陳丙溫 蔡立哲, 2 饒義勇 李文君 陳昕韡 傅素晶 彭文晴 鄭 斌

底質(zhì)細(xì)化對(duì)廈門(mén)潮下帶文昌魚(yú)棲息地大型底棲動(dòng)物群落的影響*

陳丙溫1蔡立哲1, 2①饒義勇1李文君1陳昕韡1傅素晶1彭文晴1鄭 斌1

(1. 廈門(mén)大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院 廈門(mén) 361102; 2. 廈門(mén)大學(xué)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廈門(mén) 361102)

本文根據(jù)2014年至2017年在廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)黃厝、南線十八線、鱷魚(yú)嶼和小嶝島四處潮下帶以及參照點(diǎn)白城潮下帶獲得的大型底棲動(dòng)物和沉積物粒徑數(shù)據(jù), 探討底質(zhì)細(xì)化對(duì)廈門(mén)潮下帶文昌魚(yú)棲息地大型底棲動(dòng)物群落的影響。聚類分析表明個(gè)別黏土含量較高的取樣站沒(méi)有發(fā)現(xiàn)文昌魚(yú)且大型底棲動(dòng)物種數(shù)少。單因素方差分析表明, 廈門(mén)潮下帶部分大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)和優(yōu)勢(shì)種數(shù)量存在顯著差異。底質(zhì)粒徑分析表明, 2017年9月, 鱷魚(yú)嶼和白城潮下帶黏土和粉砂含量高于黃厝、南線十八線和小嶝島潮下帶的黏土和粉砂含量。2016年夏季黃厝、南線十八線潮下帶黏土和粉砂含量明顯高于2014年夏季的黏土和粉砂含量。相關(guān)分析表明, 5個(gè)大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)如物種數(shù)、棲息密度、生物量、多樣性指數(shù)(′)和豐度指數(shù)(), 7個(gè)常見(jiàn)種的棲息密度和生物量與粉砂和黏土含量呈顯著正相關(guān), 均勻度指數(shù)()和4種常見(jiàn)種的數(shù)量與粉砂和黏土含量無(wú)顯著相關(guān), 白氏文昌魚(yú)()的棲息密度和生物量與粉砂和黏土含量呈顯著負(fù)相關(guān)。上述結(jié)果證實(shí), 黏土含量增加到15%和粉砂含量增加到60%有利于多數(shù)大型底棲動(dòng)物棲息密度和生物量的增加, 但導(dǎo)致白氏文昌魚(yú)棲息密度和生物量的減少, 而紅角沙蠶()、滑指磯沙蠶()、光滑倍棘蛇尾()受底質(zhì)細(xì)化的影響較小。

大型底棲動(dòng)物; 群落結(jié)構(gòu); 文昌魚(yú)棲息地; 底質(zhì)細(xì)化; 潮下帶; 廈門(mén)

海洋底棲生物中許多種類是經(jīng)濟(jì)魚(yú)蝦蟹的天然餌料, 有些是水產(chǎn)養(yǎng)殖和捕撈對(duì)象, 而且底棲生物還是生物監(jiān)測(cè)的敏感指示生物(蔡立哲, 2006)。大型底棲動(dòng)物是海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中積極的參與者(馬駿等, 2010)。有關(guān)海洋大型底棲動(dòng)物群落生態(tài)學(xué)的研究主要涉及群落的物種組成及分布(鄧玉娟等, 2016; 王金寶等, 2017)、群落優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量分布及其季節(jié)變化(李榮冠等, 1999; 彭松耀等, 2017)。大型底棲動(dòng)物與其生活的底質(zhì)沉積生境有密切關(guān)系(杜飛雁等, 2008)。臺(tái)灣海峽西部近海大型底棲生物與沉積物有相當(dāng)密切的關(guān)系, 在不同類型的沉積物中, 種類和數(shù)量都有顯著的差別(江錦祥等, 1984)。大型底棲動(dòng)物經(jīng)常被作為監(jiān)測(cè)海洋污染的生態(tài)類群(李榮冠等, 1992)。

1991年廈門(mén)市建立了文昌魚(yú)自然保護(hù)區(qū), 1999年廈門(mén)文昌魚(yú)與中華白海豚、白鷺一起申報(bào)“廈門(mén)海洋珍稀物種國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)”, 并于2000年獲得國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)。長(zhǎng)期以來(lái), 人們認(rèn)為廈門(mén)文昌魚(yú)資源量減少的原因之一是底質(zhì)變化。早在1953年, 金德祥等(1953)就闡述了文昌魚(yú)分布與底質(zhì)粒徑的關(guān)系。周秋麟等(1990)探討了廈門(mén)黃厝海區(qū)文昌魚(yú)的分布及其與底質(zhì)的關(guān)系。文昌魚(yú)棲息地底質(zhì)類型主要是砂質(zhì), 但不是純砂, 而是粗細(xì)砂摻雜, 以中粗砂為主(曾國(guó)壽等, 1996; 呂小梅等, 1997)。砂含量高值區(qū)是適合于文昌魚(yú)生存的區(qū)域(呂小梅等, 2005)。隨著高集海堤的興建以及劉五店文昌魚(yú)漁場(chǎng)附近的東坑、策槽等地大面積的灘涂圍墾, 改變了海域的水動(dòng)力條件, 使大量淤泥不斷在文昌魚(yú)漁場(chǎng)沉積, 致使文昌魚(yú)賴以生存的砂質(zhì)沉積物環(huán)境逐漸被泥質(zhì)環(huán)境所取代(翁朝紅等, 2012)。

