)總體發(fā)育良好，形勢(shì)可控。然而，極端天氣過(guò)程的影響卻會(huì)給潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成短時(shí)間內(nèi)的毀滅性打擊。本研究通過(guò)分析201409號(hào)威馬遜（12級(jí)）、201415號(hào)海鷗（13級(jí)）、201621號(hào)莎莉嘉（10級(jí)）和201816號(hào)貝碧嘉（8級(jí)）等4次臺(tái)風(fēng)前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)珊瑚礁系統(tǒng)的水質(zhì)、生態(tài)和地貌具有顯著變化。

31對(duì)水質(zhì)的影響

COD、PO-4-P、NO-3-N、NO-2-N、SiO-3-Si的含量臺(tái)風(fēng)后高于臺(tái)風(fēng)前，pH值在臺(tái)風(fēng)前、后沒(méi)有明顯的變化，臺(tái)風(fēng)后無(wú)機(jī)氮大部測(cè)站位超標(biāo)，部分測(cè)站的無(wú)機(jī)磷含量也超標(biāo)，在臺(tái)風(fēng)前有30%的測(cè)站溶解氧超標(biāo)，在臺(tái)風(fēng)后溶解氧卻無(wú)一超標(biāo)。

受臺(tái)風(fēng)引起的大浪和風(fēng)暴流的雙重作用。一方面，珊瑚礁底層沉降物被大浪掀起促使上下水層的交換，底部富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充實(shí)進(jìn)入表層水，造成表層水體的相對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化;同時(shí)，風(fēng)暴流與強(qiáng)烈的流速使沉積物再懸浮，再懸浮沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)一類的污染物溶解于水體，雙重作用造成水體短期富營(yíng)養(yǎng)化和輕微污染[11]。伴隨著臺(tái)風(fēng)而來(lái)的暴雨也將陸源污染物通過(guò)地表徑流搬運(yùn)到海域，PO-4-P、NO-3-N、NO-2-N、SiO-3-Si的含量，臺(tái)風(fēng)后高于臺(tái)風(fēng)前[11]。另一方面，強(qiáng)烈的水交換作用，對(duì)某些污染物的自凈起一定作用，使高、低溶解氧的海水充分的混合交換，同時(shí)，空氣中的氧氣快速補(bǔ)充進(jìn)入表層海水，使海水溶解氧在臺(tái)風(fēng)后比臺(tái)風(fēng)前高，而風(fēng)暴流對(duì)海水強(qiáng)烈的混合，使pH值在臺(tái)風(fēng)前、后變化不明顯[11]。臺(tái)風(fēng)后的水質(zhì)變化能維持很長(zhǎng)時(shí)間。

32對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響

臺(tái)風(fēng)伴隨著極端降水，造成珊瑚礁海岸侵蝕，沖蝕物質(zhì)致使海水懸浮體和沉積物增加，造成海灣淤積。在風(fēng)營(yíng)力和沿岸流的作用下，珊瑚礁海域的懸浮體濃度增加，造成海水透明度降低、濁度增加，影響共生藻類的光合作用，致使珊瑚生長(zhǎng)緩慢或死亡[1，12]。臺(tái)風(fēng)過(guò)后，許多珊瑚已經(jīng)顯出了漂白的跡象，大多數(shù)珊瑚被埋沒(méi)了，最嚴(yán)重的一次臺(tái)風(fēng)，珊瑚死亡率超過(guò)50%。

研究表明，珊瑚礁白化和褪色，與珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的河流注入量、離河口的遠(yuǎn)近以及生長(zhǎng)深度有著密切的關(guān)系[13]。越靠近河口和深度增加，褪色也增加。在暴風(fēng)雨后短期內(nèi)出現(xiàn)大量黏土沉積物，黏土沉積物層較厚地區(qū)死亡和褪色珊瑚比例較高。因此，臺(tái)風(fēng)和暴雨帶來(lái)的泥沙直接覆蓋在珊瑚之上，抑制珊瑚的呼吸作用或?qū)е律汉魉劳觥?/p>

33對(duì)地質(zhì)地貌的影響

珊瑚礁系統(tǒng)對(duì)風(fēng)暴的影響主要受珊瑚礁的發(fā)育程度和海灘沙量的多寡，即珊瑚礁對(duì)海岸能量的消耗能力和海灘固有的緩沖能力所決定。研究發(fā)現(xiàn)，珊瑚礁礁坪越寬和活珊瑚覆蓋率越高，珊瑚礁遭受破壞程度越小，風(fēng)暴對(duì)其海岸海灘的形變（即海岸侵蝕程度）改變也越小，反之則越大[4，14]。然而，珊瑚礁系統(tǒng)獨(dú)特的環(huán)境特征對(duì)風(fēng)暴能量的消耗也起到了極大的作用。礁坪越寬，抗浪消能的作用越強(qiáng)，礁坪一旦被破壞變窄后，抗浪消能的能力減弱，對(duì)海灘產(chǎn)生侵蝕的影響加大[4，14]。臺(tái)風(fēng)對(duì)發(fā)育良好的珊瑚礁、礁內(nèi)潟湖和離岸陡坡基本不受影響[4，14]。

4結(jié)語(yǔ)

（1）潿洲島珊瑚礁公園的水質(zhì)、生態(tài)和地貌現(xiàn)狀顯示其珊瑚礁生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)良好，適合珊瑚礁的生長(zhǎng)發(fā)育，但總體呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)。極端天氣過(guò)程的影響會(huì)給潿洲島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成短時(shí)間內(nèi)的毀滅性打擊。隨著人類活動(dòng)的加劇，潿洲島珊瑚礁公園生態(tài)環(huán)境質(zhì)量所有降低，應(yīng)引起足夠的重視。

（2）近20多年來(lái)，在全球氣候變暖的大背景下高緯度的潿洲島珊瑚礁，造成南海珊瑚礁為適應(yīng)高溫而北向遷移。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)潿洲島珊瑚礁生態(tài)現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)和研究，對(duì)揭示達(dá)爾文的環(huán)礁成因?qū)W說(shuō)提供有利的佐證。

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