海南島西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚種類組成與分布

黃 暉, 尤 豐, 練健生, 張成龍, 楊劍輝 , 李秀保 , 袁 濤 ,董志軍

(1. 中國科學(xué)院 海南熱帶海洋生物實驗站, 海南 三亞 572000; 2. 中國科學(xué)院 海洋生物資源可持續(xù)利用重點實驗室, 廣東廣州 510301; 3. 中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所, 山東 煙臺 264003)

海南島西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚種類組成與分布

黃 暉1,2, 尤 豐1,2, 練健生1,2, 張成龍1,2, 楊劍輝1,2, 李秀保1,2, 袁 濤1,2,董志軍3

(1. 中國科學(xué)院 海南熱帶海洋生物實驗站, 海南 三亞 572000; 2. 中國科學(xué)院 海洋生物資源可持續(xù)利用重點實驗室, 廣東廣州 510301; 3. 中國科學(xué)院 煙臺海岸帶研究所, 山東 煙臺 264003)

調(diào)查了海南島西北部海域造礁石珊瑚種類的多樣性及分布。結(jié)果表明: 共發(fā)現(xiàn)50種造礁石珊瑚和1種多孔螅。海南島西北部造礁石珊瑚優(yōu)勢種為澄黃濱珊瑚(Porites lutea)和叢生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis), 與歷史資料相比優(yōu)勢種發(fā)生明顯變化; 海南島西北部海域造礁石珊瑚覆蓋率急劇下降,是由自然因素和人為活動共同造成; 海南島西北部海域是北部灣、瓊州海峽和南海的重要交匯點, 可能是造礁石珊瑚幼蟲擴散的重要通道, 對華南沿岸造礁石珊瑚資源自然恢復(fù)起到重要作用。因此, 未來的海洋管理應(yīng)該加強對珊瑚礁的保護力度, 開發(fā)利用與環(huán)境保護并重, 這樣才能有效保護海南島西北部海域的珊瑚礁。

海南島; 珊瑚礁; 種類多樣性; 造礁石珊瑚

珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)一直被認為是世界上生物多樣性最高的生態(tài)系統(tǒng)之一[1]。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)具有非常重要的生態(tài)學(xué)功能, 它為許多海洋生物提供了產(chǎn)卵、繁殖、棲息和躲避敵害的場所, 并具有提高海洋漁業(yè)產(chǎn)量、保護海岸線、旅游觀光、提供建筑材料以及發(fā)現(xiàn)新的海洋藥物和化學(xué)物質(zhì)的重要功能[2]。造礁石珊瑚主要分布在我國南海海域的南沙群島、西沙群島、中沙群島、東沙群島、臺灣和海南島沿岸, 大陸沿岸的分布則在華南沿岸, 如廣西、廣東和福建沿岸等[3]。海南島西北部海域珊瑚礁屬于我國珊瑚岸礁分布的北緣, 是海南島珊瑚礁與廣東徐聞、廣西潿洲島珊瑚礁的過渡帶位置。研究海南島西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚種類組成與分布對整個海南島和華南沿岸珊瑚礁造礁石珊瑚群落之間連通性與群落演替關(guān)系的研究具有重要意義。

目前對海南島西北沿岸海域珊瑚礁造礁石珊瑚群落結(jié)構(gòu)與分布的研究較少, 只有鄒仁林等[4]1975年對海南島造礁石珊瑚調(diào)查上有對其種類定性的研究, 王道儒等[5]2002年對海南島西北沿岸的昌江海尾鎮(zhèn)珊瑚礁造礁石珊瑚群落進行其種類定性調(diào)查的研究, 牛文濤等[6]2009年研究了昌江沿岸海域石珊瑚的物種多樣性及其分布。本研究在2005年8月第一次對海南島西北沿岸海域的主要珊瑚礁進行了詳細的調(diào)查研究。調(diào)查共設(shè)置12個站位, 通過本次調(diào)查作者對海南島西北部海域珊瑚礁有了較全面的認識, 特別是通過比較1975年和2002年珊瑚礁調(diào)查的數(shù)據(jù)獲得了該海域數(shù)十年時間的造礁石珊瑚種類分布的變化情況。本文通過比較研究海南島西北海域珊瑚礁與整個海南島海域及華南沿岸海域珊瑚礁造礁石珊瑚種類組成與分布, 分析不同海域礁體的連通性,提出了保護海南島西北部海域珊瑚礁的重要性。

