廣西白龍半島鄰近海域污損生物群落結(jié)構(gòu)分析

田偉，徐兆禮*

(1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 東海水產(chǎn)研究所，上海 200090)

廣西白龍半島鄰近海域污損生物群落結(jié)構(gòu)分析

田偉1，徐兆禮1*

(1. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 東海水產(chǎn)研究所，上海 200090)

2011年12月-2012年11月，在廣西白龍半島鄰近海域進(jìn)行周年污損生物掛板試驗(yàn)，共記錄到污損生物60種，以亞熱帶暖水種為主，其中優(yōu)勢(shì)種類(lèi)有河蜾蠃蜚Corophiumacherusicum、鉤蝦Gammarussp.、網(wǎng)紋藤壺Amphibalanusreticulatus、翡翠貽貝Pernaviridis、華美盤(pán)管蟲(chóng)Hydroideselegans、太平洋側(cè)花?？鸄nthopleuranigrescens、冠瘤海鞘Styelacanopus、凸殼肌蛤Musculussenhousia和多齒圍沙蠶Perinereisnuntia。全年均有生物附著，四季平均附著密度和附著濕質(zhì)量分別為45 136個(gè)/m2和4 246.03 g/m2，其中以秋季附著密度最高，達(dá)到153 514個(gè)/m2，春季附著濕質(zhì)量最大，為9 418.42 g/m2。污損生物群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和Margalef物種豐富度指數(shù)(d)均以夏季最高，冬季最低。豐度/生物量比較法結(jié)果表明，冬季、秋季、下半年和周年板上的污損生物群落結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。

白龍半島；污損生物；生物多樣性；群落結(jié)構(gòu)

1 引言

海洋污損生物是指附著或固定在船舶、浮標(biāo)和一切人工設(shè)施固體表面上，對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生危害的一切動(dòng)、植物和微生物的總稱(chēng)[1]。隨著沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，船舶、碼頭樁柱、海洋能源類(lèi)項(xiàng)目取排水冷卻系統(tǒng)管道、養(yǎng)殖網(wǎng)箱等各種人工設(shè)施日漸增多，污損生物長(zhǎng)期附著在這些設(shè)施上，能增加負(fù)荷，堵塞管道，腐蝕、破壞和減少儀器設(shè)備壽命等，對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[2—3]，已引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外已對(duì)沿海污損生物進(jìn)行了大量報(bào)道[4—9]，并對(duì)污損生物的附著機(jī)理與防除技術(shù)進(jìn)行了不少研究[10—15]。

白龍半島位于我國(guó)廣西西南部，其鄰近海域位于南海北部灣，屬于典型的熱帶-亞熱帶季風(fēng)氣候，該海域四季雨水充沛，年均氣溫22.3℃；西有北侖河淡水注入，南受到高溫高鹽水影響，年均水溫、鹽度分別為21.8℃和29.6℃。該海域是我國(guó)重要的養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖品種有珍珠貝、眼斑擬石首魚(yú)和近江牡蠣等。

目前，關(guān)于白龍半島鄰近海域的生態(tài)研究甚少，主要集中在北侖河口國(guó)家級(jí)海洋自然保護(hù)區(qū)[16—17]，而針對(duì)該海域污損生物的研究?jī)H見(jiàn)李恒翔等[18]在2010年的報(bào)道，這對(duì)于目前沿海高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此對(duì)該海域污損生物群落結(jié)構(gòu)的生態(tài)研究，不僅能豐富我國(guó)沿海污損生物的研究資料，更能為沿海污損生物的防除提供理論依據(jù)，從而為沿海工程設(shè)施、儀器設(shè)備，海水養(yǎng)殖活動(dòng)等提供更好的保護(hù)。

2 材料和方法

2.1 調(diào)查時(shí)間和站位布設(shè)

于2011年12月至2012年11月在白龍半島附近海區(qū)設(shè)置兩個(gè)站位進(jìn)行污損生物的掛板試驗(yàn)，經(jīng)緯度分別為108°12′52.16″E，21°29′26.05″N和108°14′11.98″E，21°29′36.66″N(圖1)，其中2011年12月-2012年2月、3-5月、6-8月和9-11月分別為冬、春、夏和秋季掛板調(diào)查，2011年12月-2012年5月和6-11月分別為上半年和下半年掛板調(diào)查。

圖1 白龍半島鄰近海域污損生物掛板試驗(yàn)點(diǎn)Fig. 1 Map of the study area off Bailong Peninsula with sampling sites indicated

