長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)及其防治

李元超 梁計(jì)林 吳鐘解 陳石泉

摘要：為有效控制長(zhǎng)棘海星暴發(fā)，保護(hù)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，文章概述長(zhǎng)棘海星的生物特征以及暴發(fā)周期、破壞程度和暴發(fā)原因，同時(shí)基于對(duì)我國(guó)西沙群島海域的相關(guān)調(diào)查和分析，提出防治措施。研究結(jié)果表明：長(zhǎng)棘海星的主要食物為造礁石珊瑚，具有個(gè)體大、數(shù)量多和生長(zhǎng)快等特點(diǎn)，其暴發(fā)嚴(yán)重破壞珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng);我國(guó)西沙群島盤石嶼海域存在長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的跡象，主要原因包括臺(tái)風(fēng)過(guò)境、全球變暖和天敵減少等;可綜合采取投放天敵、人工清理以及跟蹤監(jiān)測(cè)和預(yù)警等措施，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)棘海星的防治。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)棘海星;珊瑚礁;西沙群島;生物多樣性;生態(tài)系統(tǒng)

Abstract：In order to control Acanthaster planci outbreak effectively and protect coral reef ecosystem，the biological characteristics，outbreak period，damage degree and outbreak reasons of Acanthaster planci were summarized.At the same time，based on the investigation and analysis of Xisha Islands in China，the prevention and control measures of Acanthaster planci are proposed.The results show that the main food of Acanthaster planci is reef-building coral.Acanthaster planci has the characteristics of large individual，large number and fast growth，and its outbreak seriously damages the coral reef ecosystem.There are signs of Acanthaster planci outbreak in Panshiyu of Xisha Islands in China.Measures such as natural enemies，artificial cleaning，tracking monitoring and early warning can be used to control Acanthaster planci.

Key words：Acanthaster planci，Coral reefs，Xisha islands，Biological diversity，Ecological system

長(zhǎng)棘海星（Acanthaster planci）又稱棘冠海星或魔鬼海星，隸屬于棘皮動(dòng)物門海星綱有棘目長(zhǎng)棘海星科長(zhǎng)棘海星屬，主要分布于印度洋-太平洋的熱帶珊瑚礁海域[1]。20世紀(jì)60年代以來(lái)，長(zhǎng)棘海星在全球主要分布海域都有大規(guī)模的暴發(fā)，導(dǎo)致珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)退化、海洋生物多樣性降低、海洋漁業(yè)資源減少和海岸帶侵蝕等一系列生態(tài)問(wèn)題，繼而導(dǎo)致一系列社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。對(duì)此，眾多學(xué)者展開廣泛研究，我國(guó)相關(guān)研究尚處于起步階段。

1 長(zhǎng)棘海星的生物特征

長(zhǎng)棘海星的個(gè)體較大，成體為25～35 cm，最大超過(guò)70 cm;具有8～21個(gè)腕，通常為13～15個(gè)，在腕的頂端有感光的眼點(diǎn);由于捕食差異，顏色主要包括紅色、橙色和紫色;棘皮上的刺大且有毒，與在其他海星上常見(jiàn)的短而鈍的刺形成對(duì)比[2-3]。

長(zhǎng)棘海星是肉食動(dòng)物，主要食物為造礁石珊瑚，在造礁石珊瑚缺乏時(shí)也會(huì)捕食多孔螅、軟珊瑚和無(wú)脊椎動(dòng)物。長(zhǎng)棘海星在捕食時(shí)會(huì)翻出賁門胃包住獵物，并分泌消化酶，通過(guò)胃壁吸收養(yǎng)分。長(zhǎng)棘海星的食量驚人，平均每只每天會(huì)吃掉數(shù)百平方厘米的珊瑚，且會(huì)突然以數(shù)百萬(wàn)只的數(shù)量大量出現(xiàn)，嚴(yán)重破壞珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)[4-6]。

長(zhǎng)棘海星以體外受精繁殖，在夏季產(chǎn)卵且可多次產(chǎn)卵，在1個(gè)繁殖季可產(chǎn)卵近千萬(wàn)枚，同時(shí)通過(guò)釋放化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)附近個(gè)體同時(shí)產(chǎn)卵。長(zhǎng)棘海星在4～6個(gè)月即可捕食珊瑚，約在2年后成熟，壽命為15～17年。長(zhǎng)棘海星的幼體經(jīng)歷原腸期、羽腕期和有腕期的生長(zhǎng)階段，之后蛻變?yōu)橛缀Ｐ?，包括青少年、亞成年和成?個(gè)年齡段，其中青少年的生長(zhǎng)速度較快（16.7 mm/月），而從亞成年到成年的生長(zhǎng)速度減緩（4.5 mm/月）[2-3，5-7]。