1 材料與方法

2005年 8月, 分別在海南島西北部臨高角、臨高新盈和儋州磷槍石島等海域設(shè)置 12個調(diào)查站位(圖1)進行造礁石珊瑚群落結(jié)構(gòu)和分布特征調(diào)查。

具體的調(diào)查方法為定性調(diào)查與定量調(diào)查相結(jié)合。調(diào)查的主要要素為造礁石珊瑚種類、分布、覆蓋率、敵害及病害等。首先調(diào)查人員重復(fù)潛入水下2～3次, 游動約 5 min, 如果沒有造礁石珊瑚或者僅見到極少量的石珊瑚分布, 則認為此站位的珊瑚覆蓋率小于1%, 對沒有造礁石珊瑚分布或者覆蓋率小于 1%的站位不進行定量調(diào)查(攝像樣帶法調(diào)查), 只做定性描述。如認為此站位的造礁石珊瑚覆蓋率大于1%, 則采用國際通用的珊瑚礁調(diào)查截線樣條法進行定量調(diào)查。因為在大陸沿岸的造礁石珊瑚一般分布水深不超過8～10 m, 所以在有較多造礁石珊瑚(覆蓋率>1%)分布的調(diào)查站位水下布設(shè)2 m(1～3 m)和4 m(3～5 m)等深線兩條樣帶調(diào)查斷面, 每條斷面布設(shè)一條長 50 m的樣帶, 斷面與岸線平行(等深線)方向布設(shè), 各斷面不能交叉重疊。定量調(diào)查的主要內(nèi)容為造礁石珊瑚的種類、覆蓋率、死亡率和病害情況。造礁石珊瑚種類的鑒定方法按照鄒仁林的《中國動物志-造礁石珊瑚》[4]和Veron的《Corals of the World》[7]的分類鑒定方法進行, 在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)較難鑒定或罕見種類, 作者將采集樣品進行室內(nèi)鑒定。具體的調(diào)查方法如下。

圖1 海南島西北部珊瑚礁覆蓋率、死亡率和病害情況Fig. 1 The coverage, mortality and disease of the scleractinia corals in the northwest of Hainan island

1.1 活造礁石珊瑚種類及覆蓋率

用水下數(shù)碼攝像機從斷面線的一端開始沿著斷面線攝像, 在實驗室的電腦上進行判讀, 觀察斷面線下活造礁石珊瑚的長度, 并對斷面上測量過的造礁石珊瑚進行種類鑒定。

1.2 造礁石珊瑚死亡率

測定斷面上造礁石珊瑚總個數(shù)及死亡個數(shù), 并估計死亡時間, 判斷死亡珊瑚的標準時依據(jù)珊瑚骨骼的顏色, 死亡時間較長的為黑色, 近期死亡珊瑚的骨骼是白色的, 死亡時間判別標準如下。

30 d以內(nèi): 珊瑚骨骼白色, 完整清晰; 0.5 a左右:珊瑚骨骼被小型藻類或沉積物覆蓋; 1～2 a: 珊瑚骨骼結(jié)構(gòu)輕微腐蝕, 但仍能辨認出珊瑚屬階元的分類單位; 2 a以上: 珊瑚骨骼結(jié)構(gòu)很難分辨, 或其上附著生物(藻類、無脊椎動物等)已經(jīng)很難去除。

1.3 病害

石珊瑚病害主要通過顏色的改變來判斷, 白化病在全球范圍內(nèi)都有發(fā)生, 應(yīng)對白化病及其他顏色的異常進行調(diào)查, 只統(tǒng)計每個珊瑚“上部”平面上顏色的異常狀況。分枝珊瑚, 白化死亡區(qū)域集中在每個分枝的邊緣部分。記錄每個珊瑚顏色異常狀況: B為白化病, BB為黑邊病, WB為白帶病, RW為侵蝕病,YB為黃斑病, RB為紅帶病, 并對病害情況進行現(xiàn)場拍照。

