造礁石珊瑚自然海區(qū)斷枝培育技術(shù)研究

段曉偉肖寶華廖寶林楊小東謝子強謝勇琪

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造礁石珊瑚自然海區(qū)斷枝培育技術(shù)研究

段曉偉1，肖寶華2，3，廖寶林2，楊小東2，謝子強2，謝勇琪2

（1. 深圳市大鵬新區(qū)海洋生物產(chǎn)業(yè)服務中心/ 2. 廣東海洋大學深圳研究院，廣東 深圳 518108；3. 廣東海洋大學廣東省海洋開發(fā)研究中心，廣東 湛江 524025）

【】研究探討造礁石珊瑚自然海區(qū)斷枝培育技術(shù)的條件和方法。在深圳大鵬新區(qū)大澳灣海區(qū)海底搭建海區(qū)斷枝培育系統(tǒng)，并在系統(tǒng)上培育膨脹薔薇珊瑚 () 、霜鹿角珊瑚()、盾形陀螺珊瑚()、十字牡丹珊瑚（）和澄黃濱珊瑚（）等5種造礁石珊瑚的斷枝（每種珊瑚100株），開展為期12個月的實驗。5種珊瑚在深圳市大鵬新區(qū)大澳灣海域的斷枝培育系統(tǒng)上培育12個月后，5種造礁石珊瑚斷枝存活率分別為96%、93%、95%、85%和83%。珊瑚斷枝生長指標測量結(jié)果顯示，5種珊瑚中霜鹿角珊瑚生長速度最快，其斷枝橫向增長長度平均可達46.2 mm；其次是膨脹薔薇珊瑚，其斷枝橫向伸長長度平均可達38.2 mm；而澄黃濱珊瑚生長速度最慢，橫向伸長長度都在24 mm以下。在合適海區(qū)，使用海區(qū)石珊瑚斷枝培育系統(tǒng)進行造礁石珊瑚培育，可改善其存活率和生長。

造礁石珊瑚；石珊瑚斷枝；斷枝培育

珊瑚礁資源正在經(jīng)歷全球范圍的急劇衰退，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提供的數(shù)據(jù)表明, 目前全球珊瑚礁有11％已經(jīng)衰退, 16％已不能發(fā)揮生態(tài)功能, 60％正面臨嚴重威脅[1-3]。因此，開展珊瑚礁保護和修復工作已迫在眉睫。目前，通過有性繁殖技術(shù)手段對珊瑚礁進行修復，國內(nèi)外學者已積累一定理論與經(jīng)驗，但由于對大部分珊瑚種類配子成熟與釋放的生理過程及細胞調(diào)控機制還缺乏了解，人工環(huán)境下珊瑚的性成熟和有性繁殖還較為困難，尚不具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用能力[4-8]。相對造礁石珊瑚有性繁育修復的受限，造礁石珊瑚無性繁殖方式有多種，通過出芽生殖、組織碎片脫落、水螅體釋放等形式都可使造礁石珊瑚在生活史任何階段從母體分離發(fā)育成獨立的新個體[9]。從20世紀70年代開始，國外學者在夏威夷島、加勒比海、南太平洋、東南亞等地區(qū)陸續(xù)開展造礁石珊瑚無性繁殖修復珊瑚礁的技術(shù)研究[10-13]。國內(nèi)開展造礁石珊瑚無性繁育和移植始于20世紀90年代，隨后陸續(xù)有學者在華南近岸、海南島和南海海域開展造礁石珊瑚無性繁育研究[14-16]。珊瑚斷枝培育技術(shù)是目前應用最廣的造礁石珊瑚無性繁殖技術(shù)之一。該技術(shù)相比傳統(tǒng)的珊瑚移植技術(shù)，能在提高珊瑚培育的成功率的同時，減少對原生珊瑚的破壞，并持續(xù)培育更多的珊瑚苗種進行珊瑚礁修復[13]，但由于各地區(qū)珊瑚品種和移植海區(qū)環(huán)境的差異，目前尚無較為統(tǒng)一的斷枝培育標準和方法[13,17]。根據(jù)各海域水文特征和珊瑚資源狀態(tài)，選擇合適的珊瑚斷枝培育技術(shù)才能保證珊瑚斷枝培育的成功率。本研究借鑒國內(nèi)外珊瑚斷枝培育技術(shù)，構(gòu)建適應我國華南近岸自然海區(qū)的珊瑚斷枝培育系統(tǒng)，為珊瑚礁生態(tài)修復提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 珊瑚母枝采集和馴養(yǎng)

