黑纖維蝦形草形態(tài)特征及其海草床生長情況調(diào)查

郭君寧 楚曉青 沈思思 付晚濤，2*

（1大連海洋大學(xué)海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧大連 116023；2遼寧省高校近岸海洋環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，遼寧大連 116023）

海草（seagrass）是一種可以完全生活在海水中的高等植物[1]，在植物進化過程中占有獨特的地位[2]。海草床（seagrass bed）生態(tài)系統(tǒng)是一個多樣化的海洋生態(tài)系統(tǒng)[3]，也是生產(chǎn)力最高的水生生態(tài)系統(tǒng)，為全球三大典型海洋生態(tài)系統(tǒng)之一[4-5]，具有很高的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值。海草作為初級生產(chǎn)者，不僅能夠固定沉積物，改善水體，還能減弱海浪沖擊力，保護海岸線[2-6]，是許多海洋動物賴以生存的棲息地[7]，同時也是海洋生物的食物來源[8]，在全世界的碳、氮和磷循環(huán)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用。海草床內(nèi)海洋底棲生物群落組成和變化的生態(tài)數(shù)據(jù)信息能夠為評估海草床的健康狀況提供依據(jù)。

近年來，海草床的保護恢復(fù)成為研究熱點[2，9-11]。有學(xué)者調(diào)查了我國的海草床情況，并較為系統(tǒng)地描述了沿海的海草地理學(xué)和海草分類系統(tǒng)[12-13]。吳德鄰[14]于1989—1994年對廣東省進行調(diào)研，積累了一些資料。同時，20世紀(jì)80年代末到90年代末，由中國科學(xué)院南?？疾礻牻M織的國家專項“南沙綜合考察”項目調(diào)查了南沙群島的141個島嶼，記錄了6個屬7個種的海草。這些只是局部的、基本的調(diào)查研究，直至近20年來，海草的調(diào)查研究才逐步引起國內(nèi)科學(xué)家重視。我國熱帶-亞熱帶和溫帶海草床的資源與分布現(xiàn)狀也被逐漸調(diào)查清楚。大量關(guān)于海草床生物多樣性及生態(tài)功能、海草生理生態(tài)特征以及退化海草床的生態(tài)恢復(fù)等方面的基礎(chǔ)性工作得以開展[15-19]，但相關(guān)工作仍處于起步階段。受人類活動干擾等因素的影響，我國海草床發(fā)生了顯著退化[19]，亟須加強我國海草床的研究和保護工作。筆者2020年6—11月于大連市近岸某海域調(diào)查了黑纖維蝦形草的形態(tài)特征及其海草床生長情況，以期為相關(guān)工作者提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗儀器設(shè)備有金屬采樣框（規(guī)格為50 cm×50 cm）、抓斗式采泥器（新地標(biāo)XDB0201）、彩色參照比例尺、烘箱（PH-070A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、304不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)篩（紹興市上虞圣超儀器設(shè)備有限公司）、電子秤（英衡ACS-3kg）、密封采樣袋（規(guī)格為350 mm×450 mm，桐錫12號）、培養(yǎng)皿、鑷子。

1.2 調(diào)查方法

本文所用海草樣品的現(xiàn)場觀測采集、處理、保存、測定和分析方法參見《海洋監(jiān)測規(guī)范 第5部分：沉積物分析》（GB 17378.5—2007）、《海草床生態(tài)監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》（HY/T 083—2005）。調(diào)查地點位于遼寧省大連市近岸某海域，調(diào)查時間為2020年6—11月，每月采樣調(diào)查1次，共進行樣品采集處理6次。

1.3 調(diào)查內(nèi)容與方法

采用50 cm×50 cm規(guī)格采樣框，結(jié)合抓斗式采泥器采集海草植株，利用彩色參照比例尺測量海草植株的數(shù)量，株冠高度，根、莖、葉長度，挑選健康完整的海草植株用于后續(xù)試驗。將完整海草樣品放入密封采樣袋，加冰袋儲存并帶回實驗室。24 h內(nèi)對采集的海草樣品進行處理，用淡水將海草表面的泥沙及腐殖質(zhì)沖洗干凈，將根、莖及葉片部分放入培養(yǎng)皿分別置于烘箱中，60℃烘干48 h，分別稱量根、莖及葉片干重。利用不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)篩現(xiàn)場篩取海草床沉積物，洗去大部分的泥沙及腐殖質(zhì)，將1 mm以上的含有海草種子的沉積物帶回實驗室，用鑷子將海草種子挑出放在培養(yǎng)皿中，用淡水沖洗干凈。將收集到的種子置于烘箱中，60℃烘干48 h后稱重。由此獲得海草生態(tài)學(xué)和生物學(xué)數(shù)據(jù)包括根莖葉干重、株冠高度、最大葉片長度、莖枝密度、生物量、種子單重和種子密度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)匯總及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑纖維蝦形草的形態(tài)學(xué)特征

黑纖維蝦形草植株如圖1和圖2所示。黑纖維蝦形草具有匍匐生長的白色根狀莖，且根狀莖分布在底泥中。根狀莖直徑1.5～3.0 mm，分節(jié)，每節(jié)長3～10 mm，具1枚葉和2條不分枝的根。植株根部生長有互相交纏的黑褐色毛狀纖維，長4～5 mm。主莖為互生二歧聚傘分枝法。葉片呈挺直的嫩綠色長線型，長4～13 cm，寬1～2 mm，邊緣光滑，有葉脈，具鞘；葉鞘長4～8 cm，邊緣光滑，尖端鈍圓形。