1.4 敵害

敵害生物主要是通過調(diào)查人員在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn), 應(yīng)對敵害生物及其數(shù)量進行調(diào)查, 只是做一個定性的描述。主要記錄的敵害有: 長棘海星, 核果螺和荔枝螺等。

野外調(diào)查取得的主要資料有拍照的樣帶錄像、水下相片和一些生物標本。通過室內(nèi)分析獲得: 活造礁石珊瑚種類、覆蓋率, 海床底質(zhì)類型, 造礁石珊瑚死亡率, 造礁石珊瑚病害及敵害生物的情況以及石珊瑚白化情況等。

在儋州磷槍石島海域進行了幼體補充量的調(diào)查。在調(diào)查過的珊瑚礁附近自由游動, 尋找沒有大型固著生活的無脊椎動物(直徑>25cm)區(qū)域, 放置 25 cm×25 cm樣方, 統(tǒng)計樣方內(nèi)直徑小于5 cm的石珊瑚數(shù)量, 盡可能記錄每一種類的屬名。每個區(qū)域按上述方法重復(fù)調(diào)查20個樣方。

物種多樣性指數(shù)(Shannon-wiener index)的計算公式為:

物種優(yōu)勢度指數(shù)(Simpson’s diversity index)的計算公式為:

均勻度指數(shù)(Pielou)的計算公式為:

式中,S代表物種數(shù)目,pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例。

2 結(jié)果

2.1 珊瑚礁造礁石珊瑚的種類

2.1.1 造礁石珊瑚種類組成

本次調(diào)查共鑒定造礁石珊瑚12科20屬50種。為了便于本次研究和歷史資料的比較, 作者將鄒仁林等[4]1975年與王道儒[5]等2002年調(diào)查的造礁石珊瑚種類都按照《中國動物志-造礁石珊瑚》[8]進行修正。鄒仁林等 1975年的調(diào)查結(jié)果33種造礁石珊瑚與王道儒等2002年的12種造礁石珊瑚, 與前兩次調(diào)查結(jié)果相比, 本次對海南島西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚的種類明顯多于以往(表1)。在該海域發(fā)現(xiàn)如此多的新記錄種可能的原因為: 由于設(shè)備技術(shù)的不斷改進, 本次研究站位覆蓋面積較大且非常全面,基本上代表了海南島西北部珊瑚礁造礁石珊瑚種類的真實情況, 所以獲得造礁石珊瑚種類比以往調(diào)查多。因此本次調(diào)查基本上可以客觀反映了海南島西北部造礁石珊瑚群落近期的情況。

2.1.2 造礁石珊瑚優(yōu)勢種

通過分析在海南島西北部海域的臨高角、臨高新盈和儋州磷槍石島的 4個定量調(diào)查站位和定性調(diào)查結(jié)果, 本研究發(fā)現(xiàn)并鑒定造礁石珊瑚物種合計 50種, 其中臨高角海域為16種, 臨高新盈海域為10種,儋州磷槍石島1海域為29種, 儋州磷槍石島2海域為30種(表2)。通過種類優(yōu)勢度分析得到優(yōu)勢種(表3), 其中臨高角海域造礁石珊瑚群落優(yōu)勢種為澄黃濱珊瑚和叢生盔形珊瑚, 新盈海域造礁石珊瑚群落優(yōu)勢種為二異角孔珊瑚和澄黃濱珊瑚, 磷槍石島 1海域為澄黃濱珊瑚與叢生盔形珊瑚, 磷槍石島 2海域造礁石珊瑚群落優(yōu)勢種為薔薇珊瑚和澄黃濱珊瑚。綜合分析, 海南島西北部海域造礁石珊瑚群落優(yōu)勢種為澄黃濱珊瑚、叢生盔形珊瑚和薔薇珊瑚。研究表明, 珊瑚礁群落演替過程中初級群落以團塊狀的造礁石珊瑚如濱珊瑚為優(yōu)勢種[9]。這說明整個海南島西北部海域造礁石珊瑚群落受到較嚴重破壞, 導(dǎo)致群落退化演替。無論是造礁石珊瑚覆蓋率高的磷槍石島海域, 還是造礁石珊瑚覆蓋率低的新盈海域,基本都是以團塊狀的濱珊瑚和盔形珊瑚為主, 說明本次研究的海域造礁石珊瑚群落都處于群落演替的初級階段。造礁石珊瑚的大量死亡主要集中在淺水區(qū)域, 可能是因為該海域的珊瑚礁群落受到自然(如高溫或臺風(fēng)等)或人為活動的影響。