本實驗所用5種珊瑚母枝采自深圳東部海域，來源于海區(qū)中由于拖網(wǎng)、拋錨破壞散落的未死亡珊瑚。種類分別是膨脹薔薇珊瑚 () 、霜鹿角珊瑚()、盾形陀螺珊瑚()、十字牡丹珊瑚（）和澄黃濱珊瑚（）。造礁石珊瑚母株的鑒定根據(jù)鄒仁林編著的《中國動物志?造礁石珊瑚》[18]。對其活性和健康狀態(tài)挑選，此次用于實驗的分枝狀珊瑚母枝高約在120~200 mm，團塊狀珊瑚母枝大小約為150×100 mm。采集回的母枝應在運輸過程浸沒在海水并防止暴露在陽光之下，并于1 h內(nèi)迅速轉(zhuǎn)移至岸邊人工海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中進行母枝馴養(yǎng)。珊瑚母枝馴養(yǎng)5~10 d，待其珊瑚體顏色恢復正常，珊瑚蟲活躍即可。

1.2 培育皿與珊瑚斷枝的制備

本研究使用的斷枝培育皿為陶瓷材料，浸泡在海水之中不遭腐蝕與破壞，同時也不會對珊瑚斷枝產(chǎn)生毒害。培育皿底部設計有螺紋螺桿和螺帽，上部是一中空托盤結(jié)構(gòu)（圖1）。

圖1 斷枝培育皿實物

斷枝截取前珊瑚母枝須在人工生態(tài)缸中停食靜養(yǎng)3 d。斷枝截取應在晚上關(guān)燈后進行，此時蟲黃藻進入吸氧排二氧化碳階段，珊瑚蟲不活躍。霜鹿角珊瑚一般從母枝上截取10~20 mm的分枝作為培育斷枝。膨脹薔薇珊瑚、盾形陀螺珊瑚、十字牡丹珊瑚和澄黃濱珊瑚一般截取面積為20×20 mm的正方形方塊。斷枝截取后迅速將其用凝膠培養(yǎng)基固定在培育皿中。將固定好的繁殖小片放回海水人工養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng)，等待海區(qū)移植實驗進行。5種珊瑚各制備100株斷枝進行移植實驗。

1.3 實驗海區(qū)選擇

綜合分析深圳大鵬半島周邊珊瑚生長情況、水文、氣象、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及生物資源等環(huán)境因子，選擇深圳市大鵬新區(qū)大澳灣海域（114°28′13.9″E， 22°33′08.1″N）作為此次實驗海區(qū)（圖2）。大澳灣海區(qū)水流不大，水交換率相對較好，水深小于10 m，水質(zhì)達國家二類以上[19]。同時底質(zhì)表層是具有少量泥沙的硬質(zhì)底層，周邊已有較為豐富的珊瑚覆蓋，符合珊瑚斷枝培育的海區(qū)選擇標準[20]。

圖2 珊瑚斷枝培育實驗海區(qū)

1.4 海區(qū)斷枝培育系統(tǒng)構(gòu)建

研究團隊制作并在實驗海區(qū)投放斷枝培育系統(tǒng)（圖3）。斷枝培育系統(tǒng)以鋼筋混凝土材質(zhì)的空心半圓錐礁體穩(wěn)固基底，以玻璃鋼材質(zhì)構(gòu)建懸空網(wǎng)圃結(jié)構(gòu)，具有較強抗海流和耐腐蝕能力。除提供珊瑚斷枝培育功能，其礁體結(jié)構(gòu)可以為其他珊瑚礁生物提供棲息空間，形成一個多維空間的小型生態(tài)系統(tǒng)。斷枝培育系統(tǒng)的半圓錐礁體在陸地上制作完成，再由海上吊機平臺在實驗海區(qū)進行定點精確投放，然后由專業(yè)潛水員潛水拼接網(wǎng)圃與半圓錐礁體，組裝成完整的珊瑚斷枝培育系統(tǒng)。

