海州灣前三島海域底播刺參群體特征初探

張宏曄 , 許 強(qiáng) 劉 輝 楊紅生

(1.中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所 海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266071; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

仿刺參Apostichopus japonicus(Selenka), 又稱刺參, 營(yíng)底棲生活, 喜分布于藻床、礁石等生境中[1],是具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水產(chǎn)養(yǎng)殖種類。刺參的主要養(yǎng)殖方式可分為: 池塘養(yǎng)殖、圍堰養(yǎng)殖、沉籠養(yǎng)殖、淺海底播養(yǎng)殖等[2]; 其中底播養(yǎng)殖方式是將刺參苗種直接撒播到海底自然生長(zhǎng), 因此產(chǎn)品的品質(zhì)較好[2]。底播養(yǎng)殖按照養(yǎng)殖海域可以分為近岸海域和島嶼海域。與近岸海域相比, 島嶼海域的潮流暢通, 受陸源輸入影響小, 水質(zhì)優(yōu)良, 且大部分為巖礁底質(zhì), 適宜開展刺參的底播養(yǎng)殖。

目前, 國(guó)內(nèi)有關(guān)刺參群體生物學(xué)特征的相關(guān)研究多集中在池塘、圍堰等人工養(yǎng)殖系統(tǒng)[2-5]。國(guó)外對(duì)不同種類海參群體生物學(xué)特征與生境關(guān)系的研究較多, 如 Kazanidis等[6]研究了愛琴海海參Holothuria tubulosa的種群動(dòng)態(tài), Toral-Granda等[7]研究了加拉帕戈斯群島海域海參Isostichopus fuscus的種群結(jié)構(gòu)以及增殖特征, Ramón等[8]研究了地中海海參Stichopus regalis的分布和資源開發(fā), Navarro等[9]研究了北美大加那利島海參Holothuria arguinensis的生境選擇特征, Ginny等[10]研究了加州海峽群島海參Pachythyone rubra的分布與環(huán)境因素的關(guān)系。

前三島位于黃海海州灣內(nèi), 距內(nèi)陸沿岸最近距離41 km, 近島海域大型藻類資源豐富, 是刺參在中國(guó)自然分布的最南界[1]。2003年起, 該海域就已成功開展刺參底播養(yǎng)殖, 但迄今尚無對(duì)其群體生物學(xué)特征的系統(tǒng)調(diào)查研究。該海域水深變化幅度大, 底質(zhì)類型復(fù)雜, 底棲生境多樣, 養(yǎng)殖刺參群體分布與其所處生境類型之間的關(guān)系亟待揭示。

本研究采用潛水樣帶法, 研究了海州灣前三島海域底播刺參群體的周年變動(dòng)和體質(zhì)量結(jié)構(gòu)的變化, 比較了不同生境中刺參的分布密度, 探討了刺參分布與生境類型的關(guān)系, 以期揭示該海域底播刺參群體變動(dòng)規(guī)律, 同時(shí)也可為島嶼刺參資源保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 海域位置

調(diào)查海域?yàn)楹Ｖ轂城叭龒u(平島、達(dá)山島、車牛山島)中的平島海域(35°08′12″~35°08′36″N, 119°54′6″~119°55′0″E, 見圖1)。2012 年秋季, 在平島北部東北灣和西北灣分別投放規(guī)格為 10~25 g/頭的刺參苗種 5 000 kg。

1.2 調(diào)查方法與內(nèi)容

1.2.1 環(huán)境因子調(diào)查

在刺參非夏眠期間2013年3月26日、5月2日、11月16日和2014年4月5日在前三島進(jìn)行調(diào)查。在上述調(diào)查時(shí)間以及2013年8月15日對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)查, 用多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(YSI-650)測(cè)定了兩個(gè)海灣的表層(1 m), 中層(5 m), 底層(10 m)海水前三島海域的水質(zhì)特征(水溫、鹽度、溶解氧)。

圖1 研究區(qū)域及海灣示意圖Fig.1 The sketch map of the research zone & bay

1.2.2 刺參群體特征的調(diào)查

在4個(gè)調(diào)查季節(jié)對(duì)刺參進(jìn)行潛水調(diào)查。除2014年 4月養(yǎng)殖公司存在刺參采捕行為, 其余時(shí)間刺參群體無人為擾動(dòng)。

