海南七洲列島周邊珊瑚分布及其健康狀況評(píng)價(jià)

何曉娜 吳鐘解 陳敏 陳石泉 張明堅(jiān) 李元超

（海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院，海南 海口 570125）

七洲列島地理位置坐標(biāo)為 19°53′ ～ 19°59′ N，111°11′～ 111°16′ E，位于海南島東北方，文昌市離岸島，由21個(gè)海島組成，占海南島沿岸海島總數(shù)的6.38%，海島面積之和為0.97 km2，占海南島沿岸海島總面積的2.30%。七洲列島地處熱帶，光能充足，具有獨(dú)特的海島生態(tài)系統(tǒng)以及豐富的漁業(yè)資源，是海南島東部傳統(tǒng)的主要漁場(chǎng)，周邊珊瑚礁底質(zhì)類型主要為基巖或礁巖。

生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是目前生態(tài)與環(huán)境領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一（孫燕等, 2011）。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)方法主要有指示物種法和指標(biāo)體系法，指示物種法簡(jiǎn)便易行，但其指示物種的篩選標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱不明確，難以全面反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況（Cortes et al, 1985）；指標(biāo)體系法根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的特征及其服務(wù)功能建立指標(biāo)體系進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，其不僅考慮了不同組織水平之間的相互作用，同時(shí)還考慮了同一組織水平上不同物種間的相互作用及不同尺度轉(zhuǎn)換時(shí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化，更能客觀全面反映珊瑚礁的健康狀況（牛文濤等,2009;吳鐘解等,2013)，是目前區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的主要方法（楊斌等,2010)。國外HRHPI組織推薦從生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)功能、壓力及社會(huì)經(jīng)濟(jì)4大特征屬性16方面52項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)（Hmre et al,2004)。國內(nèi)采用《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》作為珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但此方法評(píng)價(jià)周期為5年，不能快速獲得珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果。因此，參考HRHPI的評(píng)價(jià)模式和方法，結(jié)合近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南，篩選提出了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用權(quán)重法能夠綜合得出珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康結(jié)果（紀(jì)雅寧等,2009)。

七洲列島海域已建設(shè)海島特別保護(hù)區(qū)，但關(guān)于七洲列島的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)狀況卻鮮有相關(guān)報(bào)道，通過綜合分析七洲列島造礁石珊瑚覆蓋率、軟珊瑚覆蓋率、死亡率、大型藻類、大型底棲生物等生物指標(biāo)，快速評(píng)價(jià)了調(diào)查區(qū)域珊瑚和珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

2012年5月調(diào)查了七洲列島海域珊瑚礁資源現(xiàn)狀。根據(jù)珊瑚的生長分布狀況、沿岸環(huán)境、海底地形、漲落潮引起的水深改變等條件，設(shè)定200 m×200 m調(diào)查站位5個(gè)；一般監(jiān)測(cè)站位選擇在不同的珊瑚礁生境類型，活體珊瑚分布較好區(qū)域或珊瑚分布發(fā)生明顯變化的區(qū)域，各調(diào)查區(qū)站位見圖1。

圖1 珊瑚調(diào)查站位Fig.1 Survey stations of coral reefs

1.2 調(diào)查與評(píng)價(jià)方法

1.2.1 珊瑚礁調(diào)查 珊瑚調(diào)查采用截線法，根據(jù)珊瑚分布的密度、均勻度、優(yōu)劣情況以及海底地形，分別在3 m、6 m、9 m水深地段，選擇具有代表性的珊瑚生境，布設(shè)50 m的皮尺，用水下攝像機(jī)拍攝。室內(nèi)判讀：將珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的本底數(shù)據(jù)分為6類：造礁石珊瑚(hard coral,HC)、死珊瑚(dead coral,DC)、軟珊瑚(soft coral,SC)、非生物物質(zhì)(abiotic,AB)、藻類(algae,AL)和其他生物(other fauna,OT)。

1.2.2 水環(huán)境評(píng)價(jià) 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境評(píng)價(jià)按照《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》（HY/T 087-2005）進(jìn)行，根據(jù)水環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)、要求與賦值進(jìn)行評(píng)價(jià)。水環(huán)境每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的賦值按式（1）計(jì)算，水環(huán)境健康指數(shù)按式（2）計(jì)算：

式(1)(2)中：Wq為第q項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值；Wi為第i個(gè)站位第q項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值（表1）；n為評(píng)價(jià)區(qū)域監(jiān)測(cè)站位總數(shù)；Windx表示評(píng)價(jià)指標(biāo)健康指數(shù)；m為評(píng)價(jià)區(qū)域評(píng)價(jià)指數(shù)總數(shù)。當(dāng)5.00≤Windx＜8.00時(shí)，水環(huán)境為不健康；當(dāng)8.00≤Windx＜11.00時(shí)，水環(huán)境為亞健康；當(dāng)11.00≤Windx＜15.00時(shí)，水環(huán)境為健康。

