郭曉瑞
(河北農業大學 河北 黃驊 061100)
海洋近岸水母暴發的原因和影響
郭曉瑞
(河北農業大學 河北 黃驊 061100)
水母暴發主要是指水母在某一時節、特定地區內數量刷增的現象。水母暴發其實原來是一種普通自然現象,但是在近些年,因為人類的活動、全球變暖等的影響,水母的活動范圍由原來的深海逐漸擴大到了近海區域,數量也不斷增加。不僅影響海洋沿岸的漁業捕撈生產,破壞近岸旅游業,而且威脅海洋生態環境和人類的生命安全。當前海洋生態學研究的一個熱點就是水母暴發的誘因,而我國對這一方面的研究仍處于起步階段。筆者就水母暴發的原因和影響加以闡述。
水母暴發;誘因;水母消亡;海洋生態
水母是一個泛稱,水母系有性世代(除出芽生殖的水母外)統稱為水母,分散在刺胞動物門的不同綱中,即直育水母綱、缽水母綱和方水母綱。水母的誕生比恐龍還早,已在地球上存在了6.5億年。水母種類繁多、形態各異、適應能力極強,可以在任意一個水域生存,甚至在北極、深海、火山口附近都有分布。通過演化,水母可以稱霸整個海洋。
在過去的幾十年中,因為人類的各種活動,一些水域發生了史無前例的水母暴發現象。水母在我國海域分布廣泛,據 《中國海洋生物名錄》統計我國已記載水母類(不含以水螅型世代為主的種類)超過400種[1]。海月水母、白色霞水母以及沙海蟄在我國分布范圍最廣,數量最大。水母的暴發對我國乃至世界造成了嚴重的經濟損失并威脅人類生命安全。如何防治水母暴發成了全世界關注的熱點,而解決的關鍵是了解水母暴發的誘因。筆者就引起其暴發的原因進行闡述。
水母數量的迅速增加與水母自身的生長生殖有關。首先,水母構造簡單,生長周期短,有很強的繁殖能力。其次,水母攝食廣泛、食物充足、天敵數量少、環境耐受力極強。水母更低的能量要求和更快的生命周期,使得水母的數量可以短時間內大量增加。
水母的生活史非常復雜,主要有兩個階段:水母體和水螅體。大多數水母具有兩種基本體型,即水螅型和水母型,這兩種體型往往出現在同一種的生活史中,成為兩個不同世代——水螅型世代(無性世代)和水母型世代(有性世代),這兩個世代的相互交替完成生活史,稱為世代交替,是刺胞動物的一個重要特征。如此可見,水母暴發的關鍵階段是水螅階段,水母暴發是水螅體對環境變異的一種應激反應,是水母的生存方式。水螅體的數量及外界環境刺激是決定水母暴發的原因,適合水螅體橫裂生殖時間長度及充足餌料供給又可以促進水母暴發。同時,水螅體在不良環境中可休眠,在環境恢復后可迅速繁殖,是水母數量劇烈增加的一個重要原因[2]。日本學者在對日本近岸暴發的越前水母進行研究中發現,越前水母的雌性性腺中含有數百萬卵子,雄性含有數億個精子,而死亡卻是越前水母的終極春藥。水母死時會排出全部的精子、卵子,成百上億的精卵結合,暴發增殖成螅狀幼體,堅不可摧。螅狀幼體進行無性生殖,可以存活幾年,甚至幾十年。而環境的波動可以觸發螅狀幼體釋放小水母,從而引起水母暴發。
近些年過度捕撈海洋魚類,使得海洋魚類的資源量大量減少。水母都是肉食性的,以浮游生物、小的甲殼類、多毛類甚至小的魚類為食[3]。魚類也多以浮游生物為食,一些魚蝦還可以攝食幼體水母,對水母的種群發展起到制衡作用。但是由于人類過度捕撈,使得水體中水母的競爭者和天敵數量急劇減少,水母得以肆無忌憚地生長繁殖。此外,水母還可以攝食稚魚和魚卵,嚴重威脅海洋魚類的后代的生存。如此一來,惡性循環,水母數量暴發。