采用改進(jìn)的樣帶調(diào)查法: 使用長(zhǎng)50 m、直徑6 mm的鋼絲繩, 每5 m作一個(gè)標(biāo)記、共10個(gè)標(biāo)記, 作為調(diào)查樣帶引導(dǎo)繩。在島北東北灣和西北灣內(nèi)隨機(jī)布設(shè)樣帶, 并記錄樣帶兩端經(jīng)緯度。樣帶上每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)周圍形成以標(biāo)記點(diǎn)為中心的2 m ×2 m的正方形樣方,每條樣帶形成10個(gè)樣方, 面積共40 m2。潛水員在水下沿樣帶采集每個(gè)樣方內(nèi)所有刺參。取樣后立即計(jì)數(shù), 并在 0.5 h內(nèi)稱取個(gè)體質(zhì)量(濕質(zhì)量)。根據(jù)實(shí)際情況, 每個(gè)海灣分別布設(shè)1~4條樣帶。

1.2.3 不同生境刺參密度的調(diào)查

2013年5 月對(duì)不同生境中刺參的分布密度進(jìn)行了調(diào)查。根據(jù)潛水員觀察和水下錄像分析, 將前三島海域底棲生境分為有藻類覆蓋的礁石區(qū)、無藻類覆蓋的礁石區(qū)和泥沙質(zhì)區(qū) 3種類型。潛水員在采集刺參的同時(shí), 記錄每個(gè)樣方內(nèi)的主要生境類型。本次調(diào)查共記錄了8條樣帶中80個(gè)樣方的刺參密度和對(duì)應(yīng)的生境類型。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS v21數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用單因素方差分析法(ONE-WAY ANOVA)檢驗(yàn)兩個(gè)海灣水文指標(biāo)之間的差異。由于刺參密度和生物量并不呈正態(tài)分布, 所以對(duì)不同季節(jié)的刺參密度和生物量采用Kruskal-Wallis H非參數(shù)檢驗(yàn)法, 此方法在樣本不呈正態(tài)分布的時(shí)候可以對(duì)樣本之間的差異進(jìn)行檢驗(yàn)。不同調(diào)查時(shí)間內(nèi)刺參群體濕質(zhì)量結(jié)構(gòu)用Kolmogorov-Smirnov單樣本檢驗(yàn)法檢驗(yàn)其分布的正態(tài)性, 然后采用 LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行比較[6]。不同類型生境間的刺參密度差異采用單因素方差分析法(ONE-WAY ANOVA), 并且在兩兩不同類型間進(jìn)行多重比較[11], 顯著性水平均設(shè)置為0.05。

2 結(jié)果

2.1 前三島海域水質(zhì)特征

各個(gè)監(jiān)測(cè)月份島東北灣和西北灣之間水質(zhì)指標(biāo)無顯著差異(P>0.05)。在5次監(jiān)測(cè)中, 3月水溫最低為4.39℃, 2013年 8月水溫最高為 27.73℃。鹽度為29.28~32.20, 溶解氧為 7.02~13.36 mg/L, 最低均為2013年8月, 最高均為2013年3月(表1)。

2.2 刺參密度和生物量的季節(jié)變化特征

對(duì)不同季節(jié)的刺參密度和生物量的 Kruskal-WallisH檢驗(yàn)結(jié)果表明, 4個(gè)調(diào)查時(shí)間內(nèi)刺參的密度并無顯著性差異(χ2=6.557,P>0.05), 生物量差異也未達(dá)到顯著性水平(χ2=4.858,P>0.05)。對(duì)兩個(gè)海灣4個(gè)季節(jié)刺參的多重比較結(jié)果表明, 2013年11月東北灣刺參密度和生物量顯著高于其他調(diào)查月份(P< 0.05), 而西北灣刺參密度則沒有顯著差異(P>0.05), 2013年3月西北灣刺參生物量顯著高于其他月份(P<0.05)。從空間對(duì)比上看, 除2013年11月東北灣的刺參生物量顯著高于西北灣(P<0.05), 其余調(diào)查時(shí)間兩個(gè)海灣的生物量差異不顯著(圖2)。從空間分布上看, 2013年 11月東北灣刺參較多, 其余季節(jié)刺參群體沒有明顯變化(圖3)。

