山東近岸海域典型生態(tài)災(zāi)害的特征和變化趨勢(shì)

宋秀凱,付萍,姜向陽(yáng),劉麗娟,劉愛(ài)英,程玲,董志軍,馬元慶

(1.山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省海洋資源與環(huán)境研究院 煙臺(tái) 264006；2.中國(guó)科學(xué)院牟平海岸帶綜合試驗(yàn)站 中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所 煙臺(tái) 264002)

0 引言

近年來(lái)，由于全球氣候變化和人類活動(dòng)影響的加劇，山東近岸海域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生很大變化，海水富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，局部海水pH值下降，部分海域出現(xiàn)低氧現(xiàn)象，導(dǎo)致各種生態(tài)災(zāi)害頻發(fā)[1]。為提高防災(zāi)減災(zāi)工作的針對(duì)性和有效性，本研究系統(tǒng)論述1999—2018年山東近岸海域發(fā)生的赤潮、褐潮、綠潮、水母暴發(fā)和泥螺(Bullactaexarata)入侵等海洋生態(tài)災(zāi)害狀況，分析災(zāi)害特征和變化趨勢(shì)，以期為山東海洋生態(tài)災(zāi)害治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 赤潮

赤潮是在特定環(huán)境條件下，海水中某些浮游植物、原生生物或細(xì)菌暴發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的有害生態(tài)現(xiàn)象，是山東近岸海域重要的生態(tài)災(zāi)害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1999-2018年山東近岸海域共發(fā)生赤潮69起，累計(jì)面積為7 141 km2，發(fā)生種主要包括夜光藻(Noctilucascintillans)、紅色裸甲藻(Akashiwosanguinea)、球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)、紅色中縊蟲(chóng)(Mesodiniumrubrum)、海洋卡盾藻(Chattonellamarina)、中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、赤潮異彎藻(Heterosigmaakashiwo)、具刺膝溝藻(Gonyaulaxspinifera)、大洋角管藻(Cerataulinapelagica)、螺旋環(huán)溝藻(Gyrodiniumspirale)、塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense)、微小原甲藻(Prorocentrumminimum)和諾氏海鏈藻(Thalassiosiranordenskioldii)(表1和圖1)。

表1 1999-2018年山東近岸海域赤潮發(fā)生狀況

圖1 赤潮發(fā)生次數(shù)和面積

山東赤潮主要發(fā)生在每年5-10月，其中7月發(fā)生次數(shù)最多。夜光藻為首要種類，共發(fā)生25次，占比為36%；其次為紅色裸甲藻，共發(fā)生10次，占比為14%。發(fā)生海域主要分布在濱州—東營(yíng)近岸、濰坊小清河口、萊州近岸、長(zhǎng)島近岸、煙臺(tái)四十里灣、青島膠州灣、威海乳山近岸和日照近岸，其中濱州—東營(yíng)近岸主要是由夜光藻和球形棕囊藻引發(fā)的赤潮，濰坊小清河口以大洋角管藻和中肋骨條藻等硅藻赤潮為主，煙臺(tái)四十里灣和長(zhǎng)島近岸以海洋卡盾藻等鞭毛藻赤潮和紅色裸甲藻等甲藻赤潮為主，青島膠州灣主要是由夜光藻和紅色中縊蟲(chóng)引發(fā)的赤潮，威海乳山近岸和日照近岸以夜光藻等甲藻赤潮為主。2005年是有記錄以來(lái)赤潮發(fā)生次數(shù)最多的年份，而赤潮發(fā)生面積最大的年份為2004年。2012年后赤潮發(fā)生次數(shù)呈下降趨勢(shì)，且以夜光藻和海洋卡盾藻為主。

赤潮發(fā)生種中包含有毒赤潮藻7種，主要包括產(chǎn)生麻痹性貝毒的塔瑪亞歷山大藻，對(duì)甲殼類無(wú)節(jié)幼蟲(chóng)產(chǎn)生明顯毒害作用的微小原甲藻，產(chǎn)生溶血毒素的赤潮異彎藻和海洋卡盾藻以及致魚類死亡的紅色裸甲藻、球形棕囊藻和螺旋環(huán)溝藻。此外，赤潮發(fā)生種中還出現(xiàn)1種原生動(dòng)物即紅色中縊蟲(chóng)，主要出現(xiàn)在青島膠州灣及其鄰近海域；該原生動(dòng)物雖然無(wú)毒，但引發(fā)赤潮時(shí)會(huì)大量消耗水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和溶解氧，使有機(jī)物積累，造成近岸甲殼類和軟體類動(dòng)物死亡，并影響其他浮游植物的光合作用[2]。

