莆田近岸海域污損生物群落結(jié)構(gòu)及其時(shí)空格局

彭 亞，李 眾，林和山，劉 坤，黃雅琴，林俊輝，何雪寶，牟劍鋒，張舒怡，馬 麗，王建軍

(1.長(zhǎng)江三峽集團(tuán)福建能源投資有限公司，福建 福州 350003;2.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

海洋污損生物能對(duì)船舶[1]、海中儀器設(shè)備[2]、油氣鉆井平臺(tái)[3]和水產(chǎn)養(yǎng)殖[4]產(chǎn)生嚴(yán)重影響，特別是隨著航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展和海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)力度的日益增加，海洋生物污損問題變得日益常見。因此，應(yīng)高度重視海洋污損生物的危害性，開展污損生物生態(tài)調(diào)查。

莆田近岸海域氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮詺夂?，全年最高氣?5 ℃，最低氣溫2 ℃，年平均氣溫19.2 ℃，風(fēng)能資源豐富，海水理化因子穩(wěn)定，水流湍急，水質(zhì)清新，水溫適中。獨(dú)特的自然環(huán)境加之有豐富的餌料，極其適宜魚類飼養(yǎng)，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)魚類產(chǎn)區(qū)之一。近年來，許多科研工作者在東海海域進(jìn)行了大量船舶、浮標(biāo)、碼頭以及養(yǎng)殖網(wǎng)箱等設(shè)施的生物污損調(diào)查，其中包括東山灣[5]、泉州灣[6]、廈門港[7]、閩江口[8]、沙埕港[9]、湄洲灣[10]和寧德近岸海域[11]等，但關(guān)于莆田近岸海域污損生物的研究甚少。因此，本研究利用掛板試驗(yàn)，了解該海域污損生物群落結(jié)構(gòu)及其附著特點(diǎn)，并與東海其他沿岸港灣進(jìn)行比較，為生產(chǎn)部門開展防除工作提供依據(jù)，也可為海洋污損生物的科學(xué)研究積累數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

于2017年6月至2018年5月在莆田近岸海域(25.269 8°N，119.374 1°E)進(jìn)行污損生物周年掛板試驗(yàn)(圖1)，水深約為15 m，采用160 mm×160 mm×20 mm(厚度)的混凝土試板，試板分左右兩面，分A、B兩個(gè)平行組掛放。季板[春季板(3—5月)、夏季板(6—8月)、秋季板(9—11月)和冬季板(12月至翌年2月)]、半年板[上半年板(12月至翌年5月)和下半年板(6—11月)]和周年板(6月至翌年5月)的收放周期分別按每季、每半年和一年進(jìn)行。每組試板均分成表層和底層兩層掛放，試板面與海面垂直，表層試板上沿與水面齊平，底層試板置于水深5 m。全年共回收試板26塊，回收率為93%。標(biāo)本處理及室內(nèi)分析和資料整理均按《海洋調(diào)查規(guī)范》[12]要求進(jìn)行。

圖1 莆田近岸海域污損生物掛板試驗(yàn)點(diǎn)位置示意圖

采用相對(duì)重要性指數(shù)(IRI)進(jìn)行群落優(yōu)勢(shì)種分析，公式如下：

IRI=(W+N)×F×104

(1)

式(1)中：W為某一種類的濕重占總濕重的百分比，N為某一種類的豐度占總豐度的百分比，F(xiàn)為該種類的出現(xiàn)頻率。

采用Primer 6.0進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)和Bray-Curtis相似性分析，圖表繪制使用ArcGIS 10.3。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成及優(yōu)勢(shì)種

經(jīng)過1 a的掛板試驗(yàn)，在莆田近岸海域共回收水泥試板26塊，其中季板16塊，半年板8塊，周年板2塊。共記錄大型污損生物11門94種，其中環(huán)節(jié)動(dòng)物30種、節(jié)肢動(dòng)物27種、軟體動(dòng)物16種，三者構(gòu)成該海域污損生物的主要優(yōu)勢(shì)類群；另外還有藻類4種、刺胞動(dòng)物5種、扁形動(dòng)物2種、紐形動(dòng)物2種、苔蘚動(dòng)物3種、棘皮動(dòng)物4種和脊索動(dòng)物1種。