2.2 材料和方法

采用厚度為3 mm的棕色環(huán)氧酚醛層壓板進(jìn)行調(diào)查，季板、半年板和周年板規(guī)格分別為80 mm×145 mm、80 mm×150 mm、80 mm×150 mm。每組掛板分表、底層，每塊掛板正中鉆兩個(gè)相距50 mm，孔徑7 mm的穿板孔，試板面與海面垂直，其中表層試板離水面0.5 m，底層試板距水面3 m，用尼龍繩固定在人工浮筏上。掛板的換取，樣品的收集、測(cè)量、固定以及鑒定等工作均按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[19]進(jìn)行。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Peilou均勻度指數(shù)(J)、Margalef物種豐富度指數(shù)(d)和Simpson物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(D)對(duì)污損生物群落多樣性進(jìn)行分析[20—21]，計(jì)算公式為：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，N為樣品中所有種類(lèi)的總個(gè)體數(shù)，S為樣品中的種類(lèi)數(shù)，Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中的總個(gè)體數(shù)的比值，即ni/N。

采用豐度/生物量比較法[22](ABC曲線(xiàn))對(duì)群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以上指數(shù)的計(jì)算以及繪圖采用Primer5.0軟件完成，其他數(shù)據(jù)的處理用excel完成，站位圖用Surfer8.0完成。

3 結(jié)果

3.1 種類(lèi)組成

本次調(diào)查共鑒定出污損生物14門(mén)60種，其中軟體動(dòng)物和多毛類(lèi)占優(yōu)勢(shì)，分別有17種和12種，二者幾乎占總種類(lèi)數(shù)的一半。其他還有藻類(lèi)7種，甲殼動(dòng)物5種，苔蘚動(dòng)物4種，腔腸動(dòng)物、星蟲(chóng)動(dòng)物和海鞘類(lèi)各3種，棘皮動(dòng)物和扁形動(dòng)物各2種，海綿動(dòng)物和紐形動(dòng)物各1種(見(jiàn)表1)。群落優(yōu)勢(shì)種有河蜾蠃蜚Corophiumacherusicum、鉤蝦Gammarussp.、網(wǎng)紋藤壺Amphibalanusreticulatus、翡翠貽貝Pernaviridis、華美盤(pán)管蟲(chóng)Hydroideselegans、太平洋側(cè)花?？鸄nthopleuranigrescens、冠瘤海鞘Styelacanopus、凸殼肌蛤Musculussenhousia和多齒圍沙蠶Perinereisnuntia。

3.2 附著季節(jié)

圖2顯示了白龍半島主要污損生物不同季節(jié)的附著情況，各季節(jié)均有生物附著，但附著強(qiáng)度有明顯的差異。冬季附著強(qiáng)度最低，夏季附著強(qiáng)度最高。網(wǎng)紋藤壺各季均有出現(xiàn)，附著盛期出現(xiàn)在夏季和秋季，附著密度分別為4 014個(gè)/m2和4 908個(gè)/m2；河蜾蠃蜚除了春季無(wú)出現(xiàn)，各季均有附著，秋季附著密度達(dá)到94 062個(gè)/m2；鉤蝦與河蜾蠃蜚有同樣的季節(jié)變化趨勢(shì)，秋季附著密度達(dá)到54 030個(gè)/m2；翡翠貽貝附著盛期出現(xiàn)在春季，附著密度達(dá)到5 323個(gè)/m2；華美盤(pán)管蟲(chóng)、太平洋側(cè)花?？?、冠瘤海鞘、凸殼肌蛤和多齒圍沙蠶附著盛期均出現(xiàn)在夏季，冬季均無(wú)出現(xiàn)。從上、下半年的附著情況來(lái)看，下半年的附著強(qiáng)度明顯高于上半年。由此看出，白龍半島鄰近海域主要污損生物多喜好高溫的季節(jié)。

表1 白龍半島鄰近海域污損生物種名錄

圖2 白龍半島鄰近海域污損生物主要種類(lèi)的附著季節(jié)Fig.2 Seasonal occurrence of dominant biofouling organism (including epibiota and motile invertebrates) off the Bailong Peninsula