全球變暖使得海水溫度升高。海水溫度的升高會導致水母生長速率提高、分布范圍擴大,熱帶海域的生物向溫帶和高緯度海域擴展[4]。根據孫明等人的研究發現:溫度可以提高水母橫裂率和橫列次[5]。此外,固著在海底的水螅對環境很敏感,溫度上升也可能觸發水螅釋放小水母。研究表明,海水的溫度和鹽度能影響水螅的無性繁殖和小水母幼體期成活率[6]。
由于人類活動,污水大量排入江河湖海。生活垃圾、工廠廢水、養殖污染使得水體營養物質增多,藻類植物泛濫,暴發赤潮、水華。浮游生物擁有了充足的藻類植物作為食物,浮游生物大量繁殖。浮游生物數量增加,而捕食水母和浮游動植物的魚蝦無法在富營養化的水體中存活,餌料充足,沒有天敵,加之發達的消化系統,超高的生物餌料利用率,水母得以暴發式增長。而且水體富營養化引起水體的營養物質、溶解氧、pH值的變化也可能觸發水螅釋放小水母。
海洋中水母的暴發時間快,短則數十天,甚至更長。一旦暴發,大量水母需要充足的餌料來生長繁殖。海洋食物鏈始終呈金字塔結構,從最底層最簡單的硅藻類,到單細胞植物到最頂層的復雜的大型魚類和海洋哺乳動物,這個構造早已經穩定了億萬年,但是水母一旦暴發,其大肆捕食浮游生物,導致魚類缺乏食物來源,海洋食物鏈被打破,水母的捕食不僅影響到浮游動物種群數量的變化,而且還影響到植食性橈足類數量減少,導致以硅藻為主的二次水華的發生,在整個海洋生態系統中有著重要的調節作用。由于水母的老化、食物缺乏和水環境變化等因素,水母逐漸下沉死亡。在水母死亡的過程中會對海洋生態造成惡劣的影響:第一,水母尸體在水體中下沉期間重新礦化為溶解有機無機組分,并最終引起海底水母類顆粒有機物的積累[7]。而且,水體中出現大量水母尸體無疑給海洋生態系統造成巨大負荷。第二,水母死亡后,迅速下沉并自溶分解,水母組織細胞中的養分釋放到水體,使微生物活動加劇,耗氧量增加,同時不透膠體碎屑將導致流入沉積物中氧氣的減少,可導致海底底部低氧或無氧環境[8]。溶解氧下降使得水體周圍的生物難以忍受而死亡,其他生物的死亡加劇了海洋生態系統的負擔,并加劇耗氧,如此惡性循環,可能引發進一步的赤潮、水體富營養化等災害,嚴重破壞生態結構穩定。第三,水母消亡還會引起周圍水體pH發生變化,威脅周圍海洋生物的存活,造成一些酸堿適應范圍小的物種死亡。第四,水母消亡還會對水中的浮游細菌產生影響,可能使細菌大量繁殖,使周圍水體的生物患病。
我國乃至世界深受水母暴發之害。但是由于水母易破碎、不易觀察、很難捕撈等問題,使得對水母的研究受到阻礙。而且我國對水母的生命周期、生態習性還未完全了解,水母暴發的原因仍然在不斷探索研究。而且對水母處置裝置和跟蹤定位裝置仍在設計實驗當中。如何防治水母暴發是我們刻不容緩需要解決的問題。
[1]劉萍,張學雷,宋洪軍,等.我國海域常見有毒水母的分類檢索 [J].海洋科學進展,2013(02):290~294.
[2]曲長鳳.水母暴發后的消亡對海水環境的影響[D].中國科學院研究生院 (海洋研究所),2015. [3]馬喜平,凡守軍.水母類在海洋食物網中的作用[J].海洋科學,1998,(02):38~42.
[4]孫松.水母暴發研究所面臨的挑戰 [J].地球科學進展,2012(03):257~261.
[5]孫明,董婧,柴雨,等.溫度、投餌頻次對白色霞水母無性繁殖與螅狀體生長的影響 [J].生態學報,2013(10):3 222~3 232.
[6]關春江,卞正和,滕麗平,等.水母暴發的生物修復對策 [J].海洋環境科學,2007(05):492~494.
[7]曲長鳳,宋金明,李寧.水母消亡對海洋生態環境的影響 [J].生態學報,2015(18):6 224~6 232.