綜上所述, 無(wú)論是大型底棲動(dòng)物群落生態(tài)學(xué)研究, 還是文昌魚(yú)種群與底質(zhì)關(guān)系的研究, 均說(shuō)明大型底棲動(dòng)物與其生活的底質(zhì)沉積生境有密切關(guān)系(杜飛雁等, 2008), 而具體存在什么樣的關(guān)系是本文要探討的內(nèi)容。本文根據(jù)2017年9月在廈門(mén)白城、黃厝、南線十八線(簡(jiǎn)稱南線)、鱷魚(yú)嶼和小嶝島5處潮下帶(其中后4處潮下帶位于文昌魚(yú)保護(hù)區(qū))獲得的大型底棲動(dòng)物和沉積物粒徑數(shù)據(jù), 以及2014年和2016年夏季在黃厝、南線十八線潮下帶獲得的大型底棲動(dòng)物和沉積物粒徑數(shù)據(jù), 探討底質(zhì)細(xì)化對(duì)廈門(mén)潮下帶文昌魚(yú)棲息地大型底棲動(dòng)物群落的影響。

1 材料與方法

廈門(mén)文昌魚(yú)自然保護(hù)區(qū)由四塊海區(qū)組成, 共有58km2, 其中黃厝海區(qū)劃為核心區(qū), 保護(hù)面積10km2; 南線十八線海區(qū)劃為經(jīng)管區(qū), 保護(hù)面積為35km2; 劉五店附近的鱷魚(yú)嶼海區(qū)劃為實(shí)驗(yàn)區(qū), 保護(hù)面積為5km2; 小嶝島-角嶼島海區(qū)為核心區(qū), 保護(hù)面積為8km2(方少華等, 2002)。

2017年9月, 在廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)的上述四塊海區(qū)以及白城海區(qū)(參照海區(qū))共43個(gè)取樣站進(jìn)行了大型底棲動(dòng)物和沉積物底質(zhì)粒徑調(diào)查。為了比較的科學(xué)性, 在廈門(mén)五處海區(qū)分別取6個(gè)取樣站的數(shù)據(jù)進(jìn)行大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)、優(yōu)勢(shì)種數(shù)量和沉積物粒徑比較, 所選取的1—6取樣站(白城潮下帶)、7—12取樣站(黃厝潮下帶)、20—22和24—26取樣站(南線-十八線潮下帶)、35—40取樣站(鱷魚(yú)嶼潮下帶)、42—47取樣站(小嶝島潮下帶)見(jiàn)圖1。大型底棲動(dòng)物調(diào)查采用0.05m2抓斗式采泥器, 每個(gè)取樣站采集4次。將沉積物倒入塑料桶內(nèi), 加水?dāng)嚢? 懸浮液用孔徑0.5mm的篩網(wǎng)過(guò)濾, 重復(fù)淘洗直至塑料桶內(nèi)的水清澈透明, 將截留在篩網(wǎng)上的大型底棲動(dòng)物及殘?jiān)b入樣品瓶中, 用5%的甲醛溶液固定后帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品再分選, 即帶回的樣品同樣置于孔徑0.5mm的網(wǎng)篩內(nèi), 小心地用自來(lái)水沖洗, 而后把留在篩網(wǎng)上的大型底棲動(dòng)物連同殘?jiān)米詠?lái)水轉(zhuǎn)移至大培養(yǎng)皿, 用鑷子將大型底棲動(dòng)物(含文昌魚(yú))從殘?jiān)刑舫? 放入盛有質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%的酒精的塑料透明瓶, 待鑒定。在解剖鏡下進(jìn)行標(biāo)本的鑒定、記數(shù)后用濾紙吸干, 用感量為0.0001g的電子天平稱濕重。

圖1 2017年9月廈門(mén)潮下帶文昌魚(yú)和大型底棲動(dòng)物取樣站位示意圖

2014年夏季(2014年8月)和2016年夏季(2016年7月)在廈門(mén)文昌魚(yú)自然保護(hù)區(qū)的黃厝潮下帶設(shè)置9個(gè)取樣站(H1—H9)和南線十八線潮下帶設(shè)置9個(gè)取樣站(S1—S9)進(jìn)行大型底棲動(dòng)物(含文昌魚(yú))和沉積物粒徑調(diào)查。大型底棲動(dòng)物的采集均在水深約1—2m的潮下帶進(jìn)行, 使用面積為32cm×34cm的耙式采樣器, 泥沙樣品經(jīng)0.5mm孔徑網(wǎng)篩分選后, 留存在篩網(wǎng)上的文昌魚(yú)及其他大型底棲動(dòng)物以及一些雜質(zhì)用5%的中性海水甲醛溶液固定在對(duì)應(yīng)的瓶子中帶回實(shí)驗(yàn)室(饒義勇等, 2015)。在每個(gè)取樣站取3份表層沉積物樣品用于分析沉積物的粒度特征。

