大連海域刺參原產(chǎn)地大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查及修復策略

孫儉，劉劍波，母剛，于世超

（1.大連大華嘉森海洋資源資產(chǎn)價格評估有限公司，遼寧 大連 116001；2.大連海寶漁業(yè)有限公司，遼寧 大連 116045；3.大連海洋大學機械與動力工程學院，遼寧 大連 116023；4.遼寧省水產(chǎn)苗種管理局，遼寧 大連 116015）

大連海域刺參原產(chǎn)地大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查及修復策略

孫儉1，劉劍波2，母剛3，于世超4

（1.大連大華嘉森海洋資源資產(chǎn)價格評估有限公司，遼寧 大連 116001；2.大連海寶漁業(yè)有限公司，遼寧 大連 116045；3.大連海洋大學機械與動力工程學院，遼寧 大連 116023；4.遼寧省水產(chǎn)苗種管理局，遼寧 大連 116015）

2014年6月，按照海洋資源調(diào)查規(guī)范，調(diào)查北黃海大連沿岸的刺參Apostichopus japonicas原產(chǎn)區(qū)中的旅順口區(qū)塔河灣附近海域和大連金州新區(qū)城山頭海濱地貌保護區(qū)海域內(nèi)大型底棲動物的種類、密度、生物量，計算優(yōu)勢種、生物多樣性和群落物種相似性，探討其修復策略。結(jié)果表明，兩處海域刺參生境大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)基本相同，優(yōu)勢種組成相似，優(yōu)勢類群均為軟體動物；物種組成因餌料條件及周邊海域底質(zhì)不同呈現(xiàn)差異性分化；兩處海域內(nèi)海星類與刺參的密度比分別約為1∶3和1∶1，海星類與刺參的生物量比值與密度比相同；海星類與海膽類密度比均約為1∶1和3∶1，海星類與刺參及海膽類密度和的比分別為1∶4和1∶1，海膽類與刺參密度比均約為1∶2。根據(jù)調(diào)查結(jié)果認為刺參生境和增養(yǎng)殖區(qū)的養(yǎng)護、修復策略為：（1）多種共養(yǎng)，以參為主；（2）控制海星，適度增殖海膽；（3）提高初級生產(chǎn)力，降低污染。

刺參生境；大型底棲動物;群落特征;修復策略

遼東半島東部的城山頭至旅順南部沿海是我國典型的基巖海岸之一，是海參、鮑、扇貝底播增殖的重要場所[1]。刺參（也稱仿刺參）Apostichopus japonicus的食品及藥用價值極高[2],是產(chǎn)量最大的海參種類[3]。海洋資源的過度開發(fā)及海洋環(huán)境的日趨惡化，水域生態(tài)荒漠化現(xiàn)象日益嚴重，威脅著海洋生物資源[4,5]，珍貴水生野生動植物資源急劇衰退[6],生物群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生了顯著的變化[7-10]，典型的刺參生境所剩無幾，野生刺參已難覓蹤跡。底播增殖刺參的品質(zhì)明顯優(yōu)于其他養(yǎng)殖方式[11-13]已形成普遍共識。如何保護刺參的生境，修復刺參增養(yǎng)殖區(qū)的生態(tài)環(huán)境成為重要的研究課題。李元山等[14]調(diào)查了山東威海小石島海域刺參生活環(huán)境，分析了刺參的生長、分布與底質(zhì)、生物等環(huán)境的關(guān)系；吳耀泉等[15]研究了山東青島靈山島增殖放流后參苗的行為及成活率；隋錫林[16]、于東祥等[17]介紹了刺參增殖海域的選擇、增殖區(qū)的改造、苗種的放養(yǎng)及管護等；鄒積波和馬躍華[18]研究了在遼寧大連平島人工造礁與刺參生長的關(guān)系；邢坤[19]認為，淺海典型水域刺參的養(yǎng)殖容量約為109.40g/m2；然而，目前對刺參典型生境中大型底棲動物群落特征及種間關(guān)系尚無報道。本文通過調(diào)查刺參典型生境中的物種、種群、群落結(jié)構(gòu)特征等，探討其內(nèi)在的生態(tài)學關(guān)系，為刺參增殖業(yè)的良性發(fā)展及海域生態(tài)修復提供參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