長(zhǎng)棘海星的運(yùn)動(dòng)行為具有掠食性海星的典型特征，即以35 cm/min的速度在珊瑚礁上爬行，且遷徙距離很長(zhǎng)。長(zhǎng)棘海星在青少年期主要于夜間在前礁坪區(qū)域覓食，因波浪較大不易被捕食者發(fā)現(xiàn)，而在成年期更常見(jiàn)于波浪較小的區(qū)域[4-6]。

2 長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)

珊瑚礁中的骨針可追溯到3 500年前，充分證明長(zhǎng)棘海星是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在維持生物多樣性方面發(fā)揮重要作用。但近數(shù)十年來(lái)，長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)周期縮短，破壞程度增大[8]。

2.1 暴發(fā)周期

20世紀(jì)60年代以來(lái)，澳大利亞大堡礁經(jīng)歷3次長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)過(guò)程，暴發(fā)浪潮始于大堡礁北部，并由中部向南部推進(jìn)，對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性的影響。根據(jù)對(duì)大堡礁的多年研究結(jié)果，珊瑚礁的變化和長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)具有規(guī)律性：長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)一般持續(xù)4～5年（因珊瑚礁而異），一旦缺乏食物即突然結(jié)束;每次暴發(fā)的間隔約為15年，足以使珊瑚礁生長(zhǎng)和恢復(fù)。然而也有研究表明，長(zhǎng)棘海星的突然消失可能與病毒感染有關(guān)：棘皮動(dòng)物是后口動(dòng)物，與脊椎動(dòng)物相比較原始，未發(fā)育脊索和適應(yīng)性免疫系統(tǒng);根據(jù)最新證據(jù)，長(zhǎng)棘海星易受大規(guī)模病毒感染，并表現(xiàn)為階段性死亡，但該結(jié)論尚未得到充分評(píng)估[8]。

2.2 破壞程度

長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)給珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)一系列影響：一級(jí)效應(yīng)，即長(zhǎng)棘海星的捕食活動(dòng)導(dǎo)致珊瑚礁面積減小;二級(jí)效應(yīng)，即大型藻類的覆蓋率增大，有時(shí)軟珊瑚和牡蠣等其他動(dòng)物的覆蓋率也會(huì)增大，從而降低珊瑚礁地形的復(fù)雜性;三級(jí)效應(yīng)，即以藻類為食的魚類增多，有時(shí)海膽等其他動(dòng)物也會(huì)增多，從而降低生物多樣性[8]。

在長(zhǎng)棘海星暴發(fā)2年后，大部分直立珊瑚（鹿角珊瑚）由于生物侵蝕和水流運(yùn)動(dòng)而塌陷。隨著珊瑚被逐漸破壞，珊瑚礁變成荒涼的平原，珊瑚碎屑遍布。珊瑚礁地形復(fù)雜性的降低導(dǎo)致一些魚類減少直至消失[8]。

2.3 暴發(fā)原因

對(duì)于長(zhǎng)棘海星在澳大利亞大堡礁暴發(fā)的原因，學(xué)者們最初認(rèn)為是其主要天敵法螺被大量捕殺，隨后認(rèn)為可能與海水的溫度和鹽度有關(guān)，因?yàn)檫m宜的溫度和較低的鹽度會(huì)提高長(zhǎng)棘海星同期幼體的成活率。此外，有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)與臺(tái)風(fēng)也有一定的關(guān)系，即臺(tái)風(fēng)將大量營(yíng)養(yǎng)鹽帶入珊瑚礁海域，使浮游生物突然大量繁殖，為長(zhǎng)棘海星幼體提供充足的食物，這些幼體長(zhǎng)大后即開始大肆捕食珊瑚[7]。

3 國(guó)內(nèi)調(diào)查

本研究于2018年9月對(duì)我國(guó)西沙群島海域開展長(zhǎng)棘海星調(diào)查，采用斷面監(jiān)測(cè)法和截線樣點(diǎn)法，并根據(jù)水下拍攝的影像資料進(jìn)行分析。