運(yùn)用 Primer 5.0 軟件計(jì)算大型底棲動(dòng)物群落種類多樣性指數(shù)(′)、均勻度指數(shù)()、豐富度指數(shù)()和群落的聚類分析; 利用SPSS17.0 軟件進(jìn)行群落參數(shù)、優(yōu)勢(shì)種棲息密度和生物量的方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 研究區(qū)域沉積物粒徑的時(shí)空變化

2014年夏季與2016年夏季比較可以看出, 廈門(mén)黃厝潮下帶黏土和粉砂含量明顯增加, 黏土含量平均值從0.10%上升到3.43%, 粉砂含量從0.51%上升到57.45%; 南線潮下帶黏土和粉砂含量也明顯增加, 黏土含量從0.28%上升到3.01%, 粉砂含量從3.17%上升到88.25%。相反地, 廈門(mén)黃厝潮下帶砂和礫石含量明顯減少, 砂含量從58.29%下降至32.61%, 礫石含量從41.10%下降至6.51%; 南線潮下帶砂和礫石含量也明顯減少, 砂含量從83.83%下降至7.33%, 礫石含量從12.72%下降至1.40% (圖2)。

2017年9月, 廈門(mén)三處有文昌魚(yú)棲息的黃厝、南線和小嶝島潮下帶的黏土含量分別是6.82%、4.62%和4.40%, 未發(fā)現(xiàn)文昌魚(yú)分布的白城和鱷魚(yú)嶼潮下帶黏土含量分別是14.42%和15.92%, 文昌魚(yú)棲息的潮下帶站位黏土含量較低; 粉砂含量的分布與黏土含量分布一致, 即有文昌魚(yú)棲息的潮下帶粉砂含量較低, 黃厝、南線和小嶝島潮下帶的砂含量分別是59.52%、57.80%和64.95%, 未發(fā)現(xiàn)文昌魚(yú)分布的白城和鱷魚(yú)嶼潮下帶站位砂含量分別是19.42%和14.04%, 有文昌魚(yú)棲息的潮下帶砂含量較高; 礫石含量的分布與砂含量分布一致(圖2)。

從黃厝和南線潮下帶底質(zhì)粒徑組成看, 粉砂含量從2014年夏季、2016年夏季和2017年9月的變化是先增加后減少, 黏土含量則是隨時(shí)間推移而增加。但需要說(shuō)明的是2014年夏季與2016年夏季在黃厝和南線的取樣站和取樣范圍是一樣的, 但2017年9月在黃厝和南線的取樣站和取樣范圍與2014年夏季和2016年夏季在黃厝和南線的取樣站和取樣范圍是不完全一樣的, 2014年和2016年夏季的取樣范圍較小, 基本上均有文昌魚(yú)分布, 而2017年9月的取樣范圍較大, 大概只有50%的取樣站有文昌魚(yú)分布。因此, 2017年9月與2014年和2016年夏季底質(zhì)粒徑的比較只能作為參考值。

圖2 廈門(mén)五處潮下帶底質(zhì)粒徑組成的時(shí)空分布

2.2 研究區(qū)域大型底棲動(dòng)物群落的時(shí)空變化

2014年夏季廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)黃厝潮下帶的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)、棲息密度、生物量、多樣性指數(shù)(′)、均勻度指數(shù)()和豐度指數(shù)()均比2016年夏季的低, 分別是23和89種, 80.3和298.9ind./m2, 13.17和17.57g/m2, 1.728和3.579, 0.630和0.815, 1.239和4.038。2014年夏季南線十八線潮下帶的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)、棲息密度、多樣性指數(shù)(′)、均勻度指數(shù)()和豐度指數(shù)()也均比2016年夏季的低, 分別是25和57種, 76.2和195.1ind./m2, 1.635和2.943, 0.620和0.715, 1.313和3.201(表1)。

根據(jù)2014年夏季和2016年夏季在黃厝和南線十八線35個(gè)取樣站的大型底棲動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析得出, 在相似度20%處可分為兩個(gè)大型底棲動(dòng)物群落, 群落一位于2014年夏季的南線十八線潮下帶S6取樣站, 該取樣站沒(méi)有采集到文昌魚(yú), 優(yōu)勢(shì)種是紅角沙蠶()和毛盲蟹(), 黏土含量在夏季所有測(cè)站中含量最高(1.43%)。群落二包括除了2014年夏季S6取樣站外的所有取樣站(圖3), 群落二的優(yōu)勢(shì)種有白氏文昌魚(yú)()、光滑倍棘蛇尾()和紅角沙蠶等。