由圖3可知，黑纖維蝦形草成熟種子呈水滴形，顏色為黑色或深綠色，表皮光亮，外殼堅硬，最大直徑約2.3 mm，無縱肋。部分種子成熟后有開口，內(nèi)部呈嫩綠色或乳白色。

2.2 海草床主體生長情況

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的莖枝密度變化情況如圖4所示。黑纖維蝦形草海草床平均莖枝密度為1.40×104株/m2；8月莖枝密度最大，為1.45×104株/m2；6—8月莖枝密度緩慢增加，8月以后開始持續(xù)下降。11月該海域黑纖維蝦形草植株已經(jīng)死亡，無法獲取莖枝密度等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的單位面積生物量和根莖、葉的單位面積生物量變化情況如圖4和圖5所示。整體表現(xiàn)為6—8月上升、8—10月下降。黑纖維蝦形草平均生物量為1 544.1 g/m2。其中：8月生物量最高，為2 011.4 g/m2；10月生物量最低，為1 008.3 g/m2。根莖部分的平均生物量為639.7 g/m2，8 月根莖生物量最高，為 803.9 g/m2；9 月最低，為509.7 g/m2。葉部分的平均生物量為658.6 g/m2，8月葉生物量最高，為996.8 g/m2；6月葉生物量最低，為322.6 g/m2。7—9月黑纖維蝦形草葉生物量均高于根莖生物量，海草長勢良好。該海域黑纖維蝦形草不同月份之間的生物量差異較為明顯。

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的株冠高度和最大葉片長度變化情況如圖7所示。整體變化呈現(xiàn)6—8月上升、8—10月下降的趨勢。分析發(fā)現(xiàn)，該海域黑纖維蝦形草的株冠高度平均值為70.5 cm，最大葉片長度平均值為12.1 cm，其中8月黑纖維蝦形草的株冠高度及最大葉片長度均達(dá)到最大，分別為 85.9、16.8 cm。

2.3 黑纖維蝦形草的種子特征

在植株樣品采集過程中，2020年6—7月未發(fā)現(xiàn)底泥中有成熟海草種子分布，2020年8—11月發(fā)現(xiàn)有黑纖維蝦形草成熟種子散布于底質(zhì)中。調(diào)查顯示，種子平均單重為0.002 3 g，種子單重隨月份變化不明顯，散落的成熟種子平均密度為6.1×104粒/m2；最大密度出現(xiàn)在9月，為6.9×104粒/m2；最小密度出現(xiàn)在 11 月，為 4.2×104粒/m2。

3 結(jié)論與討論

黑纖維蝦形草具有匍匐的根狀莖結(jié)構(gòu)，有助于其在不穩(wěn)定的海洋環(huán)境中固著生存，特點是根部有交纏的黑褐色毛狀纖維，通常多個植株共同生活在一起，根須互相纏繞固著，種群呈現(xiàn)片狀分布，極少單獨存在。調(diào)查海域黑纖維蝦形草的種群密度、生物量、株冠高度、最大葉片長度、種子密度等指標(biāo)隨季節(jié)變化呈現(xiàn)一定規(guī)律性。6—8月持續(xù)增長；8月進入生長旺盛期，黑纖維蝦形草生物量、莖枝密度、株冠高度、最大葉片長度均達(dá)到最大值；葉生物量在7—9月高于根莖，該階段海草光合作用效率較高；10月以后黑纖維蝦形草進入衰敗期，各指標(biāo)均明顯下降，海草活力降低；11月黑纖維蝦形草植株基本死亡，生長周期結(jié)束。6—7月采樣過程中未發(fā)現(xiàn)成熟種子散落，表明該海域黑纖維蝦形草8月以后進入種子散落期。8—10月散落種子密度變化不明顯，9月種子庫出現(xiàn)最大密度，11月有明顯下降現(xiàn)象。

黑纖維蝦形草植株整體形態(tài)呈細(xì)長絲狀，須根長且細(xì)弱，種子小且成熟后分布于底泥中，植株完整采集難度較大，現(xiàn)有相關(guān)研究較少。本調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，黑纖維蝦形草種子成熟后散落分布于其生長的底質(zhì)環(huán)境中，構(gòu)成群落種子庫。植物群落的種子庫是對歷史狀態(tài)的進化記憶，也是反映群落現(xiàn)在和將來特點的重要因素之一，繼續(xù)深入探究種子的儲存、萌發(fā)及環(huán)境適應(yīng)性等十分必要。可在實驗室模擬自然條件，探索使用不同栽培方法在實驗室種植黑纖維蝦形草，提高種子萌發(fā)率，為后續(xù)種子的萌發(fā)生長、植株生長和繁殖提供有利條件。調(diào)查顯示，11月黑纖維蝦形草種子密度降低，分析其原因可能是11月并非花期結(jié)束階段，種子密度相對偏低；也可能因為種子隨海流和波浪擴散、被動物攝食和死亡等從底質(zhì)中消失。以上內(nèi)容可為我國海草形態(tài)學(xué)及海草床生態(tài)環(huán)境調(diào)查提供參考。