1.礁體；2.網(wǎng)圃；3斷枝培育皿；4.礁體與網(wǎng)圃連接固定裝置

1.5 珊瑚斷枝海區(qū)培育

為方便后續(xù)存活率、生長情況數(shù)據(jù)的測量與記錄，將制備好的珊瑚斷枝編號，由專業(yè)潛水員分批移至實驗海區(qū)斷枝培育系統(tǒng)上進行培育。每個月定期組織專業(yè)潛水員對斷枝培育系統(tǒng)進行維護，主要清理斷枝培育系統(tǒng)上生長的藻類、沉積物、魚線和漁網(wǎng)等，盡量保持珊瑚斷枝生長不受外界不利條件的影響。

1.6 珊瑚斷枝生長情況和存活情況檢測

根據(jù)團塊狀和分枝狀珊瑚的生長特點，測量珊瑚斷枝的基部擴展長度、橫向擴展長度、縱向擴展長度來評估珊瑚斷枝在海區(qū)生長的情況（圖4），統(tǒng)計分枝狀珊瑚分枝增加數(shù)目；對珊瑚杯比較松散的珊瑚，則增加珊瑚杯測量數(shù)目，如盾形陀螺珊瑚。通過這些指標評估珊瑚生長趨勢。造礁石珊瑚根據(jù)其生長形態(tài)可分為團塊狀、分支狀、扁平皮殼狀、葉片狀等類型。此次進行培育的5種珊瑚分別屬團塊狀（澄黃濱珊瑚、盾形陀螺珊瑚）、扁平皮殼狀（膨脹薔薇珊瑚）、葉片狀（十字牡丹珊瑚）和分枝狀（霜鹿角珊瑚）的種類。從基部長度、橫向長度和縱向長度等3個方面對其生長情況進行綜合全面評估。同時，經(jīng)過長時間生長，很多分支會長出新側(cè)枝，所以也有必要對新增分支數(shù)量進行統(tǒng)計，從而更全面評估其生長情況。對于團塊狀珊瑚、扁平皮殼狀和葉片狀珊瑚來說，其生長長度往往不及分支狀珊瑚明顯，主要以表面積增加狀況進行衡量。由于盾形陀螺珊瑚杯分布比較稀疏，便于觀察和統(tǒng)計，所以可用珊瑚杯數(shù)量作為評估其生長狀況的一個參考。在測量斷枝生長情況的同時，檢測水溫和鹽度，探討其生長相關(guān)性。根據(jù)季節(jié)變化，每4個月對5種珊瑚斷枝存活的所有樣本生長情況進行測量，最后隨機抽取每種珊瑚斷枝存活的30個樣本作為代表進行統(tǒng)計分析，測量周期為12個月。

使用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件對珊瑚生長數(shù)據(jù)進行單因素方差分析、相關(guān)性分析和Duncan多重比較，以= 0.05作為差異顯著水平，描述性統(tǒng)計值采用平均值±標準差表示。除對珊瑚斷枝生長情況進行測量，也對珊瑚斷枝存活情況進行記錄統(tǒng)計，分別記錄健康珊瑚斷枝（顏色較正常、珊瑚蟲活躍）數(shù)量、白化珊瑚斷枝（珊瑚斷枝表面有一半以上出現(xiàn)白化）數(shù)量、死亡珊瑚斷枝（珊瑚斷枝完全死亡只剩骨骼遺?。?shù)量等指標。

圖4 海區(qū)珊瑚斷枝測量

2 結(jié)果與分析

2.1 5種珊瑚斷枝培育存活率

5種珊瑚斷枝12個月存活率見表1。結(jié)果表明，膨脹薔薇珊瑚存活率最高，存活率達96%；其次是盾形陀螺珊瑚和霜鹿角珊瑚，其存活率分別為95%和93%；十字牡丹珊瑚和澄黃濱珊瑚則出現(xiàn)了部分死亡的現(xiàn)象，死亡個體骨骼被沉積物、海藻和藤壺覆蓋，存活率分別為85%和83%。

