泉州灣污損生物生態(tài)研究

林和山，王建軍＊，鄭成興，林俊輝，黃雅琴，何雪寶，李榮冠，鄭鳳武，江錦祥

（1.國家海洋局 第三海洋研究所 海洋生物與生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門361005）

1 引言

海洋污損生物對海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)的負(fù)面影響早已引起人們的廣泛關(guān)注，其危害包括增加船舶阻力、堵塞管道、加速金屬腐蝕、破壞儀器設(shè)備的靈敏度和壽命等方面。從20世紀(jì)40年代開始，科學(xué)家們便對船舶［1］、浮標(biāo)［2－4］、油氣鉆井平臺［5－7］、養(yǎng)殖網(wǎng)箱［8－9］和其他人工設(shè)施［10－11］的污損生物進(jìn)行研究和分析，涉及分類鑒定、附著機(jī)理、防除技術(shù)、污損生態(tài)效應(yīng)及外來物種等方面的內(nèi)容［12－30］。

泉州灣位于福建省東南部沿海，是臺灣海峽西岸中部的一個重要港灣，屬于開敞式海灣，口門中部有大、小墜島橫亙，灣內(nèi)受晉江和洛陽江水的影響較大，但灣口主要受外海水系控制，年平均水溫20.4℃，7月最高，為28.3℃，1、2月最低，為11.9℃，平均鹽度26.466。泉州灣不僅是魚、蝦、蟹、貝和藻類的主要養(yǎng)殖基地，也是福建省非常繁忙的港口之一。

黃宗國等［2］雖于19世紀(jì)60年代在泉州灣初步進(jìn)行了污損生物生態(tài)調(diào)查，但50 a來未見進(jìn)一步探討。本文通過周年掛板試驗(yàn)，借助多元統(tǒng)計分析方法，對該海區(qū)污損生物群落較長尺度的時空變化特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以期為海洋生態(tài)研究積累數(shù)據(jù)資料，并為船舶、碼頭、網(wǎng)箱、管道等海洋設(shè)施的污損生物防除提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2001年12月—2002年11月在泉州灣海域進(jìn)行污損生物周年掛板試驗(yàn)，掛板位置如圖1所示。采用15 c m×15 c m×2 c m的水泥試板分2組掛放，月板、季板、半年板和年板的收放周期分別按逐月、每季度、每半年和周年進(jìn)行。每組試板分表、底兩層掛放，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3.5 m處。全年共回收試板76塊，回收率100%。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》［31］要求進(jìn)行。

采用 Margalef物種豐富度指數(shù)（d）、Shannon－Wiener多樣性指數(shù)（H′）、Pielou均勻度（J）以及Simpson物種優(yōu)勢度（D）進(jìn)行群落多樣性分析，公式如下：

式中，N為樣品中所有種類的總個體數(shù)目，S為樣品中的種類總數(shù)，Pi為第i種的個體數(shù)與樣品中的總個體數(shù)的比值（ni／N）。

圖1 泉州灣海域污損生物掛板試驗(yàn)點(diǎn)

豐度數(shù)據(jù)經(jīng)四次方根轉(zhuǎn)化及標(biāo)準(zhǔn)化后，在Bray－Curtis相似性測量的基礎(chǔ)上，組合使用等級聚類（Cluster）（組平均連接法）來分析群落結(jié)構(gòu)的相似性，并采用豐度／生物量比較法分析生物群落的變化，物種豐度為物種在各站位的平均分布密度，如某站沒有出現(xiàn)該種，則不計入，另外，因藻類和苔蘚蟲難以計數(shù)其個體數(shù)，故只計算其生物量而不計算其密度，采用PRI MER 5.0軟件進(jìn)行上述指數(shù)的計算。

3 結(jié)果

3.1 種類組成及主要優(yōu)勢種

本次調(diào)查共記錄污損生物11門112種，其中，多毛類最多（39種），其次是甲殼類（26種）和軟體動物（23種），三者占總種數(shù)的78.6%；還有藻類6種、刺胞動物7種、扁形動物2種、紐形動物2種、苔蘚動物5種、棘皮動物1種和海鞘類1種（見附表1）。長鰓麥稈蟲（Caprellaequilibra）和網(wǎng)紋藤壺（Amphibalanusreticulates）在泉州灣污損生物群落中居絕對優(yōu)勢，其中前者的出現(xiàn)頻率、月平均附著密度和生物量分別為90.8%、114 063個／m2和260 g／m2（見圖2），后者為85.5%、38 932個／m2和1 727 g／m2（見圖3）。另外，裂片石莼（Ulvaf asciata）、中胚花筒螅（Tubularia mesembryanthemum）、藪枝螅（Obeliasp.）、縱條磯海葵（Halipl anellal uciae）、外偽角渦蟲（Pseudocerosexoplatus）、柄渦蟲（Stylochussp.）、僧帽囊牡蠣（Saccostreacucull ata）、翡翠貽貝（Per naviridis）、巴西地鉤蝦（Podocerusbrasiliensis）、強(qiáng)壯板鉤蝦（Stenothoe valida）、鐮形葉鉤蝦（Jassaf alcata）和角突麥稈蟲（Caprell ascaur a）等種類的出現(xiàn)頻率也較高（22.4%～90.8%），且附著數(shù)量較大。

