廣西潿洲島珊瑚礁物種生物多樣性研究

梁文，黎廣釗，范航清，農(nóng)華瓊，王欣

（廣西紅樹(shù)林研究中心，廣西 北海 536000）

廣西潿洲島珊瑚礁物種生物多樣性研究

梁文，黎廣釗，范航清，農(nóng)華瓊，王欣

（廣西紅樹(shù)林研究中心，廣西 北海 536000）

潿洲島石珊瑚在屬級(jí)組成中以角蜂巢珊瑚屬（Favites）、濱珊瑚屬（Porites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，在科級(jí)的組成上，以蜂巢珊瑚科（Faviidae）、濱珊瑚科（Poritidae）、鹿角珊瑚科（Acroporidae）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。西南部的主剖面 W2、東北部的W5的石珊瑚屬種最多，說(shuō)明了兩個(gè)剖面海域石珊瑚生物多樣性程度相對(duì)較高，這與潿洲島歷年來(lái)的珊瑚礁分布有關(guān)；潿洲島6條主剖面的多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)一致的規(guī)律：W5＞W(wǎng)2＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4，W2、W5多樣性指數(shù)相對(duì)較高；珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度（最大的重要值百分比）、優(yōu)勢(shì)屬重要值百分比之和分別與多樣性指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果表明，珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量對(duì)多樣性指數(shù)有促進(jìn)作用，珊瑚屬種數(shù)量對(duì)多樣性指數(shù)的貢獻(xiàn)率更大；Simpson多樣性指數(shù)(D)、Pielou均勻度指數(shù)(E)差異不顯著，Shannon-Wienner多樣性指數(shù)(H′)差異顯著；整個(gè)島區(qū)珊瑚屬種分布比較均勻。

潿洲島；珊瑚礁；物種多樣性

Abstract:In Weizhou Island,Favites,Porites and Montipora are superior species on genera level and Faviidae,Poritidae and Acroporidae are superior species on specie level of the coral community.Principal sections W2 in the southwest and W5 in the northeast enjoy the most coral species,which indicates that waters in these two principal sections has a comparatively greater bio-diversity in terms of coral reef species and it has a lot to do with the coral reef distribution in the island over the years.Coral diversity index from the six principal sections both show accordant rule:W5＞W(wǎng)2＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4.Coral diversity index from W2 and W5 are comparatively higher.Through concerning analysis of coral species number,superior species number,the relative dominance degree of superior species (the biggest importance value percentage),the sum of superior species importance value percentage between coral diversity index,it has been found that the number of coral reef species and the superior species is positive to coral diversity indexes with the number of coral reef species playing a greater role in this aspect.The Simpson and Pielou index of coral reef are non-significant.But the Shannon-Wienner index is significant,which indicates that coral reefs are distributed relatively evenly on the island.

Keywords:Weizhou Island；coral reef；species diversity

潿洲島是廣西沿岸海域中最大的島嶼，也是南海北部灣中最大的島嶼，位于廣西北海市沿岸南面濱外淺海，離大陸海岸直線(xiàn)距離48 km。該島地勢(shì)呈南高北低，一般海拔10～40 m，最高點(diǎn)位于南部西拱手海拔 78.96 m，自南向北緩緩傾斜，微有起伏，南北長(zhǎng)約7 km，東西寬約5.86 km,全島岸線(xiàn)長(zhǎng)26.43 km，陸域面積24.71 km2[1,2]。潿洲島珊瑚礁的研究相對(duì)較少，從上世紀(jì)60年代起，進(jìn)行過(guò)一些資源性調(diào)查，珊瑚礁多樣性的研究甚少，本文根據(jù)潿洲島的海底地形及參考以往歷史調(diào)查資料，沿岸海域布置斷面，調(diào)查珊瑚礁的種類(lèi)、分布狀況、覆蓋率、進(jìn)行多樣性特征分析等，為島區(qū)珊瑚礁生物多樣性研究的開(kāi)展、可持續(xù)保護(hù)管理提供新的資料。