2017年9月, 廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)黃厝、南線、鱷魚(yú)嶼和小嶝島潮下帶的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)分別是83種、80種、68種和54種, 均比對(duì)照區(qū)白城潮下帶(97種)要低。廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)黃厝、南線、鱷魚(yú)嶼和小嶝島潮下帶的大型底棲動(dòng)物棲息密度、多樣性指數(shù)(′)和豐度指數(shù)()也均比對(duì)照區(qū)白城潮下帶的低(表2)。

表1 廈門(mén)潮下帶兩處海域大型底棲動(dòng)物物種數(shù)合計(jì)及其他群落參數(shù)數(shù)值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab.1 Benthic macrofaunal species number (total value) and other community parameters (average value±standard deviation) from two subtidal areas in Xiamen

圖3 廈門(mén)海域2014年夏季和2016年夏季兩處潮下帶35個(gè)取樣站的聚類分析

表2 2017年9月廈門(mén)潮下帶五處海域大型底棲動(dòng)物物種數(shù)合計(jì)及其他群落參數(shù)的數(shù)值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab.2 Benthic macrofaunal species number (total value) and other community parameters (average value±standard deviation) from five subtidal areas in Xiamen in September 2017

根據(jù)2017年9月在廈門(mén)潮下帶五處海域30個(gè)取樣站的大型底棲動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析得出, 在相似度20%處可分為兩個(gè)大型底棲動(dòng)物群落, 群落一位于小嶝島潮下帶的44和46取樣站, 這兩個(gè)取樣站大型底棲動(dòng)物物種少, 僅有常見(jiàn)種雙鰓內(nèi)卷齒蠶()和模糊新短眼蟹()等, 且44取樣站的黏土含量高達(dá)16.43%。群落二包括白城、黃厝、南線和鱷魚(yú)嶼潮下帶的各6個(gè)取樣站以及小嶝島潮下帶的其余4個(gè)取樣站(圖4), 優(yōu)勢(shì)種是剛鰓蟲(chóng)()和沙鉤蝦。

圖4 2017年9月廈門(mén)五處潮下帶30個(gè)取樣站的聚類分析

2.3 研究區(qū)域大型底棲動(dòng)物常見(jiàn)種棲息密度和生物量的時(shí)空變化

2014年夏季, 在黃厝潮下帶未采集到背蚓蟲(chóng)()、剛鰓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)()、滑指磯沙蠶()、菲律賓蛤仔()和沙鉤蝦(spp.), 但在2016年夏季均有采集到。2014年夏季, 在南線十八線潮下帶未采集到太平洋稚齒蟲(chóng)、滑指磯沙蠶、菲律賓蛤仔和沙鉤蝦, 但在2016年夏季均有采集到, 在南線十八線潮下帶, 2014年夏季和2016年夏季均未采集到剛鰓蟲(chóng)。紅角沙蠶、光滑倍棘蛇尾和白氏文昌魚(yú)在黃厝和南線潮下帶以及2014年夏季和2016年夏季均有采集到。背蚓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶和短竹蟶()在2014年夏季的黃厝潮下帶未采集到。模糊新短眼蟹在2016年夏季的南線潮下帶未采集到(表3)。

表3 廈門(mén)黃厝和南線潮下帶海域大型底棲動(dòng)物常見(jiàn)種的平均棲息密度和生物量

Tab.3 The average density and biomass of the common species of benthic macrofauna in Xiamen Huangcuo and Nanxian subtidal areas

2017年9月, 在鱷魚(yú)嶼潮下帶海區(qū)未采集到白氏文昌魚(yú)和模糊新短眼蟹, 該區(qū)域紅角沙蠶的棲息密度是五處潮下帶海區(qū)最低的, 而剛鰓蟲(chóng)、菲律賓蛤仔和光滑倍棘蛇尾棲息密度是五處潮下帶海區(qū)最高的。在小嶝島潮下帶, 背蚓蟲(chóng)、剛鰓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)和菲律賓蛤仔的棲息密度是五處潮下帶海區(qū)最低的; 在三處有白氏文昌魚(yú)分布的黃厝、南線和小嶝島潮下帶, 小嶝島潮下帶的白氏文昌魚(yú)棲息密度是最低的(表4)。

2017年9月在鱷魚(yú)嶼潮下帶, 紅角沙蠶的生物量是五處潮下帶海區(qū)最低的, 而剛鰓蟲(chóng)、菲律賓蛤仔和光滑倍棘蛇尾生物量是五處潮下帶海區(qū)最高的。在小嶝島潮下帶, 背蚓蟲(chóng)、剛鰓蟲(chóng)、太平洋稚齒蟲(chóng)、菲律賓蛤仔、短竹蟶和沙鉤蝦的生物量是五處潮下帶海區(qū)最低的; 在三處有白氏文昌魚(yú)分布的黃厝、南線和小嶝島潮下帶, 小嶝島潮下帶的白氏文昌魚(yú)的生物量均是最低的(表4)。

表4 2017年9月廈門(mén)潮下帶五處海域大型底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種棲息密度和生物量數(shù)值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

Tab.4 The values (average value±standard deviation) of the density and biomass of the dominant species in Xiamen five subtidal areas in September 2017