3.2 附著量及其時空變化

泉州灣全年各月均有生物附著，但附著種類和數(shù)量的季節(jié)性差異明顯，附著盛期為4—11月，12—2月為附著淡季。長鰓麥稈蟲在全年各月均有附著，且附著密度極大，2—7月為其附著高峰期，5月的平均附著密度可達(dá)481 775個／m2；除了2月份，網(wǎng)紋藤壺在其余月份均有附著，附著數(shù)量很大，5—10月為其附著盛期，兩次附著高峰出現(xiàn)在8月和10月，8月的平均附著生物量可達(dá)9 845 g／m2；裂片石莼、中胚花筒螅、鐮形葉鉤蝦和角突麥稈蟲等種類適宜較涼爽的月份，而藪枝螅、外偽角渦蟲、翡翠貽貝和巴西地鉤蝦等則較喜好高溫的月份（見圖4）。

泉州灣污損生物群落附著量的季節(jié)差異明顯。月板的平均附著密度和生物量分別為264 917個／m2和2 624 g／m2，因長鰓麥稈蟲（表層板）和角突麥稈蟲（底層板）的大量附著，4月的附著密度達(dá)到最高（807 781個／m2），而8月的附著生物量最大（10 945 g／m2），覆蓋面積達(dá)100%，這與網(wǎng)紋藤壺的密集附著有關(guān)；季板的平均附著密度和生物量分別為197 872個／m2和5 309 g／m2，春季附著密度最高（511 769個／m2），而夏季的附著生物量最大（11 295 g／m2），覆蓋面積比例也達(dá)100%，主要貢獻(xiàn)種類分別是長鰓麥稈蟲和網(wǎng)紋藤壺；半年板的平均附著生物量為6 210 g／m2，下半年的種類數(shù)更是高達(dá)59種，附著強(qiáng)度也大于上半年；周年板的平均附著生物量達(dá)到8 247 g／m2，覆蓋面積比例達(dá)100%，主要優(yōu)勢種為翡翠貽貝和網(wǎng)紋藤壺。詳見圖5、6和表1。

圖2 泉州灣長鰓麥稈蟲密度和生物量的逐月變化情況

圖3 泉州灣網(wǎng)紋藤壺密度和生物量附著的逐月變化情況

圖4 泉州灣污損生物優(yōu)勢種和主要種的附著季節(jié)

3.3 群落的季節(jié)更替

依據(jù)Bray－curtis相似性系數(shù)聚類分析和多維尺度排序，泉州灣的污損生物可分成3個群落類型（見圖7、圖8）：群落A，中胚花筒螅－鐮形葉鉤蝦－長鰓麥桿蟲－角突麥桿蟲群落，該群落具有附著密度大、優(yōu)勢度高等特點(diǎn)，較適宜涼爽的月份，以水螅和端足類為優(yōu)勢附著類群；群落B，中胚花筒螅－網(wǎng)紋藤壺群落，適宜水溫較低的冬季，該群落種類較少，網(wǎng)紋藤壺占絕對主導(dǎo)；群落C，裂片石莼－翡翠貽貝－網(wǎng)紋藤壺－巴西地溝蝦－長鰓麥稈蟲群落，該群落附著周期較長，種類豐富，附著密度和生物量均較高，較適宜炎熱的夏季，以無柄蔓足類和端足類為主。

圖5 泉州灣表層污損生物的密度和生物量

圖6 泉州灣底層污損生物密度和生物量

表1 泉州灣污損生物的數(shù)量組成

圖7 泉州灣污損生物群落Bray－Curtis相似性聚類

圖8 泉州灣污損生物群落多維尺度排序

3.4 群落多樣性

泉州灣季板上污損生物的豐度指數(shù)d值平均為2.11，秋季最高，周年板的d值為3.62，下半年大于上半年；多樣性指數(shù)H′值和均勻度指數(shù)J值四季平均分別為1.09和0.24，秋冬二季大于其他兩季，下半年大于上半年，周年板的H′值和J值分別為2.54和0.47；優(yōu)勢度指數(shù)D值四季平均為0.64，春夏二季大于秋冬二季，上半年大于下半年，周年板的D值為0.23（表2）。豐度指數(shù)d、多樣性指數(shù)H′和均勻度指數(shù)J均基本符合秋冬高、春夏低、下半年大于上半年的規(guī)律，而優(yōu)勢度指數(shù)D則相反。

表2 泉州灣污損生物群落物種指數(shù)