3.3 數(shù)量組成及其季節(jié)變化

白龍半島鄰近海域污損生物群落附著量季節(jié)差異明顯。各季出現(xiàn)種類(lèi)數(shù)由多到少依次為：夏季(28種)、春季(18種)、秋季(14種)、冬季(9種)；季板平均附著密度和附著濕質(zhì)量分別為45 136個(gè)/m2和4 246.03 g/m2，附著密度由高到低依次為：秋季、夏季、春季、冬季，秋季出現(xiàn)大量的河蜾蠃蜚和鉤蝦，附著密度遠(yuǎn)高于其他季節(jié)。附著濕質(zhì)量由高到低依次為：春季、夏季、秋季、冬季，除了春季出現(xiàn)大量大個(gè)體的翡翠貽貝對(duì)生物量貢獻(xiàn)很大外，其他季節(jié)濕質(zhì)量主要貢獻(xiàn)者均為網(wǎng)紋藤壺，海鞘類(lèi)在夏季對(duì)生物量的貢獻(xiàn)居第二。下半年附著強(qiáng)度遠(yuǎn)高于上半年，主要與鉤蝦類(lèi)的大量出現(xiàn)有關(guān)。春季板、夏季板、下半年板和周年板覆蓋面積為100.0%。春季由于翡翠貽貝個(gè)體大，平均覆蓋厚度最高為9.69 mm，下半年板和周年板平均覆蓋厚度均超過(guò)10.00 mm。結(jié)果列入表2。

表2 白龍半島鄰近海域污損生物的數(shù)量組成

續(xù)表2

3.4 群落物種多樣性指數(shù)

白龍半島鄰近海域污損生物季板上物種多樣性指數(shù)H′值平均為1.66，夏季明顯大于其他三季，達(dá)到2.88，冬季最低，上半年高于下半年，周年板僅為1.22；均勻度指數(shù)J值四季平均為0.43，夏季最高為0.64，冬季最低，上半年高于下半年，周年板僅為0.24；豐度指數(shù)d值四季平均為0.95，夏季最高為1.61，冬季最低，上半年高于下半年，周年為1.75；優(yōu)勢(shì)度指數(shù)D值四季平均為0.46，冬季最高為0.72，夏季最低，下半年高于上半年，周年為0.52。多樣性指數(shù)H′、均勻度指數(shù)J、豐度指數(shù)d由高到低依次為：夏季、春季、秋季、冬季，上半年高于下半年，而優(yōu)勢(shì)度指數(shù)D則相反。結(jié)果列于表3。

表3 白龍半島鄰近海域污損生物群落多樣性

圖3 白龍半島鄰近海域污損生物豐度/生物量復(fù)合k-優(yōu)勢(shì)度曲線(xiàn)Fig.3 ABC curves of fouling assembles off Bailong Peninsula

3.5 群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

用豐度/生物量比較法(ABC曲線(xiàn))對(duì)白龍半島臨近海域污損生物群落穩(wěn)定性進(jìn)行分析，如圖3所示，冬季(Ⅰ)、秋季(Ⅳ)、下半年(Ⅵ)豐度生物量復(fù)合k-優(yōu)勢(shì)度曲線(xiàn)出現(xiàn)交叉，周年板(Ⅶ)則出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而春季(Ⅱ)、夏季(Ⅲ)和上半年(Ⅴ)則未出現(xiàn)交叉、翻轉(zhuǎn)情況，生物量?jī)?yōu)勢(shì)度曲線(xiàn)始終在豐度之上，表明冬季、秋季、下半年和周年板上污損生物群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，而春季、夏季和上半年板相對(duì)比較穩(wěn)定。

4 討論

白龍半島鄰近海域位于北部灣北部，屬于典型的亞熱帶海區(qū)，因此本次調(diào)查污損生物種類(lèi)主要以亞熱帶暖水種為主。污損生物群落與南海沿岸港灣比較，種類(lèi)組成及優(yōu)勢(shì)種與大鵬灣[23]、大亞灣[24]、汕頭港[25]、深圳灣[26]、碣石灣[27]和湛江港[28]比較類(lèi)似，不同于珠江口[29]，主要優(yōu)勢(shì)種有網(wǎng)紋藤壺、華美盤(pán)管蟲(chóng)等，附著濕質(zhì)量低于湛江港，高于其他港灣。另外與李恒翔等[18]2006年在此海區(qū)的調(diào)查比較，本次調(diào)查群落還是以亞熱帶暖水種為主，未出現(xiàn)茗荷、鐘巨藤壺和刺巨藤壺等外海種類(lèi)，但種類(lèi)組成有所差異，本次調(diào)查主要種類(lèi)組成以軟體動(dòng)物(17種)和多毛類(lèi)(12種)為主，而2006年調(diào)查則以苔蘚動(dòng)物(13種)和多毛類(lèi)(15種)為主，數(shù)量組成也發(fā)生了較大的變化，平均濕質(zhì)量相差不大，還是以網(wǎng)紋藤壺、翡翠貽貝和海鞘類(lèi)等大個(gè)體為主，但出現(xiàn)大量的小個(gè)體的鉤蝦類(lèi)，這與東山灣[30]調(diào)查比較類(lèi)似，使得冬季、秋季、下半年和周年板上附著密度遠(yuǎn)高于2006年調(diào)查，這可能與目前沿海飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與人類(lèi)高強(qiáng)度的捕撈、養(yǎng)殖等海上活動(dòng)有關(guān)，白龍半島鄰近海域是我國(guó)重要的養(yǎng)殖區(qū)域，目前，對(duì)于引進(jìn)品種眼斑擬石首魚(yú)(俗稱(chēng)美國(guó)紅魚(yú))的養(yǎng)殖規(guī)模甚大，養(yǎng)殖過(guò)程中的大量投餌可能是導(dǎo)致鉤蝦類(lèi)暴發(fā)的直接原因。