2.4 研究區(qū)域大型底棲動(dòng)物群落和種群參數(shù)時(shí)空變化的方差分析

單因素方差分析表明, 除了大型底棲動(dòng)物生物量以外, 2014年夏季與2016年夏季其余5類大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)均呈顯著差異。優(yōu)勢(shì)種背蚓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)、滑指磯沙蠶和沙鉤蝦的棲息密度在2014年夏季與2016年夏季之間呈顯著差異; 雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)、沙溝蝦和廈門(mén)文昌魚(yú)的生物量在2014年夏季與2016年夏季之間呈顯著差異。大型底棲動(dòng)物生物量、雙鰓內(nèi)卷齒蠶棲息密度和生物量、滑指磯沙蠶棲息密度、沙鉤蝦棲息密度和生物量在黃厝潮下帶和南線十八線之間呈顯著差異(表5)。

單因素方差分析表明, 2017年9月廈門(mén)潮下帶海域6個(gè)大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)中, 僅大型底棲動(dòng)物棲息密度在五處潮下帶之間呈顯著差異。優(yōu)勢(shì)種背蚓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)、滑指磯沙蠶、菲律賓蛤仔和模糊新短眼蟹的棲息密度在五處潮下帶之間呈顯著差異; 太平洋稚齒蟲(chóng)、菲律賓蛤仔和模糊新短眼蟹的生物量在五處潮下帶之間呈顯著差異(表6)。

表5 廈門(mén)黃厝和南線潮下帶大型底棲動(dòng)物群落和常見(jiàn)種種群參數(shù)的方差分析

Tab.5 Variance analysis of community and population parameters of benthic macrofauna and common species in Xiamen Huangcuo and Nanxian subtidal areas

注:a: 0.05 水平顯著差異;b: 0.01水平顯著差異;c: 0.001水平顯著差異.

2.5 研究區(qū)域大型底棲動(dòng)物種群和群落參數(shù)與底質(zhì)粒徑參數(shù)的相關(guān)分析

根據(jù)2017年9月、2016年夏季和2014年夏季共65個(gè)站次的大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)、優(yōu)勢(shì)種棲息密度和生物量、沉積物粒徑參數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明, 除了均勻度指數(shù), 其余5類大型底棲動(dòng)物群落參數(shù), 即物種數(shù)、棲息密度、多樣性指數(shù)(′)、均勻度指數(shù)()和豐度指數(shù)()與底質(zhì)粒徑各組分含量呈顯著相關(guān)。然而, 紅角沙蠶、滑指磯沙蠶、短竹蟶和光滑倍棘蛇尾的棲息密度與礫、砂、粉砂和黏土含量均無(wú)顯著相關(guān); 紅角沙蠶、滑指磯沙蠶、菲律賓蛤仔、短竹蟶和光滑倍棘蛇尾的生物量與礫、砂、粉砂和黏土含量也均無(wú)顯著相關(guān)(表7)。

表6 2017年9月廈門(mén)潮下帶五處海域大型底棲動(dòng)物群落和常見(jiàn)種種群參數(shù)的方差分析

Tab.6 Variance analysis of community and population parameters of benthic macrofauna and common species in Xiamen five subtidal areas in September 2017

表7 大型底棲動(dòng)物的群落參數(shù)和常見(jiàn)種的種群參數(shù)與底質(zhì)粒徑參數(shù)的相關(guān)系數(shù)(=65)

Tab.7 Correlation coefficients among benthic macrofaunal community parameters, the common species population parameters, and sediment grain size parameters