3.5 群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

隨著試板浸海時間的延長，半年板和周年板上的污損生物群落多樣性明顯增加。用豐度生物量比較法（ABC曲線）對泉州灣季板、半年板和周年板的污損生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析（見圖9，Ⅰ～Ⅶ），結(jié)果表明4個季度和上、下半年的污損生物群落結(jié)構(gòu)均不穩(wěn)定：春季、秋季、冬季、上半年和下半年的豐度生物量復(fù)合k－優(yōu)勢度曲線出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、交叉或重疊（Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ），這與個體小質(zhì)量輕的長鰓麥稈蟲和網(wǎng)紋藤壺等小型甲殼類的暴發(fā)性增殖有關(guān)；夏季的生物量累積百分優(yōu)勢度達(dá)96%（Ⅱ），這與網(wǎng)紋藤壺的大量附著有關(guān)，其生物量可達(dá)10 770 g／m2，占總生物量的95.4%；周年板的生物量優(yōu)勢度曲線始終位于豐度上方（Ⅶ），表明周年板上污損生物群落結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。

4 討論

泉州灣地處近岸港灣內(nèi)，鹽度比河口港高，同時受到外海水系和沿岸水系的制約，其污損生物種類組成以近岸暖水種為主，為典型的亞熱帶內(nèi)灣群落。該海域群落組成與東山灣、洋山港、大亞灣、三沙灣、海壇海峽和廈門港［27，30，32－33，36］相近，網(wǎng)紋藤壺是它們共有的壓倒性優(yōu)勢種，但本次網(wǎng)紋藤壺的附著量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他港灣，這可能是因?yàn)楸敬蔚膾彀逦恢梦挥谌轂晨陂T，水流較為通暢，有利于網(wǎng)紋藤壺的附著；而有別于舟山朱家尖海域、閩江口、沙埕港和汕頭港［26－27，34－35］的污損生物群落，這些港灣的平均鹽度較低，且月平均鹽度變化較大，以河口低鹽種泥藤壺（Balanusuliginosus）為主要代表種；也與臺灣海峽東岸的八斗子港和大鵬灣的污損生物群落有顯著不同［36］，這主要是因?yàn)檫@兩個港灣均處于高鹽和潮差較小的海域（不規(guī)則半日潮，潮差僅為0.4 m）。

圖9 泉州灣污損生物群落豐度生物量復(fù)合k－優(yōu)勢度曲線

泉州灣污損生物的附著特點(diǎn)是種類豐富、附著強(qiáng)度大。本次調(diào)查共記錄污損生物112種，明顯高于舟山朱家尖海域（85種）、洋山港（19種）、沙埕港（70種）、三沙灣（50種）、海壇海峽（71種）、閩江口（43種）、泉州灣（57種）、廈門港（91種）、東山灣（102種）和汕頭港（72種），以及臺灣海峽東岸的八斗子港和大鵬灣（共60種），但低于大亞灣（198種）。泉州灣污損生物的種類組成與東山灣［30］較為相似，但泉州灣的附著強(qiáng)度（月板和季板的平均附著生物量分別為2 624 g／m2和5 309 g／m2）明顯高于東山灣（月板和季板的平均附著生物量分別為979 g／m2和4 142 g／m2），泉州灣夏季板的附著生物量可達(dá)11 295 g／m2，為四季最高，附著強(qiáng)度在中國港灣污損生物中屬于2級［27］。

另外，本次調(diào)查與1962—1963年黃宗國等在泉州灣的研究［27］不同的是，后者主要以泥藤壺和雙節(jié)螅（Bimeriasp.）等河口低鹽種為主，污損生物種類數(shù)和附著強(qiáng)度也明顯低于本次調(diào)查，這主要是因?yàn)?962—1963年的調(diào)查位置在泉州灣內(nèi)（見圖1），受江水（洛陽江和晉江）影響其鹽度和水質(zhì)變化較大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明泉州灣污損生物群落組成與水溫、鹽度以及水流暢通程度有一定關(guān)系。

5 結(jié)論

泉州灣污損生物附著的特點(diǎn)是種類豐富、附著強(qiáng)度大。本次調(diào)查共記錄污損生物112種，以近岸暖水種為主，是典型的亞熱帶內(nèi)灣群落類型，其中網(wǎng)紋藤壺和長鰓麥稈蟲是該海域最具代表性的優(yōu)勢種；該海區(qū)污損生物全年均可附著，附著量的季節(jié)差異明顯，附著盛期在4—11月，月板、季板和周年板的平均附著生物量分別為2 624、5 309和8 247 g／m2，夏季板的附著生物量可達(dá)11 295 g／m2，為四季最高，附著強(qiáng)度在中國港灣污損生物中屬于2級。

該海區(qū)的污損生物可分成3個群落類型，即群落A（中胚花筒螅－鐮形葉鉤蝦－長鰓麥桿蟲－角突麥桿蟲群落）、群落B（中胚花筒螅－網(wǎng)紋藤壺群落）和群落C（裂片石莼－翡翠貽貝－網(wǎng)紋藤壺－巴西地溝蝦－長鰓麥稈蟲群落），隨著試板浸海時間的延長，試板上污損生物群落的多樣性明顯增加，且結(jié)構(gòu)也趨于穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明泉州灣污損生物群落組成與水溫、鹽度以及水流暢通程度有一定關(guān)系。

附表1 泉州灣污損生物種名錄

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