綜合出現(xiàn)頻率、附著密度和濕重，翡翠貽貝(Pernaviridis)和網(wǎng)紋藤壺(Amphibalanusreticulatus)在該海域污損生物群落中處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，其IRI值分別為3 238和3 188，其他優(yōu)勢(shì)種還有刺胞動(dòng)物中胚花筒螅(Ectopleuracrocea)、太平洋側(cè)花?？?Anthopleuranigrescens)、側(cè)花?？?Anthopleurasp.)，環(huán)節(jié)動(dòng)物細(xì)毛背鱗蟲(Lepidonotustenuisetosus)，軟體動(dòng)物福建牡蠣(Magallanaangulata)，節(jié)肢動(dòng)物三角藤壺(Balanustrigonus)、加爾板鉤蝦(Stenothoegallensis)、鐮形葉鉤蝦(Jassafalacata)、長(zhǎng)鰓麥桿蟲(Caprellaequilibra)、角突麥桿蟲(Caprellascaura)，苔蘚動(dòng)物大室別藻苔蟲(Biflustragrandicella)等(表1)。

表1 莆田近岸海域污損生物的主要優(yōu)勢(shì)種

續(xù)表1

注：“—”表示沒有數(shù)據(jù)。

2.2 表層附著量

2.2.1 附著厚度 季板中，四季間的平均附著厚度差異不大，介于16～22 mm之間；上半年的附著厚度[(23±9)mm]略高于下半年[(18±2)mm]；周年板的平均附著厚度為(38±1)mm(表2)。

2.2.2 覆蓋面積 季季板中，僅冬季的覆蓋面積(53%±10%)未達(dá)百分百，其余季節(jié)的覆蓋面積均達(dá)百分百；半年板和周年板的覆蓋面積也均達(dá)百分百(表2)。

2.2.3 附著密度 季板中，春季的平均附著密度最高，可高達(dá)(51 913±15 919)ind./m2，冬季最低，為(3 438±1 370)ind./m2；上半年的附著密度[(61 043±18 975)ind./m2]高于下半年附著密度[(13 675±7 099)ind./m2]；周年板的附著密度高達(dá)(57 525±16 794)ind./m2(表2)。

2.2.4 附著濕重 季板中，夏季的平均附著濕重最高，可達(dá)(9 988.3±1 403.9)g/m2，冬季的附著濕重最低，為(192.4±27.7)g/m2；下半年的附著濕重[(7 711.3±2 527.5)g/m2]明顯高于上半年的附著濕重[(858.5±148.4)g/m2]；周年板的附著濕重為(63 462.5±8 396.9)g/m2；節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物和刺胞動(dòng)物為最主要的濕重貢獻(xiàn)類群(表2)。

表2 莆田近岸海域表層污損生物的數(shù)量組成

2.3 底層附著量

2.3.1 附著厚度 季板中，春、夏、秋、冬季的平均附著厚度差異不大，介于18～25 mm之間；上、下半年平均附著厚度的差異也不大，介于19～22 mm之間；周年板的平均附著厚度為(24±2)mm(表3)。

2.3.2 覆蓋面積 季板中，僅冬季的覆蓋面積(48%±17%)未達(dá)百分百，其余季節(jié)的覆蓋面積均達(dá)百分百；半年板和周年板的覆蓋面積也均達(dá)百分百(表3)。

2.3.3 附著密度 季板中，春季的平均附著密度最高，可達(dá)(65 713±29 285)ind./m2，冬季的最低，為(2 725±1 969)ind./m2；上半年的附著密度[(55 400±27 724)ind./m2]遠(yuǎn)高于下半年[(8 300±1 747)ind./m2]；周年板的附著密度高達(dá)(45 900±2 192)ind./m2(表3)。