2.1.3 造礁石珊瑚物種多樣性

為了更好地研究海南島西北部珊瑚礁造礁石珊瑚群落結(jié)構(gòu)特征, 在本次調(diào)查中選取 4個定量調(diào)查站位(臨高角、臨高新盈、儋州磷槍石島1和儋州磷槍石島 2)分析了造礁石珊瑚物種多樣性。結(jié)合站位覆蓋率, 本研究發(fā)現(xiàn)不同海域造礁石珊瑚群落的物種多樣性與覆蓋率成正相關(guān)關(guān)系。可能是由于覆蓋率高海域較其他海域生態(tài)環(huán)境優(yōu)良, 可以適合更多種類造礁石珊瑚的生存與繁殖。由表4和優(yōu)勢種分析可知, 新盈和臨高角海域受到自然或人為活動影響較大, 珊瑚礁群落遭受破壞較嚴重。特別是臨高角海域造礁石珊瑚物種多樣性和均勻度較低(Simpson’s指數(shù)為 0.7578、Shannon-wiener指數(shù)為2.8275和Pielou指數(shù)為2.35), 也說明該站位造礁石珊瑚群落可能遭到較嚴重的破壞。

2.2 珊瑚礁分布與現(xiàn)狀

2.2.1 造礁石珊瑚覆蓋率、死亡率、分布特征與幼體補充

海南島西北部珊瑚礁造礁石珊瑚覆蓋率和死亡

率及其分布狀況見圖1。造礁石珊瑚群覆蓋率較高的調(diào)查站位在磷槍石島海域, 其造礁石珊瑚覆蓋率在40%以上, 而臨高角和新盈海域造礁石珊瑚覆蓋率分別為 23.67%和 9.00%。造礁石珊瑚死亡嚴重, 基本在 30%以上, 特別是臨高角海域死亡率達 50%以上。說明該海域的造礁石珊瑚受到了強烈的威脅, 珊瑚礁健康狀態(tài)令人擔(dān)憂。但是在磷槍石島 2海域站位定量調(diào)查造礁石珊瑚幼體補充數(shù)量發(fā)現(xiàn), 此處幼體補充較高, 達到51個/m2, 可見海南島西北部珊瑚礁有良好的補充來源, 但是恢復(fù)緩慢甚至可能繼續(xù)惡化, 說明該地區(qū)自然因素和人類活動造成珊瑚礁的退化依然嚴重。

表1 海南島西北部海域造礁石珊瑚群落區(qū)造礁石珊瑚名錄Tab. 1 List of scleractinian coral species in the northwest of Hainan island

續(xù)表1

表2 海南島西北部珊瑚礁各造礁石珊瑚群落種類組成Tab. 2 The species composition of scleractinian coral communities in the northwest of Hainan island

續(xù)表2

表3 海南島西北部珊瑚礁活造礁石珊瑚群落優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度Tab. 3 The dominant species and its dominance of the live scleractinian corals species in the northwest of Hainan island

表4 海南島西北部珊瑚礁各造礁石珊瑚群落物種多樣性指數(shù)Tab. 4 The diversity of the scleractinian corals communitise species in the northwest of Hainan island

2.2.2 珊瑚礁的現(xiàn)狀及趨勢

通過此次對海南島西北部海域珊瑚礁詳細調(diào)查和歷史資料的共同分析, 作者認為海南島西北部海域珊瑚礁主要分布在磷槍石島, 臨高角和新盈海域,其他沿岸也有零星分布。海南島西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚結(jié)構(gòu)與分布特征見表5。

表5 海南島西北部珊瑚礁各造礁石珊瑚群落現(xiàn)狀Tab. 5 The current status of scleractinian coral communities in the northwest of Hainan island