在北黃海大連沿岸的刺參原產(chǎn)地及傳統(tǒng)捕撈區(qū)設(shè)置2個調(diào)查區(qū)域：A區(qū)位于旅順口區(qū)南部海域的塔河灣附近，B區(qū)位于大連金州新區(qū)城山頭海濱地貌保護區(qū)內(nèi)（圖1）。兩個區(qū)域的海岸均為基巖海岸，巖礁底質(zhì)為主，A區(qū)和B區(qū)均處于潮下帶，水深3～12m。

1.2 調(diào)查面積及站位布設(shè)

在A區(qū)設(shè)置30個調(diào)查站位，調(diào)查面積約19.27hm2（圖2）；在B區(qū)設(shè)置88個調(diào)查站位，調(diào)查面積約634.1hm2（圖3）。

1.3 樣品采集與分析

2014年6月，參照《海洋調(diào)查規(guī)范海洋生物調(diào)查》（GB/T12763.6-2007）要求[20]，在 A區(qū)和 B區(qū)采集樣品、處理，收集數(shù)據(jù)，調(diào)查大型底棲動物。利用GPS對站位進行定位，對各站位進行定量和定性采樣。定量采樣時，在每個站位用定量框（2.0m×2.0m）取2個樣方；樣方內(nèi)采集的所有大型底棲動物分別放入編號的密封袋中，帶回實驗室用5%的甲醛溶液固定保存，鑒定物種、計數(shù)、稱量質(zhì)量。

圖1 調(diào)查區(qū)域位置Fig.1 Location of sampling stations

圖2 A區(qū)調(diào)查站位Fig.2 Location of sampling sites in area A

圖3 B區(qū)調(diào)查站位Fig.3 Location of sampling sites in area B

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

1.4.1 相對重要性指數(shù)

相對重要性指數(shù)（Index of relative importance，IRI）[21]，IRI=（N+W）×F，式中：N 為某一種類的個體數(shù)占總個體數(shù)的百分率；W為某一種類的重量占總重量的百分率；F為某一種類出現(xiàn)的站位數(shù)占調(diào)查總站位數(shù)的百分率。

1.4.2 群落物種多樣性

式中，N為樣品中所有物種的總體個數(shù)；S為樣品中的種類數(shù)；Pi為第i種的個體數(shù)與樣品中的總個數(shù)的比值。

1.4.3 群落物種組成相似性指數(shù)（Bray-Curtis指數(shù)CN[22]）

式中，Na為樣地a的個體數(shù)之和；Nb為樣地b的個體數(shù)之和；Nj為樣地a和樣地b共有種個體數(shù)較小者之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成與分布

經(jīng)鑒定，A區(qū)與B區(qū)分別有15種和21種大型底棲動物（表1）。兩區(qū)均出現(xiàn)的物種有13種：刺參、光棘球海膽Strongylocentrotus nudus、黃海膽Glyptocidaris crenularis、羅氏海盤車Asterias rollestoni、砂海燕A.pectinifera、脈紅螺 Rapana venosa、銹凹螺Chlorostoma rusica、三棱骨螺Tritonalia emarginatus、蝦夷扇貝Patinopecten yesoensis、櫛孔扇貝Chlamys farreri、長牡蠣Crassostrea gigas、寄居蟹Pagurus sp.和日本蟳 Charybdis japonica。

A區(qū)大型底棲動物隸屬于3門12科,其中，棘皮動物門4科5種，占種類數(shù)的33.3%；軟體動物門6科8種，占種類數(shù)的53.3%；節(jié)肢動物門2科2種，占種類數(shù)的13.3%。