從表3可以看出，白龍半島鄰近海域污損生物群落結(jié)構(gòu)夏季多樣性指數(shù)、均勻度和豐度指數(shù)最高，春季次之，秋季和冬季較低，上半年高于下半年，周年板均較低，這與圖3反應(yīng)出來(lái)的群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性一致，夏季、春季和上半年群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，而冬季、秋季、下半年和周年板群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。這主要與冬季水溫較低，群落結(jié)構(gòu)種類(lèi)少，數(shù)量主要以小個(gè)體的鉤蝦類(lèi)為主，秋季、下半年和周年板鉤蝦類(lèi)大量增殖，

附著密度均高達(dá)10.00×104個(gè)/m2以上，這嚴(yán)重破壞了群落種類(lèi)間的平衡，因?yàn)樾€(gè)體的鉤蝦類(lèi)屬于r-對(duì)策者，很容易受到環(huán)境影響而發(fā)生變動(dòng)，使得群落結(jié)構(gòu)極其不穩(wěn)定；而春季、夏季和上半年板上則污損生物種類(lèi)多，主要以較大個(gè)體的翡翠貽貝、網(wǎng)紋藤壺和海鞘類(lèi)為主，數(shù)量分布相對(duì)比較均勻，群落相對(duì)比較穩(wěn)定。

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The study on community structure of marine fouling in the waters off Bailong Peninsula，Guangxi

Tian Wei1，Xu Zhaoli1

(1.EastChinaSeaFisheriesResearchInstitute，ChineseAcademyofFisherySciences，Shanghai200090，China)

An annual panel investigation on marine fouling organisms in the waters off Bailong Peninsula was conducted from December 2011 to November 2012. A total of 60 species were identified and the dominant species wereCorophiumacherusicum，Gammarussp.，Amphibalanusreticulates，Pernaviridis，Hydroideselegans，Anthopleuranigrescens，Styelacanopus，Musculussenhousia，Perinereisnuntia. The fouling organisms were mainly composed of subtropical and warm water affinities and the settlements occurred through the year，the average abundance and biomass on the seasonal test panel were 45 136 ind/m2and 4 246.03 g/m2. The highest seasonal abundance and biomass were 153 514 ind/m2in autumn and 9 418.42 g/m2in spring. The Shannon-Wiener index，Pielou’s evenness index and Margalef species richness of the community structure of fouling organisms on seasonal test panels were the highest in summer and lowest in winter. The results of ABC showed that community structures of fouling organisms on winter，autumn，second half year and annual test panels were not stable.

marine fouling; Bailong Peninsula; biodiversity; community structure

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.04.013

2014-08-18；

2014-12-16。

海洋公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201305027-8)。

田偉(1987—)，男，湖南省常德市人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事海洋生物生態(tài)研究。E-mail：tianwei_19870211@163.com

*通信作者：徐兆禮，研究員, 主要從事海洋生物生態(tài)研究。E-mail：xiaomin@sh163.net

X171

A

0253-4193(2015)04-0120-08

田偉，徐兆禮. 廣西白龍半島鄰近海域污損生物群落結(jié)構(gòu)分析[J]. 海洋學(xué)報(bào)，2015，37(6)：120—127，

Tian Wei, Xu Zhaoli. The study on community structure of marine fouling in the water of Bailong Peninsula, Guangxi[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(6)：120—127，doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.04.013