表1 5種珊瑚斷枝12個月的存活率

2.2 5種珊瑚斷枝培育生長情況

本研究5種珊瑚斷枝培育生長情況見表2。霜鹿角珊瑚是5種珊瑚中生長速度最快的珊瑚，其斷枝橫向增長長度平均可達46.2 mm；其次是膨脹薔薇珊瑚，其斷枝橫向伸長長度平均可達38.2 mm；而澄黃濱珊瑚是5種珊瑚中相對生長速度最慢的一種珊瑚，橫向伸長長度和縱向伸長長度都在24 mm以下。從季節(jié)上看，5種珊瑚在夏秋季（平均水溫25℃以上）的平均速度均快于春冬季（平均水溫16℃）。

表2 珊瑚斷枝12個月生長情況

注：不同大寫字母表示單個檢測項目中同種珊瑚不同生長階段的生長數(shù)據(jù)差異顯著（＜0.05），不同小寫字母表示單個<檢測項目中不同珊瑚在同一階段的生長數(shù)據(jù)差異顯著（>＜0.05）。檢測項目中不同珊瑚在同一階段的生長數(shù)據(jù)差異顯著（

3 討論

3.1 5種珊瑚斷枝生長測量及狀況對比

珊瑚斷枝生長測量的方法需根據(jù)其不同形狀類型進行選擇。對于分支狀珊瑚斷枝，如果只是以斷枝總高度或總長度作為生長情況的衡量標準會有失偏頗。如20世紀90年代時國外學者曾經(jīng)僅以鹿角珊瑚的縱向生長高度作為其生長的單一指標來衡量其生長率[21]，而近10年來國內(nèi)外學者對鹿角珊瑚生長率的測量則增加了橫向長度、基部長度、分枝數(shù)、浮重等多個指標[13, 22-24]。本研究測量發(fā)現(xiàn)實際生長情況中有的分枝狀珊瑚橫向分枝生長狀況會優(yōu)于縱向分枝，有的情況則相反。

目前國外學者根據(jù)分子系統(tǒng)進化關(guān)系和骨骼鈣化程度將現(xiàn)存造礁石珊瑚分為2大類群——堅實型類群（Robust）和復合型類群（Complex）[25]。Romano等[26]認為堅實型珊瑚骨骼鈣化程度較高，具有堅實的骨骼結(jié)構(gòu)，外觀主要以碟片狀和團塊狀為主，而復合型珊瑚骨骼鈣化程度較低，具有較為復雜多變的生長形態(tài)。本研究5種造礁石珊瑚均屬于典型復合型珊瑚，且其外觀形態(tài)特征具有明顯差異。國外相關(guān)珊瑚斷枝培育研究報道中，主要以無性繁殖（生長）速度快的鹿角珊瑚科品種為研究對象[17]。陳剛等[14]在研究中同時移植了堅實型珊瑚和復合型珊瑚2大類群，以鹿角珊瑚為代表的復合型珊瑚在無性繁殖（生長）速度上明顯優(yōu)于堅實型珊瑚。本研究5種造礁石珊瑚都具有較為理想的無性繁殖（生長）速度，尤以鹿角珊瑚科2個品種（霜鹿角珊瑚和膨脹薔薇珊瑚）生長速度最快。

本研究發(fā)現(xiàn)水溫對造礁石珊瑚海區(qū)無性繁殖具有較大影響，5種造礁石珊瑚在水溫20℃以上的月份無性繁殖（生長）速度明顯優(yōu)于水溫20℃以下的月份。Okubo等[27]采用2種鹿角珊瑚斷枝進行海區(qū)培育研究，其生長速度也受季節(jié)和海水溫度變化影響，夏季無性繁殖（生長）速度明顯優(yōu)于冬季。國內(nèi)鮑鷹等[15]曾在水質(zhì)和水溫條件相近的鵝公灣人工養(yǎng)殖基地開展霜鹿角珊瑚斷枝培育研究，其4－12月份霜鹿角珊瑚斷枝生長總長度約為17 mm，而本研究在自然海域培育的霜鹿角珊瑚斷枝在相似月份生長總長度可達32.6 mm（2016年7－11月和2017年3月－7月）。這種差異顯示，在珊瑚斷枝培育技術(shù)應用中，自然海域培育環(huán)境相比人工養(yǎng)殖系統(tǒng)具有顯著的促進珊瑚生長優(yōu)勢。此外自然海域培育相比人工養(yǎng)殖系統(tǒng)還可以大大降低培育成本，方便擴大培育規(guī)模和開展后續(xù)海區(qū)自然修復等[13]。