B區(qū)大型底棲動物隸屬于4門17科，其中，棘皮動物門5科6種，占種類數(shù)的30.0%；軟體動物門9科12種，占種類數(shù)的60%；節(jié)肢動物門2科2種，占種類數(shù)的10%；螠門1科1種，占種類數(shù)的4.3%（表 1）。

2.2 生物量和密度的組成與分布

2.2.1 密度組成與分布

A區(qū)與B區(qū)大型底棲動物的平均密度分別為5.03個/m2和1.04個/m2，海星類（羅氏海盤車、砂海燕）與刺參密度比分別約為1∶3和1∶1；A區(qū)和B區(qū)中海星類與海膽類（光棘球海膽、黃海膽、馬糞海膽）密度比分別約為1∶1和3∶1；海星類與刺參及海膽類密度和的比分別為1∶4和1∶1；A區(qū)和B區(qū)中海膽類（光棘球海膽、黃海膽、馬糞海膽）與刺參密度比約為1∶2。

表1 大型底棲動物種類名錄及分布區(qū)域Tab.1 The list of species and distribution of macrobenthos in area A and area B

A區(qū)棘皮動物門的平均密度為3.13個/m2，占總密度的62.25%；軟體動物門平均密度為1.7個/m2，占總密度的33.78%；節(jié)肢動物門平均密度為0.2個/m2，占總密度的3.97%。

B區(qū)海域棘皮動物門平均密度為0.71個/m2，占總密度的68.14%；軟體動物門平均密度為0.28個/m2，占總密度的27.29%；節(jié)肢動物門平均密度為0.05個/m2，占總密度的4.5%；腔腸動物門平均密度為0.003個/m2，占總密度的0.27%。

2.2.2 生物量組成與分布

A區(qū)與B區(qū)大型底棲動物的平均生物量分別為 378.93g/m2和 63.87g/m2。

A區(qū)棘皮動物門平均生物量為284.5g/m2，占總生物量的75%；軟體動物門平均生物量為82.6g/m2，占總生物量的22%；節(jié)肢動物門平均生物量為11.83g/m2，占總生物量的3%。

B區(qū)棘皮動物門平均生物量為44.57g/m2，占總生物量的69.78%；軟體動物門平均生物量為17.33g/m2，占總生物量的27.13%；節(jié)肢動物門平均生物量為1.93g/m2，占總生物量的3.02%；螠門動物平均生物量為0.04g/m2，占總生物量的0.07%（表2）。

2.3 生態(tài)優(yōu)勢度

由相對重要性指數(shù)（IRI）＞100為優(yōu)勢種的標準得知，A區(qū)有6種優(yōu)勢種：刺參（4660.69）、光棘球海膽（1619.76）、砂海燕（517.12）、脈紅螺（339.07）、銹凹螺（304.54）和三棱骨螺（230.07）；B區(qū)有5種優(yōu)勢種：刺參（2152.75）、羅氏海盤車（896.04）、砂海燕（860.67）、脈紅螺（582.68）和光棘球海膽（101.21）（表 3）。

表2 各區(qū)大型底棲動物密度及生物量Tab.2 The abundance and biomass of macrobenthos in area A and area B

2.4 群落多樣性指數(shù)

本次調(diào)查顯示，A區(qū)和B區(qū)的物種多樣性（H'）指數(shù)分別為3.06和3.32；豐富度指數(shù)（dma）分別為1.93和2.10，A區(qū)小于B區(qū)；均勻度指數(shù)（J）分別為0.78和0.74，A區(qū)略高于B區(qū)（表4）。

表3 各區(qū)的優(yōu)勢種及相對重要性指數(shù)Tab.3 The dominant species and indices of relative importance（IRI）of macrobenthos in area A and area B

表4 各區(qū)群落多樣性指數(shù)Tab.4 Biodiversity of macrobenthic community in area A and area B