2.3.4 附著濕重 季板中，夏季的平均附著濕重最高，可達(dá)(9 514.8±2 113.4)g/m2，冬季的附著濕重最低，為(142.6±29.9)g/m2；下半年的附著濕重[(9 574.0±2 094.5)g/m2]明顯高于上半年[(791.9±303.7)g/m2]；周年板的附著濕重為(45 125.0±1 096.0)g/m2；節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物、刺胞動(dòng)物和苔蘚動(dòng)物為最主要的濕重貢獻(xiàn)類群(表3)。

表3 莆田近岸海域底層污損生物的數(shù)量組成

2.4 群落的季節(jié)變化

莆田近岸海域污損生物群落主要種的附著季節(jié)如圖2所示。依據(jù)Bray-curtis 相似性聚類分析(圖3)，可將該海域污損生物劃分為以下4種群落類型：群落I：側(cè)花海葵-細(xì)毛背鱗蟲-翡翠貽貝-福建牡蠣-網(wǎng)紋藤壺-鋸額豆瓷蟹群落，其中網(wǎng)紋藤壺和翡翠貽貝為最主要的優(yōu)勢(shì)種類；群落II：太平洋側(cè)花海葵-海鱗蟲-福建牡蠣-翡翠貽貝-網(wǎng)紋藤壺-光輝圓扇蟹群落，其中翡翠貽貝為最主要的優(yōu)勢(shì)種；群落III：中胚花筒螅-鐮形葉鉤蝦-加爾板鉤蝦-長(zhǎng)鰓麥桿蟲群落，以中胚花筒螅和長(zhǎng)鰓麥桿蟲為主；群落IV：中胚花筒螅-福建牡蠣-三角藤壺-加爾板鉤蝦-長(zhǎng)鰓麥桿蟲-大室別藻苔蟲群落，種類組成極為豐富。

圖2 莆田近岸海域污損生物群落主要種的附著季節(jié)

圖3 莆田近岸海域污損生物群落Bray-Curtis相似性聚類分析

2.5 討論

2.5.1 莆田近岸海域污損生物群落特征 莆田近岸海域氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮詺夂?，海水理化因子穩(wěn)定，海域水流湍急，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，污損生物生物量較大，污損生物群落類型屬于典型的亞熱帶內(nèi)灣群落，在所鑒定的11門94種污損生物中，節(jié)肢動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物和軟體動(dòng)物為最主要的優(yōu)勢(shì)類群，主要種類有翡翠貽貝、網(wǎng)紋藤壺、中胚花筒螅、太平洋側(cè)花?？?、側(cè)花?？⒓?xì)毛背鱗蟲，福建牡蠣、三角藤壺、加爾板鉤蝦、鐮形葉鉤蝦、長(zhǎng)鰓麥桿蟲、角突麥桿蟲，苔蘚動(dòng)物大室別藻苔蟲等。其中網(wǎng)紋藤壺廣泛分布于熱帶和亞熱帶海域，是東海近岸養(yǎng)殖貝類和港灣的主要污損生物之一[13]。太平洋側(cè)花?？?、長(zhǎng)鰓麥稈蟲、加爾板鉤蝦和鐮形葉鉤蝦廣泛分布于我國(guó)的各個(gè)海區(qū)，也是海灣和港口的主要防污對(duì)象。中胚花筒螅是東海冬春季節(jié)污損生物的優(yōu)勢(shì)種。

該海域污損生物劃分為4種群落類型：群落I適宜炎熱的氣候條件，種類組成豐富，附著強(qiáng)度大，其中網(wǎng)紋藤壺和翡翠貽貝為最主要的優(yōu)勢(shì)種類；群落II適宜涼爽的秋季，以固著生活的種類為主，其中翡翠貽貝為最主要的優(yōu)勢(shì)種；群落III適宜寒冷的冬季，附著強(qiáng)度不大，附著種類較少，以中胚花筒螅和長(zhǎng)鰓麥桿蟲為主；群落IV適宜涼爽的春季，種類組成極為豐富，附著強(qiáng)度較大。

2.5.2 與興化灣污損生物比較 莆田近岸海域夏季底層板的附著生物量可達(dá)9 514.8 g/m2，附著強(qiáng)度在中國(guó)港灣污損生物中屬于2級(jí)[14]，略高于興化灣(8 742.1 g/m2)[15]；優(yōu)勢(shì)種組成類似，最主要優(yōu)勢(shì)種均為網(wǎng)紋紋藤壺，且均有三角藤壺的附著，這表明兩個(gè)海域海水理化因子差別不大，兩個(gè)海域污損生物群落均具有部分外海高鹽性質(zhì)。