2 綠潮

綠潮是指在特定環(huán)境條件下，海水中某些大型藻類暴發(fā)性增殖或高度聚集的生態(tài)異?，F(xiàn)象。20世紀(jì)70年代法國(guó)等歐洲國(guó)家沿海開(kāi)始出現(xiàn)綠潮，近年來(lái)我國(guó)多個(gè)沿海地區(qū)發(fā)生不同規(guī)模的綠潮，綠潮已成為我國(guó)新型海洋生態(tài)災(zāi)害之一[3-5]。

自2007年以來(lái)，我國(guó)南黃海海域連年發(fā)生大規(guī)模滸苔(Ulvaprolifera)綠潮，至2018年已連續(xù)12年出現(xiàn)[6]。每年5月下旬至6月初，綠潮越過(guò)35°N線進(jìn)入山東管轄海域，在風(fēng)和海流的共同作用下向偏北方向漂移，在漂移過(guò)程中其分布面積和覆蓋面積逐漸擴(kuò)大，并逐漸向近岸海域逼近；一般情況下，6月下旬綠潮先后在青島、日照、海陽(yáng)、乳山、文登和榮成登陸上岸；7月初綠潮的分布面積和覆蓋面積均達(dá)到峰值；7月下旬綠潮進(jìn)入消亡階段，分布面積和覆蓋面積迅速減小，岸邊堆積的滸苔開(kāi)始腐爛分解；8月初海上漂浮的滸苔基本消失。2015—2018年山東近岸海域滸苔的最大分布面積和最大覆蓋面積呈降低趨勢(shì)(圖2)。

圖2 山東近岸海域滸苔的最大分布面積和最大覆蓋面積

2013年南黃海海域首次發(fā)現(xiàn)由銅藻(Sargassumhorneri)引發(fā)的綠潮。2017年銅藻數(shù)量明顯增多，在部分海域的占比超過(guò)20%，達(dá)到近年來(lái)的最高值。2018年銅藻數(shù)量較少，偶爾看到少量銅藻在海上漂浮或在沙灘上堆積。

除南黃海海域的滸苔綠潮外，煙臺(tái)套子灣、四十里灣和蓬萊近岸以及濰坊近岸等海域也相繼發(fā)生綠潮[7]，發(fā)生種主要包括緣管滸苔(Enteromorphalinza)、石莼(Ulvasp.)、管滸苔(Enteromorphatubulosa)和束生剛毛藻(Cladophorafascicularis)。自2009年起，煙臺(tái)套子灣海域每年5—7月均發(fā)生規(guī)模不等的緣管滸苔綠潮，夾雜少量束生剛毛藻和石莼等藻類。2017年6月尤為明顯，緣管滸苔夾雜束生剛毛藻布滿整個(gè)套子灣的近岸海域和沙灘，嚴(yán)重影響煙臺(tái)金沙灘旅游度假區(qū)的生態(tài)環(huán)境，同年煙臺(tái)和威海等的沙灘上也不同程度地出現(xiàn)石莼破碎后的藻片堆積現(xiàn)象。2018年套子灣近岸海域的綠潮稍有緩解，但同年6月底蓬萊近岸海域發(fā)生石莼夾雜少量緣管滸苔的綠潮，面積約為10 km2，主要集中在蓬萊八仙居賓館對(duì)面海域的礁石區(qū)往東至蓬萊三仙山風(fēng)景區(qū)之間的岸灘及其附近海域。此外，近年來(lái)每年6—8月濰坊彌河橋和疏港路以東海域均暴發(fā)管滸苔綠潮，面積為0.4～0.8 km2，且規(guī)模有逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)；每當(dāng)潮水退卻后，大量管滸苔裸露于沙灘和近岸海水中，給當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重影響。