3 討論

3.1 底質(zhì)細(xì)化對(duì)大型底棲動(dòng)物群落的影響

在本研究中, 潮下帶細(xì)沙底質(zhì)的大型底棲動(dòng)物棲息密度和生物量較泥砂底質(zhì)的大型底棲動(dòng)物棲息密度和生物量低。2017年9月, 黃厝和南線十八線潮下帶粉砂的平均含量分別是29.00%和23.27%, 而鱷魚(yú)嶼潮下帶粉砂的平均含量是68.53%, 鱷魚(yú)嶼潮下帶粉砂含量顯著高于黃厝和南線十八線潮下帶粉砂。黃厝和南線十八線潮下帶大型底棲動(dòng)物平均生物量分別是11.99和33.04g/m2, 而鱷魚(yú)嶼潮下帶大型底棲動(dòng)物平均生物量是57.02g/m2, 鱷魚(yú)嶼潮下帶大型底棲動(dòng)物平均生物量顯著高于黃厝和南線十八線潮下帶的大型底棲生物量。2014年夏季與2016年夏季的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)和棲息密度, 也證實(shí)了潮下帶中細(xì)沙底質(zhì)大型底棲動(dòng)物棲息密度較泥砂底質(zhì)的大型底棲動(dòng)物棲息密度低。許多前人研究也證實(shí)了潮下帶中細(xì)沙底質(zhì)大型底棲動(dòng)物生物量較泥砂底質(zhì)的大型底棲動(dòng)物生物量低, 如臺(tái)灣海峽西部近海中細(xì)砂底質(zhì)大型底棲動(dòng)物生物量?jī)H5.8g/m2, 而泥沙底質(zhì)大型底棲動(dòng)物生物量達(dá)24.7g/m2(江錦祥等, 1984); 臺(tái)灣海峽北部多毛類高生物量和高棲息密度區(qū)出現(xiàn)在含粉砂量60%左右的沉積環(huán)境中, 其沉積環(huán)境中有機(jī)物含量豐富, 有利于吞咽型多毛類的大量繁衍(孫道元等, 1988); 興化灣黏土質(zhì)粉砂沉積物的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)較砂質(zhì)沉積物的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)多(李榮冠等, 1999); 隨著底質(zhì)細(xì)化和底層溶解氧增加, 路易斯安那大陸架沙洲的大型底棲動(dòng)物物種多樣性和棲息密度顯著增加(Dubois, 2009); 由于沉積物粒度的不同, 香港大浪灣(Tai Long Wan)和白臘灣(Pak Lap Wan)的大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)存在明顯差異(Chen, 2013); 2014年夏季在廈門(mén)海域南線十八線潮下帶的S6 取樣站, 粉砂含量高達(dá)85.13%, 未能采集到文昌魚(yú), 但卻采集到紅角沙蠶和雙鰓內(nèi)卷齒蠶(饒義勇等, 2015); 由于底質(zhì)的細(xì)化, 在廈門(mén)黃厝潮下帶發(fā)現(xiàn)菲律賓蛤仔數(shù)量增加, 而這種現(xiàn)象在河北昌黎海域也發(fā)現(xiàn)(郭興然等, 2019)。

在小嶝島潮下帶, 雖然粉砂平均含量與黃厝和南線十八線潮下帶的粉砂平均含量接近, 但小嶝島潮下帶受廈門(mén)新機(jī)場(chǎng)建設(shè)及海岸工程的影響, 未發(fā)現(xiàn)剛鰓蟲(chóng)和菲律賓蛤仔等大型底棲動(dòng)物, 說(shuō)明小嶝島潮下帶受新的沉積物覆蓋, 不利于剛鰓蟲(chóng)的大量繁衍; 新粉砂的沉積同時(shí)也不利于菲律賓蛤仔的攝食。因此, 2017年9月小嶝島的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)、棲息密度和生物量均顯著低于黃厝和南線十八線潮下帶。

底質(zhì)類型是影響大型底棲動(dòng)物分布的重要環(huán)境因子(李曉靜等, 2017)。近岸大型底棲動(dòng)物群落的分布格局與沉積相類型密切相關(guān)(江錦祥等, 1984; 李亞芳等, 2018)。本研究發(fā)現(xiàn)黏土含量增加到15%和粉砂含量增加到60%有利于多數(shù)大型底棲動(dòng)物棲息密度和生物量的增加, 而黏土含量超過(guò)60%則不利于多數(shù)大型底棲動(dòng)物的棲息和生長(zhǎng)。

廈門(mén)潮下帶海域紅角沙蠶、滑指磯沙蠶和光滑倍棘蛇尾受底質(zhì)細(xì)化的影響較小。本研究紅角沙蠶、滑指磯沙蠶、短竹蟶和光滑倍棘蛇尾的棲息密度與礫、砂、粉砂和黏土含量均無(wú)顯著相關(guān)。倍棘蛇尾(含中華倍棘蛇尾和倍棘蛇尾未定種)不僅是粵西海陵灣灣內(nèi)大型底棲動(dòng)物群落的優(yōu)勢(shì)種, 也是灣外大型底棲動(dòng)物群落的優(yōu)勢(shì)種, 還是周年優(yōu)勢(shì)種(李亞芳等, 2018)。在渤海灣曹妃甸圍填海工程附近海域日本倍棘蛇尾()2013年和2014年的優(yōu)勢(shì)度分別為0.036和0.38, 變化較小(李曉靜等, 2017)。磯沙蠶屬()不僅是香港含沙量較高海域的優(yōu)勢(shì)屬(Chen, 2013), 也是粉砂和黏土含量較高海域的優(yōu)勢(shì)屬(唐盟等, 2017; 李亞芳等, 2018)。而本研究顯示, 2017年9月, 除了小嶝島海區(qū)未采集到紅角沙蠶外, 白城、黃厝、南線十八線和鱷魚(yú)嶼海區(qū)均采集到紅角沙蠶, 且各海區(qū)之間不呈顯著性差異。可以推測(cè)紅角沙蠶、滑指磯沙蠶和光滑倍棘蛇尾對(duì)底質(zhì)類型的生態(tài)位較寬。生態(tài)位較寬的生物與其他生物之間的重疊較為明顯(劉好真等, 2018)。