3 討論

3.1 刺參增養(yǎng)殖海域大型底棲動物群落特征

本研究結(jié)果顯示，A區(qū)和B區(qū)的大型底棲動物群落均以“軟體動物門-棘皮動物門-節(jié)肢動物門”為基本結(jié)構(gòu)，軟體動物的物種數(shù)占絕對優(yōu)勢，分別占物種總數(shù)的53.3%和60.0%；優(yōu)勢種均以刺參、光棘球海膽、砂海燕、脈紅螺為主。本次調(diào)查結(jié)果與山東小石島[14]、靈山島[15,23]海域內(nèi)群落的基本結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種組成具有一致性。這說明地理位置對刺參生境的大型底棲動物群落的基本結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢類群及優(yōu)勢種影響較小。本研究中，A、B區(qū)域共有種為13種，但物種組成相似性指數(shù)為0.276；雖然A、B區(qū)域地理緯度基本一致，底質(zhì)相近，但物種組成相似度不高，說明A、B區(qū)域間物種組成出現(xiàn)差異性分化。現(xiàn)場觀察及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，刺參生境的物種組成受餌料條件及周邊海域底質(zhì)影響明顯，如A區(qū)海藻繁茂，為皺紋盤鮑提供了適宜的餌料，所以A區(qū)出現(xiàn)皺紋盤鮑；B區(qū)周邊為泥沙底，適宜紫石房蛤、毛蚶等埋棲型灘涂貝類生存，因海流帶動進入B區(qū)。因此認為，刺參生境大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)基本相同，軟體動物為優(yōu)勢類群，優(yōu)勢種組成相似；物種組成因餌料條件及周邊海域底質(zhì)不同呈現(xiàn)差異性分化。

3.2 修復策略

3.2.1 多種共養(yǎng)，以參為主

任何一個生物的生存都需要一定的環(huán)境條件[24]；良好的環(huán)境是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)刺參的前提條件，也是刺參增養(yǎng)殖區(qū)的必備條件之一。以往進行刺參增養(yǎng)殖時，更多的關(guān)注刺參的投放量與捕撈量，忽視了刺參的生物環(huán)境對刺參生存、生活、生長的影響。本研究結(jié)果顯示，A區(qū)和B區(qū)的大型底棲動物群落共有種為13種，且優(yōu)勢種均為刺參。這一現(xiàn)象反映了大型底棲動物對生境的適應(yīng)性[24]；啟示人們，在刺參增養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)護、修復時應(yīng)按照“多種共養(yǎng)，以參為主”的模式開展工作?！岸喾N共養(yǎng)”是指在適宜海區(qū)投放可以直接或間接為刺參提供食物的物種，如牡蠣、扇貝、海膽等；“以參為主”是指在海區(qū)投放牡蠣、扇貝、海膽后，適時投放刺參，以刺參為主養(yǎng)種類。

3.2.2 控制海星，增殖海膽

據(jù)姜洪濤等[25]調(diào)查，在山東小石島海域海星類是刺參的敵害之一。從前述結(jié)果可知，A區(qū)海星類的密度與生物量絕對值均高于B區(qū)，但A區(qū)刺參和海膽類的生物量絕對值均高于B區(qū)。此現(xiàn)象說明海星類作為刺參和海膽類的敵害，限制了刺參和海膽類的種群繁殖。因此，控制海星類數(shù)量是提高刺參產(chǎn)量或修復刺參資源量的必要措施。由本調(diào)查結(jié)果可知，海星類與刺參的密度比小于1∶3或海星類與刺參及海膽類密度和的比小于1∶4為宜。