3 褐潮

2011年5月下旬至8月中旬，位于山東半島東部的煙臺(tái)套子灣、四十里灣和養(yǎng)馬島以及威海桑溝灣和乳山灣等近岸海域持續(xù)出現(xiàn)海水異常渾濁、呈棕褐色和透明度低的現(xiàn)象，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和分布范圍廣，引起養(yǎng)殖扇貝滯長(zhǎng)甚至死亡[8]。2012年5—7月煙臺(tái)和威海近岸海域也出現(xiàn)類似現(xiàn)象，與2009年秦皇島近岸海域首次報(bào)道并持續(xù)多年的褐潮相一致[9]。經(jīng)鑒定，該現(xiàn)象為抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)引發(fā)的褐潮，該藻屬金藻門海金藻綱，個(gè)體大小為2～3 μm，屬微微型藻。

褐潮發(fā)生時(shí)，海水呈棕褐色，透明度通常低于2.0 m，pH值較正常值微升，白天海水中的溶解氧無(wú)明顯變化，但海水中可培養(yǎng)異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量明顯增多。大量繁殖的細(xì)菌黏附有機(jī)碎屑、微藻和代謝產(chǎn)物等，形成眾多的生物絮狀物。這些生物絮狀物或附著于網(wǎng)籠和阻塞網(wǎng)眼，阻礙水流交換；或附著于貝類腮部及其外套膜邊緣，影響貝類的正常呼吸和濾食，導(dǎo)致其生長(zhǎng)延滯甚至死亡。由于5月正是扇貝投苗的季節(jié)，扇貝養(yǎng)殖網(wǎng)袋和網(wǎng)籠多由紗窗網(wǎng)或0.5 cm×0.5 cm的網(wǎng)衣制成，網(wǎng)目較小，極易被污物堵塞；在褐潮發(fā)生海域，新?lián)Q扇貝網(wǎng)袋3天后就會(huì)附滿大量黑褐色黏性污泥，袋內(nèi)扇貝出現(xiàn)貝殼半開(kāi)啟、軟體部萎縮、腸道發(fā)白和活力較弱等現(xiàn)象；經(jīng)顯微鏡觀察鑒定，網(wǎng)籠附著污泥多為無(wú)固定形態(tài)結(jié)構(gòu)的雜物以及底棲硅藻、細(xì)菌和絲狀細(xì)菌，可培養(yǎng)異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量高達(dá)4.4×107cfu/g。隨著養(yǎng)殖筏架的拆除和海洋生態(tài)環(huán)境的治理，近年來(lái)山東近岸海域未再出現(xiàn)抑食金球藻引發(fā)的褐潮。

4 水母暴發(fā)

山東近岸海域主要分布的大型水母暴發(fā)種為海月水母(Aureliacoerulea)、沙海蜇(Nemopilemanomurai)和白色霞水母(Cyaneanozakii)，3種水母均屬刺胞動(dòng)物門缽水母綱，具有典型的生活史交替特征，包括營(yíng)底棲生活進(jìn)行無(wú)性生殖的螅狀幼體階段和營(yíng)浮游生活進(jìn)行有性生殖的水母體階段[9-10]。其中，海月水母是山東半島近岸海域種群數(shù)量最大、分布范圍最廣和暴發(fā)頻率最高的大型水母暴發(fā)種。

海月水母的螅狀幼體是其早期生活史的底棲階段，通過(guò)出芽等無(wú)性繁殖方式產(chǎn)生新的螅狀幼體；螅狀幼體在溫度和鹽度等環(huán)境變化的刺激下進(jìn)行橫裂生殖，每只螅狀幼體可橫裂產(chǎn)生20～30只碟狀幼體，這種高效的繁殖方式使海月水母的種群數(shù)量在適宜的環(huán)境下快速增加。2016年4-5月東營(yíng)河口和青島膠州灣的養(yǎng)殖池內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)量較大的海月水母螅狀幼體[11]，主要附著在波形板、網(wǎng)箱、水泥池壁和人工魚礁等海水養(yǎng)殖設(shè)施上，平均覆蓋率分別為(43±25)%和(46±16)%。