表1 調(diào)查期間前三島海域基本水質(zhì)指標(biāo)變動(dòng)Tab.1 Basic water parameters of Qiansan Islands

2.3 不同規(guī)格刺參分布特征

不同調(diào)查時(shí)間刺參平均濕質(zhì)量差異顯著(F=12.34,P<0.05)。2013年5月刺參群體總體濕質(zhì)量水平較3月份高, 2013年11月刺參濕質(zhì)量水平雖較5月份低, 但是個(gè)體濕質(zhì)量分布跨度較小, 2014年4月刺參總體濕質(zhì)量水平較2013年11月高, 個(gè)體濕質(zhì)量分布跨度最小, 主要集中在75~125g/頭。兩個(gè)海灣刺參濕質(zhì)量組成, 除東北灣2013年3月刺參濕質(zhì)量不呈正態(tài)分布以外(P=0.023), 其余時(shí)間兩個(gè)海灣的刺參濕質(zhì)量均呈正態(tài)分布(P>0.05), 東北灣的刺參在2013年5月和11月濕質(zhì)量分布與正態(tài)分布曲線擬合效果較好, 2014年4月稍差。西北灣2013年5月份濕質(zhì)量分布與正態(tài)分布曲線擬合最好, 其他月份擬合效果稍差(圖4)。

2.4 不同生境類型的刺參群體分布特征

單因素方差分析結(jié)果表明, 有藻類分布的礁石區(qū)的刺參密度顯著高于無藻類分布的礁石區(qū)(東北灣F=12.06,P<0.05, 西北灣F=71.70,P<0.05), 詳見圖5。無藻類分布的礁石區(qū)刺參密度高于泥沙質(zhì)平底區(qū),但差異并未達(dá)到顯著性水平。

圖2 不同季節(jié)不同海灣的刺參密度及生物量統(tǒng)計(jì)Fig.2 The population & biomass density of Apostichopus japonicus in different bays and different seasons

3 討論

3.1 底播養(yǎng)殖刺參群體特征

底播養(yǎng)殖刺參在自然環(huán)境中生長(zhǎng), 此過程與野生海參種群類似。野生海參的種群在自然狀態(tài)下種群密度較低, 種群結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定[6-7]。本研究中, 前三島海域底播養(yǎng)殖刺參密度和生物量在周年調(diào)查內(nèi)雖然表現(xiàn)一定季節(jié)變化, 但是差異并不顯著, 可能是由于每次取樣的地點(diǎn)數(shù)量不同而體現(xiàn)的差異。秋季東北灣的刺參較多, 原因可能是調(diào)查樣帶所在底質(zhì)類型符合刺參的偏好而出現(xiàn)刺參的聚集行為[12]。本研究中底播刺參的生物量為 42.69 ~103 g/m2, 并未達(dá)到該海域的刺參養(yǎng)殖容量109.4 g/m2[13], 刺參密度為0.4~1.33 頭/m2, 同為楯手目的海參Australostichopus mollis在野生條件下種群密度最高可以達(dá)到0.6 頭/m2[11],與本研究中的刺參密度接近。前三島海域的刺參底播養(yǎng)殖密度較低, 接近野生狀態(tài)海參, 所以品質(zhì)較好。

圖3 4個(gè)調(diào)查時(shí)間刺參的空間分布Fig.3 Spatial distribution of Apostichopus japonicas in 4 survey season

圖4 調(diào)查時(shí)間內(nèi)刺參不同濕質(zhì)量組成分布Fig.4 The wet weight distribution of Apostichopus japonicas

由于目前對(duì)海參的年齡缺乏統(tǒng)一的界定方法,所以關(guān)于海參的種群結(jié)構(gòu)研究主要是利用體長(zhǎng)、濕質(zhì)量等生物學(xué)指標(biāo)判別[14]。在野生海參群體的研究中, 海參的濕質(zhì)量組成近似正態(tài)分布[6-8], 海參的分布和濕質(zhì)量也受到多種因素的影響, Navarro等[9]的研究表明較高的 POM 含量對(duì)海參Holothuria arguinensis有吸引作用, Slate等[15]的研究說明營(yíng)養(yǎng)較豐富的底質(zhì)類型有利于海參Australostichopus mollis