在天然海域中，刺參與海膽共棲[14,23,26]；刺參與光棘球海膽、蝦夷馬糞海膽混養(yǎng)既可以提高刺參及海膽的品質(zhì)，又可以降低餌料系數(shù)，避免水質(zhì)惡化[27-30]。其機理是海帶直接為海膽所食，海膽的糞便不能直接為海參攝食[28]，但是放出的氮磷等營養(yǎng)鹽為底棲硅藻和石莼等提供了營養(yǎng)；底棲硅藻為海參和海膽等食用[29],等于海帶被間接地二次利用，海膽既食海帶，又補充了底棲硅藻。本次調(diào)查結(jié)果表明，在A區(qū)和B區(qū)中，海膽類與刺參的密度比及生物量比均約為1∶2時，可獲較高的刺參產(chǎn)量（A區(qū)）。因此在刺參增養(yǎng)殖時，應(yīng)按照密度（生物量）比為1∶2的比例適量增殖海膽。

3.2.3 提高大型藻類的初級生產(chǎn)力，降低污染

國內(nèi)外常用多樣性指數(shù)監(jiān)測海洋底棲生物群落結(jié)構(gòu)的變化，是較好評價污染程度的工具[31-33]。根據(jù)余濤[34]的評價方法，A區(qū)和B區(qū)均已受到中度偏輕度污染。大量研究表明，凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)的關(guān)鍵是高效、經(jīng)濟和安全除去或轉(zhuǎn)化養(yǎng)殖動物的排泄物和糞便等[28]。針對刺參增養(yǎng)殖海域，可以適量增殖海帶、裙帶菜、鼠尾藻、孔石莼等大型藻類，這些水生植物既可以提高水體的初級生產(chǎn)力，又可以穩(wěn)定沉積物、改善及凈化海水，還可為刺參第二營養(yǎng)級海洋動物提供優(yōu)越的產(chǎn)卵場、棲息地和食物。

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Characteristics of Macrobenthic Community and Restoring Strategy in Native Habitat of Sea Cucumber Apostichopus japonicus

SUN Jian1,LIU Jian-bo2,MU Gang3,YU Shi-chao4
（1.Dalian Da Hua Jiasen Asset Prices Appraisal of Marine Resources Co.Ltd.,Dalian 116001,China;2.Dalian Haibao Fisheries Co.Ltd.,Dalian 116045,China;3.School of Mechanical and Power Engineering,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;4.Liaoning Administration Bureau of Aquaculture Breeding,Dalian 116015,China）

The macrobenthic communityincludingspeciescomposition,density,dominantspecies,and speciesdiversitywere investigated in native sea waters of sea cucumber Apostichopus japonicas in Lvshunkou District and Jinzhou District near Chengshantou coastal landform protection area in Dalian in north Yellow Sea in June 2014.The results showed that there was the same community structure and dominant species in benthic animal habitat of sea cucumber,with dominant species in mollusk.However,there was significant difference in species composition between the surveyed coastal areas due to food conditions and the surrounding difference at the bottom.The densityratio ofstarfish to sea cucumberwasfound to be about1∶3 in Lvshunkou Districtand 1∶1 in Jinzhou District in Dalian,the density ratio of starfish to sea urchins about 1∶4 in Lvshunkou District and 1∶1 in Jinzhou District in Dalian and density ratio of sea urchins to sea cucumber about 1∶2 in Lvshunkou District and Jinzhou District.The surveyrevealed that the following restoration strategies should be conducted for sea cucumber habitat conservation:（1）multispecies co-culture,with sea cucumber as principal species;（2）multiplication ofsea urchinsand decrease in starfish density;（3）improvementofprimaryproductivityand reduction in pollution.

habitat of sea cucumber Apostichopusjaponicus；characteristics；macrobenthic community；restoring strategy

S932；S968

A

1005-3832（2017）04-0049-06

2017-04-01

農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點實驗室基金（2014-MESNK-KF-07）.

孫儉（1981-），男，工程師，從事水產(chǎn)資源資產(chǎn)價格評估與漁業(yè)技術(shù)研究.E-mail:sunjiandlfu@163.com

母剛（1982-），男，實驗師，從事漁業(yè)裝備工程技術(shù)研究.E-mail:mugang@dlou.edu.cn