1 研究方法

1.1 斷面布置

調(diào)查采用了截線(xiàn)樣條調(diào)查法、拍攝水下樣線(xiàn)錄像和水下特寫(xiě)照片，并進(jìn)行系統(tǒng)采樣。

調(diào)查斷面以垂直海岸方向布設(shè)6條主剖面，每條主剖面沿海岸平行方向布置2～3條長(zhǎng)100 m的觀(guān)測(cè)分?jǐn)嗝?，?0條(圖1)。調(diào)查分別在2007年 10－11月、2008年 4－5月開(kāi)展，通過(guò) GPS導(dǎo)航定位，在分?jǐn)嗝嫖恢貌荚O(shè)調(diào)查樣線(xiàn)。

圖1 潿洲島海域珊瑚岸礁地理位置和調(diào)查斷面圖Fig.1 Coral reef geographic location and investigation transects around Weizhou Island

1.2 珊瑚種群組成特征分析

活石珊瑚屬種通過(guò)分析水下特寫(xiě)照片和樣品微細(xì)結(jié)構(gòu)，主要參考鄒仁林編著的《中國(guó)動(dòng)物志－造礁石珊瑚》和陳乃觀(guān)等編著的《香港石珊瑚圖鑒》等珊瑚分類(lèi)學(xué)專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)的石珊瑚圖版及其骨骼微細(xì)結(jié)構(gòu)的描述[3,4]。

活石珊瑚的優(yōu)勢(shì)屬種通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)，分別計(jì)算斷面各屬種的相對(duì)多度(某個(gè)屬種的群落總數(shù)與群落所有屬種的群體數(shù)之比)、相對(duì)覆蓋度(某個(gè)屬種全部群體的覆蓋面積與群落所有群體的覆蓋面積之比)、相對(duì)頻度(某個(gè)屬種的頻度與所有屬種的頻度總和之比．其中頻度為一個(gè)屬種出現(xiàn)的樣方總數(shù)與調(diào)查樣方的總數(shù)比)和重要值(為以上3個(gè)指標(biāo)之和)[5-8]。

由于水下錄像判讀往往難以鑒定到種，錄像資料屬種的統(tǒng)計(jì)以屬和科為分類(lèi)單位相當(dāng)常見(jiàn)[5]，因此本文在錄像數(shù)據(jù)中把屬和科作為分類(lèi)單位進(jìn)行分析，應(yīng)用重要值計(jì)算方法，計(jì)算出島區(qū)的珊瑚優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。

1.3 珊瑚多樣性指數(shù)分析

種群多樣性指數(shù)用來(lái)分析生物多樣性，生物多樣性的研究方法和各種測(cè)度指數(shù)在國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)中多有記載[5-9]。本文的多樣性研究目的在于探討潿洲島珊瑚礁屬種數(shù)量，珊瑚礁屬種間在礁區(qū)生境競(jìng)爭(zhēng)共存反映的屬種分布豐富和均勻程度。而α多樣性是用于測(cè)量某一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物種類(lèi)數(shù)量以及生物種類(lèi)間相對(duì)多度的一種測(cè)量指標(biāo)，α多樣性反應(yīng)某一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物種間通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)資源或利用同種生境而產(chǎn)生的共存結(jié)果[9]。本文采用α多樣性指數(shù)中的 Shannon-Wienner指數(shù)（H′）、Simpson多樣性指數(shù)（D）和Pielou均勻度指數(shù)（E）：

以上多樣性指數(shù)在陸地生物群落研究中通常以種為測(cè)度單位，但在珊瑚生物群落研究中，由于水下取樣調(diào)查的困難，以屬和科等較高分類(lèi)階元為多樣性測(cè)度單位相當(dāng)常見(jiàn)[5]，考慮到生物分類(lèi)的等級(jí)特征，同時(shí)進(jìn)行種以上分類(lèi)階元為單位的多樣性測(cè)度是有必要的，有助于更全面的反映一個(gè)特定群落的物種多樣性特征[7,8]。本文把取樣數(shù)據(jù)中的種分別歸屬于對(duì)應(yīng)的屬應(yīng)用以上公式，測(cè)度了屬級(jí)的多樣性指數(shù)。