2.2.3 海南島西北部珊瑚礁造礁石珊瑚是北部灣造礁珊瑚幼蟲交流的中間過渡區(qū)

本研究根據(jù)近 5年資料比較海南島西北部珊瑚礁與徐聞珊瑚礁[10]、潿洲島珊瑚礁[11]、三亞珊瑚礁的種類組成現(xiàn)狀[12](表6), 可以從中發(fā)現(xiàn)由南向北有一個造礁石珊瑚種類較少的趨勢, 這也符合世界珊瑚礁的典型特征, 造礁石珊瑚的種類和數(shù)量都是形成隨緯度升高而數(shù)量減少的梯度格局[13]。同時研究結(jié)果表明, 隨緯度的升高分枝狀造礁石珊瑚的種類數(shù)量明顯減少, 而團塊狀造礁石珊瑚的種類數(shù)量亦較少, 但減少的幅度不如分枝狀造礁石珊瑚, 說明團塊狀的造礁石珊瑚較分枝狀造礁石珊瑚屬于寬生態(tài)位的種類, 可以適應(yīng)較為惡劣的生存環(huán)境[14]。

3 討論

海南島西北部地處熱帶, 此處珊瑚礁發(fā)育很好,是典型的岸礁。但是此次調(diào)查研究與鄒仁林等[4]和王道儒等[5]對此處的調(diào)查研究相比, 此次發(fā)現(xiàn)的造礁石珊瑚種類數(shù)有明顯增加。作者通過海南島西北部造礁石珊瑚種類多樣性歷史對比分析, 近一步研究群落變化及其原因。其中歷史上有二次對海南島西北部造礁石珊瑚進行了調(diào)查, 成為本研究的重要對比資料:

表6 海南島西北部珊瑚礁與徐聞珊瑚礁、三亞珊瑚礁和潿洲島珊瑚礁種類比較Tab. 6 Comparison of the species composition in different coral reefs

續(xù)表6

續(xù)表6

鄒仁林等[4]1975年進行的整個海南島的珊瑚礁生學(xué)調(diào)查研究; 2002年海南省海洋開發(fā)規(guī)劃設(shè)計院對整個海南島珊瑚礁調(diào)查[5]。從表1可以看出, 與1975年和2002年相比, 海南島西北部造礁石珊瑚物種有了大的增加, 從33種增加到50種, 其中團塊狀造礁石珊瑚種類增加較多, 主要集中在蜂巢珊瑚科,而具有熱帶特征的分枝狀珊瑚(主要是鹿角珊瑚)變化很小。說明海南島西北部造礁石珊瑚物種的增加可能是過去對該海域調(diào)查的強度不夠。

由于前兩次對該海域進行調(diào)查主要是以定性調(diào)查為主, 而關(guān)于覆蓋率沒有確切的描述, 而在本次研究中作者根據(jù)活珊瑚覆蓋和死亡率的數(shù)據(jù)并結(jié)合調(diào)查過程中對當(dāng)?shù)貪O民的走訪, 得知該海域的造礁石珊瑚20世紀七八十年代相當(dāng)繁盛, 覆蓋率在70%以上。但是在本次調(diào)查, 造礁石珊瑚死亡率都在30%以上, 尤其是臨高角海域造礁石珊瑚死亡率已經(jīng)達到了 54%。同時在該海域存在病害現(xiàn)象。在研究生物多樣性方面, 發(fā)現(xiàn)造礁石珊瑚物種多樣性與覆蓋率成正相關(guān)。由上面可知, 海南島西北部海域的造礁石珊瑚已經(jīng)遭到了較嚴重的破壞, 珊瑚礁健康問題必須重視。令人欣慰的是, 海南島西北部珊瑚礁的造礁石珊瑚小個體的補充量較高, 達到了51個/m2, 由此可見, 海南島西北部珊瑚礁有良好的補充來源,這將對珊瑚礁恢復(fù)起非常重要的作用。