1.2.3 沉積物評(píng)價(jià) 根據(jù)《海洋沉積物質(zhì)量》(GB18668-2002)，七洲列島各采樣站位沉積物均執(zhí)行一類標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)采用單因子指數(shù)法進(jìn)行，公式如下：

式中：Ii為i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；Ci為i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的實(shí)測(cè)值；Si為i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。評(píng)價(jià)因子的指數(shù)＞1，則表明該項(xiàng)沉積物質(zhì)量已超過了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià) 利用公式（4）計(jì)算各區(qū)域的珊瑚健康指數(shù)(Condition index,CI)，以表達(dá)珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和遭受環(huán)境壓力的程度，根據(jù)定性估算尺度（表2）評(píng)價(jià)該區(qū)域的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康狀況(孫燕等,2011)，計(jì)算公式如下：

表1 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境評(píng)價(jià)Table 1 Evaluation of water environment about the coral reef ecosystem

式中 ：CI為珊瑚健康指數(shù) ；LC為活珊瑚(HC+SC)的覆蓋率；DC為死珊瑚的覆蓋率；AL為藻類的覆蓋率；OT為其它生物群落覆蓋率。

2 結(jié)果與分析

2.1 珊瑚資源

2.1.1 珊瑚種類 七洲列島造礁石珊瑚共調(diào)查到11科30種，在科級(jí)組成中鹿角珊瑚科和蜂巢珊瑚科為科級(jí)優(yōu)勢(shì)類群。種類組成中二異角孔珊瑚Goniopora duofasciata、精巧扁腦珊瑚Platygyra daedalea、澄黃濱珊瑚Porites lutea、秘密角蜂巢珊瑚Favites abdita、網(wǎng)狀菊花珊瑚Goniastrea retiformis、鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis、疣狀杯形珊瑚Pocillopora Verrucosa為主要優(yōu)勢(shì)種。此外，七洲列島海域還發(fā)現(xiàn)軟珊瑚3種，分別為短指軟珊瑚Sinularia sp.、豆莢軟珊瑚Lobophytum sp.和肉質(zhì)軟珊瑚Lobophytum sp.。軟珊瑚屬于八放珊瑚亞綱、軟珊瑚目、軟珊瑚亞目的珊瑚門類。

2.1.2 珊瑚覆蓋度 七洲列島珊瑚礁資源調(diào)查到活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為22.70%，軟珊瑚覆蓋度0.70%；3 m水深活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為28.10%，軟珊瑚覆蓋度0.30%；6 m水深活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為33.00%，軟珊瑚覆蓋度0.30%；9 m水深活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為7.20%，軟珊瑚覆蓋度1.40%。站位Ⅰ活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為30.30%，軟珊瑚覆蓋度1.00%；站位Ⅱ活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為15.00%，軟珊瑚覆蓋度0.50%；站位Ⅲ活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為27.20%，軟珊瑚覆蓋度0.20%；站位Ⅳ活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為10.80%，軟珊瑚覆蓋度0.30%；站位Ⅴ活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為30.50%，軟珊瑚覆蓋度1.50%（表3)。

2.1.3 珊瑚死亡和病害情況 七洲列島海域造礁石珊瑚死珊瑚覆蓋度平均值為0.1%；3 m水深死珊瑚覆蓋度平均值為0.02%；6 m水深死珊瑚覆蓋度平均值為0.2%；9 m水深死珊瑚覆蓋度平均值為0.04%。站位Ⅰ死珊瑚覆蓋度平均值為0.1%；站位Ⅱ死珊瑚覆蓋度平均值為0.2%；站位Ⅲ未記錄到有珊瑚死亡情況；站位Ⅳ死珊瑚覆蓋度平均值為0.1%；站位Ⅴ死珊瑚覆蓋度平均值為0.1%，總體上七洲列島海域造礁石珊瑚死珊瑚覆蓋度非常低（表3）。七洲列島海域造礁石珊瑚調(diào)查未發(fā)現(xiàn)黑邊病(Black band BB)、黃斑病（Yellow blotch YB）、紅帶病（Red band RB）等。只發(fā)現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)叢生盔形珊瑚和澄黃濱珊瑚發(fā)生白化現(xiàn)象，其原因可能是敵害生物長棘海星Acanthaster placci、核果螺Drupa sp.和海膽Diadema sp.等生物侵蝕引起。