2 結(jié) 果

2.1 珊瑚種群組成特征

通過(guò)對(duì)調(diào)查斷面的影像資料的判讀，計(jì)算出主剖面每屬珊瑚的重要值和重要值百分比，說(shuō)明了潿洲島區(qū)各個(gè)主剖面位置的造礁石珊瑚種群在科、屬分類(lèi)階元水平上的組成和相對(duì)豐富度。在屬級(jí)組成中，整個(gè)島區(qū)角蜂巢珊瑚屬（Favites）、濱珊瑚屬（Porites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為25.8%、17.5%、15.1%，其余屬重要值百分比均低于 9%的有15屬，低于1%的有5屬，反映出島區(qū)石珊瑚種群屬級(jí)組成上的均勻度較高。在科級(jí)的組成上，蜂巢珊瑚科（Faviidae）、濱珊瑚科（Poritidae）、鹿角珊瑚科（Acroporidae）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其科級(jí)重要值百分比分別為41.8%、24.9%、16.2%，其余7個(gè)科的重要值百分比均低于9%（表1）。

表1 潿洲島造礁石珊瑚種群組成分析表Tab.1 Composition analysis of the Scleratinian coral community on Weizhou Island

島區(qū)的 6條主剖面分析顯示，各主剖面的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群分布各有差異，以西南部的 W2、東北部的W5的珊瑚屬種最多，均為8科13屬，其余主剖面屬種數(shù)量比較均衡。W1主剖面以濱珊瑚屬（Porites）、牡丹珊瑚屬（Pavona）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為42.2%、17.8%，其余均低于 12%的有 7屬；W2主剖面以濱珊瑚屬（Porites）、角蜂巢珊瑚屬（Favites）、扁腦珊瑚屬（Platygyra）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為32.6%、17.1%、13.9%，其余均低于10%的有 10屬；W3主剖面以角蜂巢珊瑚屬（Favites）、濱珊瑚屬（Porites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為39.2%、15.9%、13.3%，其余均低于11%的有6屬；W4主剖面以角蜂巢珊瑚屬（Favites）、蜂巢珊瑚屬（Favia）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為 45.7%、14.5%，其余均低于 11%的有9屬；W5主剖面以角蜂巢珊瑚屬（Favites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）、牡丹珊瑚屬（Pavona）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為22.7%、21.5%、15.6%，其余均低于8%的有10屬；W6主剖面以角蜂巢珊瑚屬（Favites）、薔薇珊瑚屬（Montipora）為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，其屬級(jí)重要值百分比分別為29.1%、26.6%，其余均低于11%的有8屬。

6條剖面優(yōu)勢(shì)屬種組成、優(yōu)勢(shì)程度較相近，屬種分布顯示較為均衡。

2.2 珊瑚礁多樣性現(xiàn)狀

從表2、圖2數(shù)據(jù)可以看到，多樣性指數(shù)H′、D和均勻度指數(shù)E均以下的規(guī)律：潿洲島6條主剖面均呈現(xiàn)出一致的大小排序：W5＞W(wǎng)2＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4，其中，W2、W5 多樣性指數(shù)H′、D均勻度指數(shù)E均偏高、多樣性指數(shù)H′值出現(xiàn)明顯的高值；3個(gè)多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)一致，D、E值變化不大。

表2 潿洲島石珊瑚生物多樣性指數(shù)分析表Tab.2 Value of coral diversity index at Weizhou Island fringing reef

圖2 潿洲島珊瑚調(diào)查主剖面屬級(jí)生物多樣性指數(shù)的變化Fig.2 Change of diversity index value at the genus-level among 6 main transects at Weizhou Island