3.2 海區(qū)斷枝培育系統(tǒng)的使用

Edwards等[13]編纂的珊瑚礁修復手冊提及開展珊瑚斷枝培育工作短時間內(nèi)可以取得比較顯著的培育效果，但也存在很大的移植培育失敗風險，需慎重評估移植培育海區(qū)情況后才能進行科學合理的珊瑚培育工作。目前，國內(nèi)外許多海區(qū)進行珊瑚斷枝培育實驗時往往只用簡單框架結(jié)構(gòu)作為支撐而在海底構(gòu)建培育平臺[14-15, 27-28]。但自然海域培育環(huán)境容易遭受極端氣候災害和生物敵害的影響，這也是目前自然海區(qū)開展珊瑚斷枝培育最大的風險因素，在很多實踐和研究報道中這種平臺常常會受自然災害（例如海嘯和臺風）的損壞，使得培育工作功虧一簣[17]。我國珊瑚礁或珊瑚群落主要集中在南海諸島、海南沿海、廣東沿海，這些海域每年夏季都會受到臺風影響。許多自然的珊瑚礁資源往往在臺風過境時受到嚴重損傷和破壞。因此，搭建穩(wěn)定的海區(qū)珊瑚斷枝培育系統(tǒng)，進行科學的培育系統(tǒng)管理與維護成為降低海區(qū)珊瑚斷枝培育失敗風險的關(guān)鍵。本研究使用海區(qū)斷枝培育系統(tǒng)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制作的礁體作為支撐基底。一方面，這種基底經(jīng)過了水動力學測試，具有消波減浪功能，為珊瑚繁殖小片構(gòu)建了穩(wěn)固安全的平臺；另一方面，由于支撐基底抬高了整個培育系統(tǒng)，可以保證培育的珊瑚斷枝在離海底較高位置生長，減少沉積物和捕食者的影響，改善生長環(huán)境；同時，支撐基底本身具有生物通道，為海洋生物提供棲息、庇護、繁衍等，與網(wǎng)圃上培育的珊瑚聯(lián)合構(gòu)成一個小型的生態(tài)系統(tǒng)，進一步促進珊瑚生長。

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Fragments Breeding Research of Hermatypic Corals in Natural Sea Area

DUAN Xiao-wei1，XIAO Bao-hua2,3，LIAO Bao-lin2，YANG Xiao-dong2，XIE Zi-qiang2，XIE Yong-qi2

（1/2.,518108,;3.524088,）

【】To study the conditions and methods for the asexual reproduction of hermatypic corals in natural sea area of Shenzhen, and built the garden of asexual reproduction in natural sea area.【】The the garden of fragments breeding were builted in natural sea area of Shenzhen. 5 species coral fragments have transplanted to the garden which included,,,,, and 100 coral fragments every specie were collected.【】Thecoral fragments grew normally in natural sea area during 12 months. The survival rate of 5 species coral fragments was 96%,93%,95%,85%,83%.The results of growth index measurement about 5 species coral fragments showed that thewas the fastest coral in growth (the average crosswise elongation was 46.2 mm). The second one was(the average crosswise elongation was 38.2 mm). The last one of 5 species coral was(the average crosswise elongation was less than 24 mm).【】The results showed that the survival rate and growth situation could be improved for using the garden of fragments breeding in suitable sea area.

hermatypic corals; coral fragments; fragments breeding

S968.9

A

1673-9159（2019）03-0115-06

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.03.016

2019-01-10

海港建設和漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項（A201708D06）；深圳市科技研發(fā)資金（JCYJ20170306095333329）；大鵬新區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金（KY20160107）

段曉偉（1974－），男，碩士研究生，助理工程師，主要從事海洋生態(tài)保護研究。E-mail: 11384463@qq.com

肖寶華，高級工程師，主要從事海洋生態(tài)學，特別是珊瑚生態(tài)系統(tǒng)方面研究。E-mail: gdouxxhpaper@126.com

段曉偉，肖寶華，廖寶林，等. 造礁石珊瑚自然海區(qū)斷枝培育技術(shù)研究[J]. 廣東海洋大學學報，2019，39（3）：115-120.

（責任編輯：劉嶺）