沉積物內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量往往與沉積物粒徑大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。黏土和粉砂含量較高的沉積物比表面積較大, 吸附有機(jī)質(zhì)能力較強(qiáng), 沉積物內(nèi)豐富的有機(jī)質(zhì)可以為大型底棲動(dòng)物提供豐富的食物來(lái)源, 從而可導(dǎo)致大型底棲動(dòng)物棲息密度的增加(Wang, 2016)。深圳灣潮間帶羽須鰓沙蠶()和腺帶刺沙蠶()的棲息密度和生物量與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān), 而有機(jī)質(zhì)含量與黏土含量呈顯著正相關(guān)(Cai, 2013)。有機(jī)質(zhì)污染將導(dǎo)致文昌魚(yú)棲息地中多毛類種類的增多(Antoniadou, 2004), 同時(shí)也將導(dǎo)致文昌魚(yú)種群數(shù)量減少(Rota, 2009)。

影響大型底棲動(dòng)物分布的因素很多, 除了沉積物類型外, 還有水深、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)或海岸工程、水產(chǎn)養(yǎng)殖等人類活動(dòng)的影響。網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)生的有機(jī)污染已使大鵬澳網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)沉積環(huán)境嚴(yán)重惡化, 養(yǎng)殖區(qū)大型底棲動(dòng)物出現(xiàn)種數(shù)、生物量和個(gè)體數(shù)量明顯低于對(duì)照區(qū),其群落特征也與對(duì)照區(qū)有明顯不同(黃洪輝等, 2005)。天津大沽口海域圍海造陸工程對(duì)近岸海域生態(tài)環(huán)境的影響時(shí)發(fā)現(xiàn), 圍填海產(chǎn)生的主要污染物為懸浮物, 而懸浮物濃度與大型底棲動(dòng)物的棲息密度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(劉春琳等, 2019)。溫度、鹽度、水深、溶解氧是浙江檀頭山島周圍海域?qū)Υ笮偷讞珓?dòng)物影響程度較大的環(huán)境因子(劉迅等, 2017)。煙臺(tái)近海大型底棲動(dòng)物群落與底質(zhì)和水深關(guān)系密切(王全超等, 2013)。圍填海、采沙、水產(chǎn)養(yǎng)殖等是影響廈門(mén)潮下帶海域大型底棲動(dòng)物, 特別是影響文昌魚(yú)的環(huán)境因子(周秋麟等, 1990; 方少華等, 2002; 饒義勇等, 2015)。

3.2 底質(zhì)細(xì)化對(duì)文昌魚(yú)種群的影響

廈門(mén)灣西部海域受到較強(qiáng)程度的陸源排污影響, 海域環(huán)境質(zhì)量較差。東部海域靠近外海, 水動(dòng)力交換較強(qiáng), 陸源污染物被稀釋較多, 環(huán)境質(zhì)量較好(黃昆等, 2019)。本文調(diào)查結(jié)果表明, 文昌魚(yú)主要分布在環(huán)境質(zhì)量較好的東部海域, 而環(huán)境質(zhì)量相對(duì)較差的區(qū)域文昌魚(yú)棲息密度相對(duì)較低。近年來(lái)在廈門(mén)文昌魚(yú)保護(hù)區(qū)出現(xiàn)的非法養(yǎng)殖與非法清淤活動(dòng), 嚴(yán)重破壞了文昌魚(yú)的棲息環(huán)境。此外, 沉積物底質(zhì)粒徑對(duì)文昌魚(yú)生存、分布具有重要影響, 該種生物喜好比較粗而疏松的砂質(zhì)沉積物, 而泥質(zhì)沉積物則不適合文昌魚(yú)的生存。研究表明泥質(zhì)底質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量豐富, 水質(zhì)渾濁, 不利于文昌魚(yú)種群棲息(金德祥等, 1953); 底質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量的高低與粒度的大小往往成負(fù)相關(guān)關(guān)系, 有機(jī)質(zhì)含量最高的取樣站為粉砂質(zhì)泥底質(zhì)類型, 有機(jī)質(zhì)含量最低的取樣站為中粗砂(周秋麟等, 1990); 文昌魚(yú)棲息地底質(zhì)類型以粗中砂為主, 有機(jī)質(zhì)含量較低(曾國(guó)壽等, 1996); 文昌魚(yú)()喜好棲息在有碎貝殼和礫石的沉積物中(Antoniadou, 2004); 文昌魚(yú)喜歡棲息在含量為77.8%—99.4%、中值粒徑為0.5—2.0的砂和礫沉積物中(Chen, 2013), 文昌魚(yú)棲息地常被稱為“文昌魚(yú)沙(amphioxus sand)” (Antoniadou, 2004)。此外, 研究還表明鱷魚(yú)嶼周邊的牡蠣吊養(yǎng)使海區(qū)沉積大量的污泥, 改變了文昌魚(yú)生活的棲息地底質(zhì)結(jié)構(gòu), 使文昌魚(yú)無(wú)法生存(翁朝紅等, 2012); 文昌魚(yú)棲息密度和生物量與底質(zhì)粒徑分選系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(饒義勇等, 2015); 文昌魚(yú)對(duì)于有機(jī)質(zhì)污染和底質(zhì)質(zhì)量的改變十分敏感(Rota, 2009; de Moura Barboza, 2013); 昌黎生態(tài)監(jiān)控區(qū)適合文昌魚(yú)生存的砂質(zhì)底所占百分比逐年退化, 保護(hù)動(dòng)物文昌魚(yú)生物量呈退化趨勢(shì)(高敏等, 2017); 昌黎海域近年來(lái)加速發(fā)展海上養(yǎng)殖, 養(yǎng)殖病害及養(yǎng)殖貝類糞沉降也加劇了青島文昌魚(yú)棲息環(huán)境的改變(郭興然等, 2019)。本研究區(qū)域黏土平均含量變幅在0—16%之間、粉砂平均含量變幅在0—70%之間, 且文昌魚(yú)棲息密度和生物量均與黏土和粉砂含量呈顯著負(fù)相關(guān), 證實(shí)黏土含量增加到15%和粉砂含量增加到60%導(dǎo)致白氏文昌魚(yú)棲息密度和生物量的減少。