3 討 論

3.1 活石珊瑚種群結(jié)構(gòu)特征的分析

潿洲島在屬級(jí)組成中以角蜂巢珊瑚屬、濱珊瑚屬、薔薇珊瑚屬為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，在科級(jí)的組成上，以蜂巢珊瑚科、濱珊瑚科、鹿角珊瑚科為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。西南部的主剖面W2、東北部的W5的珊瑚屬種最多，說(shuō)明了兩個(gè)剖面海域石珊瑚生物多樣性程度相對(duì)較高，這與潿洲島歷年來(lái)的珊瑚礁分布有關(guān)，從1986年－2006年的潿洲島珊瑚礁資源調(diào)查資料1-4)[10,11]已反映出島區(qū)的西南部、東北部海域珊瑚屬種較多、珊瑚覆蓋度較高，說(shuō)明了近年來(lái)西南部、東北部近岸海域兩個(gè)區(qū)域石珊瑚種群還保持這較高的屬種分布狀況，與本次調(diào)查結(jié)果相一致。

從潿洲島的早期地質(zhì)研究表明，3 100年前即有珊瑚礁發(fā)育[12-16]，黎廣釗 2001年研究發(fā)現(xiàn),潿洲島珊瑚礁的發(fā)育可追溯到7 000年前(最老的珊瑚碎屑海灘巖14C年代為距今6 900±100 yr)。自全新世7 000年來(lái)，潿洲島造礁珊瑚生物首先在其北部的后背塘至蘇牛角坑沿岸岸外生長(zhǎng)發(fā)育形成珊瑚礁，其后約4 000年來(lái)，相繼在其東北部、東部橫嶺、下牛欄和西南部竹蔗寮、滴水村巖外生長(zhǎng)發(fā)育形成珊瑚礁3)。潿洲島的岸礁發(fā)育與海岸發(fā)育的階段相匹配：陡崖侵蝕型海岸－無(wú)岸礁，緩坡侵蝕型海岸－雛形期岸礁，過(guò)渡型海岸－幼年期岸礁，堆積型海岸－壯年期岸礁，其中過(guò)渡性海岸、堆積型海岸屬于珊瑚分布相對(duì)比較多的區(qū)域，而過(guò)渡性海岸主要為西南部海岸、堆積型海岸主要為北部、東北部海岸，可見(jiàn)，從地質(zhì)研究資料表明，東北部、西南部沿岸海域的岸礁屬珊瑚礁發(fā)育最好的區(qū)域[11]，也與本次調(diào)查結(jié)果相符合。

1)廣西海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組，廣西海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查報(bào)告（第六卷），1986。

2)廣西國(guó)土資源廳，2001年，潿洲島-斜陽(yáng)島珊瑚礁自然保護(hù)區(qū)（擬建）綜合考察報(bào)告。

3)廣西海洋研究所,2003年12月,潿洲島珊瑚礁生態(tài)環(huán)境研究報(bào)告。

4)廣西紅樹(shù)林研究中心，2006年，潿洲島海區(qū)珊瑚礁資源調(diào)查研究報(bào)告。

3.2 珊瑚礁多樣性差異的分析

從表2、圖2顯示，潿洲島6條主剖面的多樣性指數(shù)H′、D和均勻度指數(shù)E均呈現(xiàn)出一致的大小排序：W5＞W(wǎng)2＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4，其中的W2、W5多樣性指數(shù)值均較高，多樣性指數(shù) H′值出現(xiàn)明顯的高值。這與主剖面種群指標(biāo)中的珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度（最大的重要值百分比）、優(yōu)勢(shì)屬重要值百分比之和有很大關(guān)系。對(duì)這4個(gè)種群指標(biāo)分別與均勻度指數(shù)、多樣性指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果表明，4個(gè)種群指標(biāo)與 3個(gè)多樣性指數(shù)的相關(guān)系數(shù)相一致，珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度（最大的重要值百分比）、優(yōu)勢(shì)屬重要值百分比之和與3個(gè)多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)是分別為0.618、0.488、-0.886(*)、-0.429（表3），這說(shuō)明珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量對(duì)多樣性、均勻度有促進(jìn)作用，其中珊瑚屬種數(shù)量對(duì)多樣性、均勻度的貢獻(xiàn)率更大；優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度（最大的重要值百分比）、優(yōu)勢(shì)屬重要值百分比之和則反之。因此，6條主剖面中W2、W5的屬種組成數(shù)量相對(duì)較多，均為8科13屬，顯現(xiàn)出種群生物多樣性、均勻度均較高，而W2的優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度優(yōu)勢(shì)明顯（優(yōu)勢(shì)屬重要值分別為32.6%、17.1%、13.9%），W5優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度比較均衡（優(yōu)勢(shì)屬重要值分別為 22.79%，21.5%，15.6%），從相關(guān)系數(shù)分析，W5略微比W2生物多樣性、均勻度水平高。