圖5 不同類型生境刺參密度Fig.5 The population density of Apostichopus japonicus in different habitats

的生長(zhǎng), 而刺參在夏眠過程中會(huì)出現(xiàn)能量的消耗而使得濕質(zhì)量減小[5,16], 恢復(fù)攝食以后, 能量收入增加,濕質(zhì)量也隨之增加[17]。在本研究中, 前三島海域冬春季節(jié)(2013年3月到5月)水溫上升, 刺參攝食增加[18],濕質(zhì)量增長(zhǎng)。秋季(2013年11月) 降至18℃以下時(shí),刺參由于夏眠期間身體消耗[16]較大且此時(shí)剛恢復(fù)攝食不久, 因而濕質(zhì)量較春季下降; 2013年 11月到2014年 4月期間, 刺參恢復(fù)正常攝食, 濕質(zhì)量快速增長(zhǎng)。2013年 3月, 東北灣刺參濕質(zhì)量分布并不符合正態(tài)分布, 其原因是群體中有一部分個(gè)體是 2012年前投入的較大規(guī)格的底播刺參。其他調(diào)查時(shí)間兩個(gè)灣由于沒有人為干擾及投放等因素, 刺參濕質(zhì)量均呈正態(tài)分布, 符合一般海參的濕質(zhì)量組成特征。

3.2 島嶼海域底播刺參分布與生境的關(guān)系

野生海參群體在自然狀態(tài)下常呈不均勻的斑塊狀分布, 其原因主要是不同生境類型在食物供給[10],底質(zhì)類型[11], 隱蔽場(chǎng)所[10,19]等方面的差異導(dǎo)致了海參對(duì)不同生境的傾向性選擇。已有研究發(fā)現(xiàn)在人工碼頭環(huán)境中, 刺參選擇易于躲避并且食物充足的碼頭地基生境[20]。在本研究的離岸島嶼生境中, 底播養(yǎng)殖刺參對(duì)有藻類分布的礁石生境具有明顯的傾向性,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看在西北灣傾向性比東北灣更明顯, 這可能是由于西北灣藻類較少導(dǎo)致刺參的聚集。海藻(草)床是刺參喜棲息的環(huán)境, 多種來源的豐富的有機(jī)碎屑可為刺參提供充足的優(yōu)質(zhì)餌料[21-22], 而且大型藻類可以為刺參的活動(dòng)、隱蔽、繁殖等提供豐富的棲息空間。本研究同時(shí)發(fā)現(xiàn), 刺參也傾向于選擇無藻床分布的礁石底質(zhì)。自然或人工礁體環(huán)境不僅可為刺參提供豐富的棲息空間, 而且可有效地存積水體自然沉積物, 礁體基質(zhì)也可附著底棲微藻和其他微型生物, 大大促進(jìn)刺參的攝食和生長(zhǎng)[23-24]。在離岸島嶼這一特殊生境中, 刺參對(duì)藻床、礁石區(qū)生境的選擇性可讓刺參能更有效獲得優(yōu)質(zhì)餌料保證正常生長(zhǎng),更容易找到隱蔽場(chǎng)所躲避惡劣的海況, 這對(duì)于刺參適應(yīng)島嶼海域浪大流急、供餌力相對(duì)較低的特點(diǎn)十分重要。

4 結(jié)語

本研究中刺參群體變化規(guī)律以及的生境選擇性可讓刺參能更有效獲得優(yōu)質(zhì)餌料保證正常生長(zhǎng), 更容易找到隱蔽場(chǎng)所躲避惡劣的海況, 對(duì)于刺參適應(yīng)島嶼海域浪大流急供餌力相對(duì)較低的生境特征十分重要, 同時(shí)也為合適的刺參底播養(yǎng)殖區(qū)開發(fā)以及優(yōu)質(zhì)人工刺參養(yǎng)殖設(shè)施的建設(shè)有一定意義。

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