3.1 基本狀況

在本次調(diào)查中，僅盤石嶼海域有長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的跡象，長(zhǎng)棘海星的平均密度約為423只/hm2，最高可達(dá)750只/hm2。長(zhǎng)棘海星的主要分布區(qū)域?yàn)榻钙潞徒钙海瑵暫?nèi)沒(méi)有分布;主要分布水深為6～9 m，其中6 m區(qū)的密度最高（約為1 013只/hm2），9 m區(qū)的密度達(dá)725只/hm2，3 m區(qū)和12 m區(qū)的密度較低（分別約為263只/hm2和113只/hm2）。在健康的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中，長(zhǎng)棘海星的密度一般不超過(guò)1只/hm2;當(dāng)超過(guò)30只/hm2時(shí)，珊瑚量就不能滿足長(zhǎng)棘海星的捕食，繼而導(dǎo)致珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)退化[7]。

隨機(jī)抽取100個(gè)長(zhǎng)棘海星成體，其平均體長(zhǎng)為22.17 cm，最大體長(zhǎng)為37 cm，最小體長(zhǎng)為12 cm，其中體長(zhǎng)為20～24 cm的占比最高（54%）。根據(jù)體長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果，盤石嶼海域80%的長(zhǎng)棘海星處于青少年和亞成年階段，生長(zhǎng)速度較快，后續(xù)危害會(huì)更大。

3.2 主要原因

根據(jù)已有研究成果，盤石嶼海域長(zhǎng)棘海星的暴發(fā)主要包括氣候原因和生物原因。①根據(jù)溫州臺(tái)風(fēng)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，2016—2017年1621號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”和1719號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”過(guò)境西沙群島，將大量營(yíng)養(yǎng)鹽帶入盤石嶼海域，導(dǎo)致浮游生物大量繁殖，為長(zhǎng)棘海星幼體提供充足的食物;根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的數(shù)據(jù)，2017年的全球平均氣溫是有史以來(lái)非厄爾尼諾現(xiàn)象造成的全球最高溫，有利于長(zhǎng)棘海星的繁殖。②成體長(zhǎng)棘海星的天敵主要是法螺，但法螺在西沙群島海域分布極少;大多數(shù)珊瑚礁魚類可捕食長(zhǎng)棘海星幼體，但珊瑚礁魚類在西沙群島海域自2007年逐漸減少[9-10]，在盤石嶼海域分布更少。

4 長(zhǎng)棘海星的防治

4.1 常見(jiàn)措施

常見(jiàn)的長(zhǎng)棘海星防治措施主要包括人工清理、水下注射和投放天敵等。①人工清理的方法簡(jiǎn)單直接，應(yīng)用最為廣泛，可有效控制短時(shí)間和小規(guī)模的長(zhǎng)棘海星暴發(fā);②水下注射可應(yīng)對(duì)長(zhǎng)棘海星的大規(guī)模暴發(fā)，注射的藥物主要包括硫酸氫鈉、膽鹽、硫代硫酸檸檬膽鹽蔗糖（TCBS）和醋酸，澳大利亞訓(xùn)練水下機(jī)器人識(shí)別長(zhǎng)棘海星并對(duì)其注射膽鹽;③法螺和釉彩蠟?zāi)のr是長(zhǎng)棘海星的“克星”，一些珊瑚礁魚類和海葵也可捕食長(zhǎng)棘海星。

4.2 我國(guó)西沙群島海域可采取的措施

4.2.1 投放天敵

長(zhǎng)棘海星精卵細(xì)胞的捕食者主要包括蝴蝶魚和雀鯛，二者是常見(jiàn)的觀賞性魚類。在我國(guó)西沙群島海域，蝴蝶魚正逐年減少，而雀鯛仍較常見(jiàn)。由于雀鯛的個(gè)體較小、投放成本較低以及人工繁育技術(shù)較成熟，可大量投放以控制長(zhǎng)棘海星精卵細(xì)胞的數(shù)量，從而得到事半功倍的效果。此外，雀鯛也可控制長(zhǎng)棘海星幼體的數(shù)量。

剛從游泳狀態(tài)附著到礁石上的長(zhǎng)棘海星個(gè)體較小，也沒(méi)有硬殼，可大量投放大型底棲生物，且以海膽和海螺等刮食性種類為宜。

幼體和成體長(zhǎng)棘海星的捕食者主要為具有堅(jiān)硬的嘴和厚鱗片的珊瑚礁魚類，可大量投放人工繁育技術(shù)較成熟和投放成本較低的裸頰鯛、石斑魚、鲀類和鱗鲀類。