Shannon-Wienner多樣性指數(shù)H′的變化明顯，Simpson多樣性指數(shù)D、Pielou均勻度指數(shù)E變化不大，顯然，Shannon-Wienner多樣性指數(shù) H′比Simpson多樣性指數(shù)D有較好的趨勢(shì)表現(xiàn)；整個(gè)島區(qū)珊瑚屬種分布比較均勻，這與珊瑚種群結(jié)構(gòu)特征分析結(jié)果基本一致。

表3 潿洲島珊瑚礁種群指標(biāo)與多樣性指數(shù)的相關(guān)性分析Tab.3 Correlation results between coral population indicators and coral diversity index at Weizhou Island fringing reef

4 小 結(jié)

a)潿洲島石珊瑚在屬級(jí)組成中以角蜂巢珊瑚屬、濱珊瑚屬、薔薇珊瑚屬為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，在科級(jí)的組成上，以蜂巢珊瑚科、濱珊瑚科、鹿角珊瑚科為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。西南部的主剖面 W2、東北部的W5的珊瑚屬種最多，說(shuō)明兩個(gè)剖面海域珊瑚種群的生物多樣性程度相對(duì)較高。

b)潿洲島 6條主剖面的多樣性指數(shù) H′、D和均勻度指數(shù) E呈現(xiàn)一致的規(guī)律：W5＞W(wǎng)2＞W(wǎng)6＞W(wǎng)1＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4，W2、W5 多樣性指數(shù)H′、、D和均勻度指數(shù)E均相對(duì)較高；以珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種相對(duì)優(yōu)勢(shì)程度（最大的重要值百分比）、優(yōu)勢(shì)屬重要值百分比之和這4個(gè)種群指標(biāo)分別與3個(gè)多樣性指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果表明，珊瑚屬種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)屬種數(shù)量對(duì)多樣性、均勻度有促進(jìn)作用，珊瑚屬種數(shù)量對(duì)多樣性、均勻度的貢獻(xiàn)率更大；Shannon-Wienner多樣性指數(shù)H′變化明顯，Simpson多樣性指數(shù)D、Pielou均勻度指數(shù)E變化不大；整個(gè)島區(qū)珊瑚屬種分布比較均勻，這與珊瑚種群結(jié)構(gòu)特征分析結(jié)果基本一致。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院南海研究所的黃暉博士、李秀保碩士幫助鑒定珊瑚樣品。感謝鄒衍健、謝秋杰、王福強(qiáng)、曾阿二等水下采樣及樣線(xiàn)拍攝。

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Study on the species diversity of coral reef on Weizhou Island,Guangxi

LIANG Wen，LI Guang-zhao，F(xiàn)AN Hang-qing，NONG Hua-qiong，WANG Xin
(Guangxi Mangrove Research Center,Beihai 536000,China)

Q178.532; Q959.135.3

A

1001-6932(2010)04-0412-06

2009-09-17；

2010-07-02

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科攻0992026-2），廣西科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目（編號(hào)：09YJ17HS01），北海市科技局基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（北科合200601055），廣西科學(xué)基金應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目（桂科基0575025），廣西908專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(GX908-01-06)

梁文（1967－），男，廣西北海市人，副研究員，主要從事海洋地質(zhì)、珊瑚礁地貌與生態(tài)研究。電子郵箱: gx.lw@163.com