海月水母的碟狀幼體為浮游階段水母體的幼體形態(tài)，每年4—6月山東半島近岸海域大量附著的海月水母螅狀幼體可通過(guò)橫裂生殖產(chǎn)生數(shù)量巨大的碟狀幼體。根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果[12]，海月水母碟狀幼體在東營(yíng)、榮成和青島的海參養(yǎng)殖池內(nèi)頻繁暴發(fā)，平均豐度分別為(0.26±0.73)×105ind/m3、(2.17±7.20)×105ind/m3和(0.31±2.60)×105ind/m3。

海月水母的水母體是構(gòu)成水母暴發(fā)的主要個(gè)體階段。根據(jù)歷年調(diào)查數(shù)據(jù)[9,13-14]，山東半島近岸海域存在大量的海月水母種群。每年4-6月山東半島近岸海域附著的大量海月水母螅狀幼體通過(guò)橫裂生殖產(chǎn)生數(shù)量巨大的碟狀幼體，經(jīng)過(guò)3～4個(gè)月的發(fā)育形成龐大的海月水母種群。每年8—9月海月水母種群在山東半島近岸海域暴發(fā)式聚集，大量攝食海洋生物幼體和其他小型浮游動(dòng)物，影響近海生態(tài)系統(tǒng)平衡。同時(shí)，海月水母種群占據(jù)濱海浴場(chǎng)、港口碼頭和海水養(yǎng)殖區(qū)等海域，堵塞發(fā)電站冷水系統(tǒng)，對(duì)山東半島沿海城市的工業(yè)、漁業(yè)和旅游業(yè)造成嚴(yán)重影響，甚至威脅沿海居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

5 泥螺入侵

2001年前萊州灣和黃河口附近海域的自然生態(tài)環(huán)境中并無(wú)泥螺分布。自2001年灘涂引種養(yǎng)殖泥螺以來(lái)，泥螺在自然生態(tài)環(huán)境中大量繁殖，分布范圍不斷擴(kuò)大，擠占其他土著種類的生存空間，已成為黃河三角洲潮間帶的優(yōu)勢(shì)種群和事實(shí)上的入侵種[15-16]。

2004-2018年山東省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)濱州、東營(yíng)、濰坊和煙臺(tái)萊州潮間帶的泥螺棲息密度監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 潮間帶的泥螺棲息密度

由圖3可以看出:①2004年泥螺已在東營(yíng)黃河三角洲附近海域大量分布，隨后分布區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大。2008年?yáng)|營(yíng)潮間帶的泥螺棲息密度高達(dá)130 ind/m2，成為潮間帶的主要優(yōu)勢(shì)種。隨著泥螺的經(jīng)濟(jì)價(jià)值被不斷發(fā)現(xiàn)，泥螺被大量采捕，東營(yíng)潮間帶的泥螺數(shù)量大幅下降。②2004年濰坊潮間帶鮮有泥螺分布，2005年泥螺分布區(qū)域擴(kuò)大，萊州灣南部濰坊港附近灘面的泥螺已成為該岸段潮間帶的優(yōu)勢(shì)種，數(shù)量和分布面積均不斷增加，2014年濰坊潮間帶監(jiān)測(cè)區(qū)的泥螺棲息密度高達(dá)102 ind/m2。隨著捕撈強(qiáng)度的加大，2014年后濰坊潮間帶的泥螺棲息密度快速下降，至2018年已低于10 ind/m2。③2011年濱州潮間帶僅有少量泥螺分布，隨后棲息密度有所增加，目前主要分布在濱州貝殼堤島與濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)灘涂。④2010年煙臺(tái)萊州潮間帶開(kāi)始出現(xiàn)少量泥螺，2011—2013年泥螺棲息密度分別為12 ind/m2、5 ind/m2和12 ind/m2，其他年份均未采集到泥螺。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)山東近岸海域生態(tài)災(zāi)害呈現(xiàn)類型增多和頻率增高的趨勢(shì)，傳統(tǒng)的赤潮和泥螺入侵災(zāi)害有所減少，而新型的綠潮和水母暴發(fā)等生物災(zāi)害明顯增加。隨著山東核電站的運(yùn)行，水母災(zāi)害可能成為未來(lái)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，建議將水母災(zāi)害監(jiān)測(cè)納入山東生態(tài)災(zāi)害業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)體系，重點(diǎn)關(guān)注濱海浴場(chǎng)、港口碼頭和發(fā)電廠排水口周邊海域的水母暴發(fā)狀況。