2.5.3 功能群及生活方式 在莆田近岸海域污損生物種類中，不同生物類別的生活方式和附著機(jī)理也有所差別。固著生活類型是該污損生物群落的主體，在季板、半年板和年板3種類型的掛板中都占有很高的比例，其中水螅類在12月至翌年2月份的生物量占比中起主導(dǎo)地位，6—8月份生物量占比則是甲殼類占很高比例，網(wǎng)紋藤壺是固著生活類型主要代表種，與此生活方式相對(duì)應(yīng)的功能群一般為初級(jí)生產(chǎn)者或懸浮物食者，在該海區(qū)污損生物中懸浮物食者占主導(dǎo)地位。附著生活類型的代表主要有?？①O貝某些種類，此類生物也可成為污損生物群落的主體，多以懸浮物食者為主，也可是肉食動(dòng)物，如貽貝在3—5月份的生物量占比中起主導(dǎo)地位?；顒?dòng)性生活類型不會(huì)成為污損群落的主體，但有時(shí)附著數(shù)量巨大，如長(zhǎng)鰓麥桿蟲在春季的表層板附著生物量很大，這種生活類型的生物食性也較為廣泛。

2.5.4 與環(huán)境因子的關(guān)系 污損生物群落個(gè)體間因附著空間和食物競(jìng)爭(zhēng)而存在著相互依存或互相制約的關(guān)系，又依照對(duì)環(huán)境因子的適應(yīng)性而存在著一定的時(shí)空分布規(guī)律。溫度是決定污損生物地理分布最主要的外界環(huán)境因素。莆田近岸海域污損生物的種類組成以近岸暖水種為主，網(wǎng)紋藤壺處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位；但未發(fā)現(xiàn)紅巨藤壺(Megabalanusrosa)等種類，這可能與該海域環(huán)境特點(diǎn)有關(guān)。對(duì)鹽度的適應(yīng)是海洋生物最基本的生理特點(diǎn)，污損生物也不例外。不同鹽度海區(qū)的污損生物群落的優(yōu)勢(shì)種及種類組成有很大的差別。莆田近岸海域鹽度高，水文環(huán)境較穩(wěn)定，情況類似于東海近岸港灣的廈門港、東山灣和泉州灣，所以優(yōu)勢(shì)種及種類組成也相似，但有別于有淡水注入的閩江口，也不同于高鹽的嵊山、南麂、平潭海域[16]。溫度和鹽度影響污損生物的水平分布，而水體透明度及光照是影響污損生物垂直分布重要的外界環(huán)境因素，根據(jù)研究表明，水體透明度降低會(huì)減弱水下光照和降低初級(jí)生產(chǎn)力[17]，該海區(qū)水體較渾濁，光只能照射到表層，因此藻類只能在表層試板上附著，且附著量不高。

3 結(jié)論

莆田近岸海域共記錄大型污損生物11門94種，其中環(huán)節(jié)動(dòng)物30種、節(jié)肢動(dòng)物27種、軟體動(dòng)物16種、藻類4種、刺胞動(dòng)物5種、扁形動(dòng)物2種、紐形動(dòng)物2種、苔蘚動(dòng)物3種、棘皮動(dòng)物4種和脊索動(dòng)物1種。優(yōu)勢(shì)種突出，主要種類有翡翠貽貝、網(wǎng)紋藤壺、中胚花筒螅、太平洋側(cè)花海葵、側(cè)花海葵、細(xì)毛背鱗蟲、福建牡蠣、三角藤壺、加爾板鉤蝦、鐮形葉鉤蝦、長(zhǎng)鰓麥桿蟲、角突麥桿蟲及苔蘚動(dòng)物大室別藻苔蟲等。固著生活類型的懸浮物食者是污損生物群落的主體，附著盛期在3—8月份，而冬春季節(jié)有大量的中胚花筒螅附著。