4 結(jié)論

底質(zhì)細(xì)化對(duì)廈門(mén)潮下帶文昌魚(yú)棲息地的大型底棲動(dòng)物群落產(chǎn)生了明顯的影響, 不同物種對(duì)底質(zhì)細(xì)化具有不同的響應(yīng)。相關(guān)分析表明, 5個(gè)大型底棲動(dòng)物群落參數(shù)如物種數(shù)、棲息密度、生物量、多樣性指數(shù)(′)和豐度指數(shù)(), 以及7個(gè)常見(jiàn)種的棲息密度和生物量與粉砂和黏土含量呈顯著正相關(guān), 均勻度指數(shù)()和4種常見(jiàn)種的數(shù)量與粉砂和黏土含量無(wú)顯著相關(guān), 白氏文昌魚(yú)的棲息密度和生物量與粉砂和黏土含量呈顯著負(fù)相關(guān)。底質(zhì)細(xì)化導(dǎo)致喜砂的白氏文昌魚(yú)的數(shù)量明顯下降, 卻導(dǎo)致背蚓蟲(chóng)、剛鰓蟲(chóng)、雙鰓內(nèi)卷齒蠶、太平洋稚齒蟲(chóng)、菲律賓蛤仔和沙鉤蝦等物種數(shù)量增加, 而紅角沙蠶、滑指磯沙蠶、光滑倍棘蛇尾受底質(zhì)細(xì)化的影響較小。

致謝 感謝在實(shí)驗(yàn)室工作和學(xué)習(xí)過(guò)的張慧萍、林聃、顏露露、李想、李國(guó)強(qiáng)、曾佳麗、譚文娟、楊德援等幫忙在廈門(mén)海域進(jìn)行大型底棲動(dòng)物采樣和分選。

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EFFECTS OF SEDIMENT FINING ON BENTHIC MACROFAUNAL COMMUNITY IN SUBTIDAL AMPHIOXUS HABITATS IN XIAMEN

CHEN Bing-Wen1, CAI Li-Zhe1, 2, RAO Yi-Yong1, LI Wen-Jun1, CHEN Xin-Wei1, FU Su-Jing1, PENG Wen-Qing1, ZHENG Bin1

(1. College of the Environment & Ecology, Xiamen University, Xiamen 361102, China; 2. Key Laboratory of Ministry of Education for Coastal and Wetland Ecosystems, Xiamen University, Xiamen 361102, China)

The effects of sediment fining on the benthic macrofaunal community in Xiamen subtidal zone was studied using the data of benthic macrofauna and grain size analyses for five subtidal areas in Xiamen from 2014 to 2017. The Cluster analysis and one-way ANOVA were conducted. Results show that in those stations with higher clay content, no amphioxus fish but few macrobenthic species were found. Significant differences were seen in some community parameters of benthic macrofauna and dominant species. The contents of clay and silt in Eyu Island and Baicheng subtidal areas were higher than those in Huangcuo, Nanxianshibaxian and Xiaodeng Island subtidal areas in September 2017. The contents of clay and silt in Huangcuo and Nanxianshibaxian subtidal areas in the summer 2016 were significantly higher than those in summer 2014. Significantly positive correlations were found not only between the five community parameters of benthic macrofauna such as the species number, density, biomass, diversity index (), richness index (), and silt plus clay contents, but also between the density and biomass of seven dominant species and silt plus clay contents. No significant correlations were observed between evenness index () and silt plus clay contents, and between density plus biomass of four dominant species and silt plus clay contents. Significantly negative correlations were revealed between the density plus biomass ofand silt plus clay contents. The above results confirmed that when silt or clay contents increased up to 15% or 60%, respectively, it favored the increase in density and biomass of most benthic macrofauna, but resulted in the decrease in the density and biomass of; however, those of,, andwere less affected by sediment fining.

benthic macrofauna; community structure; amphioxus habitats; sediment fining; subtidal areas; Xiamen

* 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目, 2016YFC0502904號(hào)。陳丙溫, 碩士研究生, E-mail: 443614567@qq.com

蔡立哲, 博士生導(dǎo)師, 教授, E-mail: cailizhe@xmu.edu.cn

2019-12-02,

2020-01-28

X17

10.11693/hyhz20191200245