本次研究還與該區(qū)域附近的珊瑚礁(徐聞珊瑚礁,三亞珊瑚礁和潿洲島珊瑚礁)造礁石珊瑚進行了種類組成的比較, 發(fā)現(xiàn)明顯隨緯度的升高造礁石珊瑚種類降低的現(xiàn)象。造礁石珊瑚種類組成具有地域特征,分布在緯度高的地區(qū)的造礁石珊瑚種類一般以耐受性較強的團塊狀, 亞團塊狀珊瑚和皮殼狀珊瑚為主。在這4個岸礁中, 造礁石珊瑚種類基本相互重疊, 結(jié)合洋流數(shù)據(jù), 這 4個珊瑚礁可能存在一定礁體連通,其中海南島西北部與三亞珊瑚礁造礁石珊瑚種類重疊較多, 可能聯(lián)系較為緊密。

4 結(jié)論

海南島西北部海域珊瑚礁處于熱帶, 該地區(qū)屬于南海珊瑚礁的重要組成。在春季北部灣環(huán)流幫助下, 其可能是廣東徐聞和廣西潿洲島海域珊瑚礁造礁石珊瑚幼體補充來源。但是由于海南島西北部海域過渡開發(fā)的行為, 如過度捕撈, 盜采珊瑚, 泥沙沉積, 水體污染以及海岸工程等人類活動, 已經(jīng)造成其珊瑚礁退化嚴重, 主要表現(xiàn)為造礁石珊瑚覆蓋率下降, 死亡率急速升高?？傮w上是人為活動影響對海南島西北部海域珊瑚礁的破壞更加劇烈, 因此作者建議應(yīng)加強科學(xué)的保護與管理, 使該珊瑚礁恢復(fù)生機, 這對維護該海域水產(chǎn)資源、發(fā)展旅游等有重要意義, 甚至對整個北部灣沿岸海域水產(chǎn)資源恢復(fù)和維護北部灣生物多樣性具有非常重要的意義。

對于海南島西北部海域珊瑚礁的恢復(fù)與保護,應(yīng)走科學(xué)保護與自然恢復(fù)共同發(fā)展的道路。首先應(yīng)詳細了解該海域的珊瑚礁現(xiàn)狀, 為科學(xué)的保護和自然恢復(fù)提供理論依據(jù)。在珊瑚礁分布沿岸, 應(yīng)保護沿岸植被, 減少入海徑流的泥沙量; 禁止未處理廢水直接排入珊瑚礁; 同時提高全民素質(zhì), 宣傳和普及相關(guān)知識, 增強當(dāng)?shù)孛癖姷谋Ｗo意識。

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Composition and distribution of scleractinian coral in the northwest of Hainan island

HUANG Hui1,2, YOU Feng1,2, LIAN Jian-sheng1,2, ZHANG Cheng-long1,2,YANG Jian-hui1,2, LI Xiao-bao1,2, YUAN Tao1,2, DONG Zhi-jun3

(1. Tropical Marine Biological Research Station in Hainan, Sanya 572000, China; 2. Key laboratory of Marine Bio-resources Sustainable Utilization ,South China Sea Institute of Oceanology, CAS, Guangzhou 510301, China;3. Yantai Institute of Coastal Zone Research, CAS, Yantai 264003, China)

Dec.,4,2011

Hainan island ; coral reef; species diversity; Scleractinian coral

The diversity and spatial distribution of Scleractinian corals in northwestern of Hainan island were investigated and there were 50 species of Scleractinian corals and one non-Scleratinia coral (Milleporasp.) were found. The results showed that the dominant Scleractinia corals arePorites luteaandGalaxea fascicularis,which has undergone significant changes over several years, in the coral reef of the Hainan island northwestern. With the impact of natural factors and human activities on coral reefs, the coverage of coral has rapidly decreased. The areas are located in the transition region of Beibu Gulf, Qiongzhou sea and South China sea, and might be the main channel for coral larve planula diffusion, which play a key role to the conservation and restoration of coral reefs in South China. Therefore, reasonable coordination marine fisheries and protection of environment were necessary for the conservation of the coral reef in the northwest of Hainan island.

P737.2 文獻標識碼: A 文章編號: 1000-3096(2012)09-0064-11

2011-12-04;

2012-06-21

黃暉(1969-), 女, 研究員, 研究方向為珊瑚礁生態(tài)學(xué)和珊瑚生物學(xué), 電話: 020-84460294, E-mail: huanghui@scsio.ac.cn

梁德海)