由于長(zhǎng)棘海星于每年4—5月開始產(chǎn)卵，須在此時(shí)間投放其精卵細(xì)胞和幼體的捕食者。成體長(zhǎng)棘海星捕食者的投放時(shí)間以長(zhǎng)棘海星產(chǎn)卵前為宜。

4.2.2 人工清理

人工清理的技術(shù)含量較低，但能快速控制小規(guī)模的長(zhǎng)棘海星暴發(fā)，澳大利亞大堡礁也有人工清理長(zhǎng)棘海星的隊(duì)伍。根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，目前在我國(guó)西沙群島海域僅有盤石嶼海域存在長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的跡象，因此完全可以采取人工清理的方法加以控制。可鼓勵(lì)當(dāng)?shù)貪O民開展清理工作，并由政府統(tǒng)一填埋處理，時(shí)間在每年4—5月前為宜，以避免長(zhǎng)棘海星產(chǎn)卵威脅其他海域。

4.2.3 跟蹤監(jiān)測(cè)和預(yù)警

根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，除盤石嶼海域外，我國(guó)西沙群島海域目前沒(méi)有長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的跡象，但不排除未來(lái)暴發(fā)的可能性。為保護(hù)我國(guó)西沙群島海域的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)定期開展長(zhǎng)棘海星的跟蹤監(jiān)測(cè)，并根據(jù)跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)可能出現(xiàn)長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的海域進(jìn)行預(yù)警，并采取有效措施積極應(yīng)對(duì)。

5 結(jié)語(yǔ)

為有效控制長(zhǎng)棘海星暴發(fā)，保護(hù)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，本研究概述長(zhǎng)棘海星的生物特征以及暴發(fā)周期、破壞程度和暴發(fā)原因，同時(shí)基于對(duì)我國(guó)西沙群島海域的相關(guān)調(diào)查和分析，提出防治措施。研究結(jié)果表明：長(zhǎng)棘海星的主要食物為造礁石珊瑚，具有個(gè)體大、數(shù)量多和生長(zhǎng)快等特點(diǎn)，其暴發(fā)嚴(yán)重破壞珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng);我國(guó)西沙群島盤石嶼海域存在長(zhǎng)棘海星暴發(fā)的跡象，主要原因包括臺(tái)風(fēng)過(guò)境、全球變暖和天敵減少等;可綜合采取投放天敵、人工清理以及跟蹤監(jiān)測(cè)和預(yù)警等措施，加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)棘海星的防治。

參考文獻(xiàn)

[1] CLARK A，DOWNEY M.Starfishes of the Atlantic[M].London：Chapman & Hall，1992.

[2] MORAN P.Crown-of-thorns starfish：questions and answers[M].Queensland：Australian Institute of Marine Science，1988.

[3] MORAN P.The Acanthaster phenomenon[J].Australian Institute of Marine Science Monograph Series，1988，7：379-480.

[4] ENGELHARDT U，HARTCHER M，CRUISE J.Fine scale surveys of crown-of-thorns starfish （Acanthaster planci） in the central great barrier reef region[J].CRC Reef Research Centre Technical Report，1999，30：1-97.

[5] ENGELHARDT U，HARTCHER M，TAYLOR N.Crown-of-thorns starfish （Acanthaster planci） in the central great barrier reef region.Results of fine-scale surveys conducted in 1999-2000[J].CRC Reef Research Centre Technical Report，2001，32：1-100.

[6] STUMP R.An investigation to describe the population dynamics of Acanthaster planci （L.） around Lizard Island[J].CRC Reef Research Centre Technical Report，1996，10：1-56.

[7] BIRKELANCI C，LUCAS J.Acanthaster planci：major management problem of coral reefs[M].Boca Raton：CRC Press，1990.

[8] MADL P.An overview of the crown-of-thorns starfish as observed on the great barrier reef[R].Colloquial Meeting of Marine Biology I，2002.

[9] 李元超，吳鐘解，陳石泉，等.永興島及七連嶼淺水礁區(qū)珊瑚礁魚類多樣性探討[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2017，36（4）：510-516.

[10] 吳鐘解，王道儒，涂志剛，等.西沙生態(tài)監(jiān)控區(qū)造礁石珊瑚退化原因分析[J].海洋學(xué)報(bào)，2011，33（4）：140-146.