表2 半定性估算尺度Table 2 Semi-qualitative scale for an assessment

2.1.4 珊瑚補(bǔ)充量 七洲列島造礁石珊瑚補(bǔ)充量為1.50 ind/m2；其中3 m珊瑚補(bǔ)充量為1.60 ind/m2；6 m珊瑚補(bǔ)充量為2.10 ind/m2；9 m珊瑚補(bǔ)充量為0.80 ind/m2。站位Ⅰ珊瑚補(bǔ)充量為1.70 ind/m2；站位Ⅱ珊瑚補(bǔ)充量為1.30 ind/m2；站位Ⅲ珊瑚補(bǔ)充量為1.90 ind/m2；站位Ⅳ珊瑚補(bǔ)充量為0.70 ind/m2；站位Ⅴ珊瑚補(bǔ)充量為2.00 ind/m2（表3）。

2.2 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

2.2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià) 七洲列島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境pH值為8.03～8.22，平均賦值為15.00；懸浮物含量范圍為3.40～5.50 mg/L，平均賦值為10.00；無機(jī)氮含量范圍為21.00～143.00 μg/L，平均賦值為15.00；活性磷酸鹽含量為未檢出～0.07 μg/L，平均賦值為15.00；葉綠素a含量為0.07～0.20 μg/L，平均賦值為15.00（計(jì)算按公式1，賦值按表1）。七洲列島珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境健康評(píng)價(jià)值為15.00，參照珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，七洲列島水環(huán)境為健康狀態(tài)(計(jì)算按公式2，賦值按表1)(表4）。

表3 七洲列島各調(diào)查站位珊瑚的覆蓋率Table 3 Coverage rates of corals in Qizhou islands

2.2.2 沉積物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià) 根據(jù)沉積物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（表5），采用單因子指數(shù)，評(píng)價(jià)因子的指數(shù)＜1.00，表明七洲列島附近海域所有站位的監(jiān)測(cè)因子均達(dá)一類沉降物標(biāo)準(zhǔn)，海域沉積物質(zhì)量良好。

2.2.3 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià) 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)結(jié)果（表6）顯示，七洲列島海域各調(diào)查站位珊瑚的健康指數(shù)CI值介于0.80～ 2.02（ 大 于 0.60），表明七洲列島海域珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況非常好。

3 討 論

七洲列島海域造礁石珊瑚共調(diào)查到11科30種，軟珊瑚3種；造礁石種類組成中，以二異角孔珊瑚、精巧扁腦珊瑚、澄黃濱珊瑚、秘密角蜂巢珊瑚、網(wǎng)狀菊花珊瑚、鹿角杯形珊瑚及疣狀杯形珊瑚為主要優(yōu)勢(shì)種。水溫、光照、基底、鹽度、沉積物等區(qū)域環(huán)境條件的差異對(duì)一定區(qū)域內(nèi)造礁石珊瑚的分布格局和物質(zhì)多樣性有影響（吳鐘解等, 2013），許多研究者認(rèn)為群落分布格局和水動(dòng)力因子有關(guān)（Goreau et al, 1994; Bellwood et al, 2004; Moberg et al, 1999; 吳鐘解等,2015），七洲列島受熱帶氣旋影響的季節(jié)比較長，除了2、3月沒有熱帶氣旋影響外，其他月份均有熱帶氣旋影響，常年風(fēng)浪作用較大，優(yōu)勢(shì)類群為塊狀和粗短的枝狀珊瑚，除了適應(yīng)七洲列島陡峭的礁石、巖石底質(zhì)類型外，也說明了一些塊狀的種類在波浪作用較大的地段占優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，很多珊瑚種類通過改變形態(tài)適應(yīng)外部環(huán)境（Bernhard et al,2002)。

表5 沉積物質(zhì)量Table 5 Sediment quality

表6 底質(zhì)類型及健康指數(shù)Table 6 Benthic form and condition index

七洲列島活造礁石珊瑚覆蓋度平均值為22.70%，軟珊瑚覆蓋度0.70%。6 m水深范圍造礁石珊瑚覆蓋度最高為33.00%，3 m水深為28.10%，9 m水深最低為7.20%。由于人類活動(dòng)的影響，盡管珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)面臨珊瑚退化的趨勢(shì)，主要原因包括一些近岸工程、過度捕撈、長棘海星侵蝕、采挖珊瑚、炸魚、礁區(qū)排放污水污物等，過度的潛水旅游觀光活動(dòng)也會(huì)對(duì)珊瑚及其生態(tài)環(huán)境造成影響（吳鐘解等,2011)。七洲列島為海南島周邊最遠(yuǎn)的群島，影響珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)主要為漁業(yè)活動(dòng)，尤其是過度捕撈。珊瑚礁魚類調(diào)查結(jié)果顯示，該海域珊瑚礁魚類密度為91.00 ind/100 m2，珊瑚礁魚類個(gè)體小于5.00 cm的魚類占22.00%，6 cm至10 cm體長的魚類占58.00%，大于10.00 cm體長的魚類僅占20.00%；底棲生物豐富，優(yōu)勢(shì)種為羊鮑Haliotis ovina，其平均密度達(dá)1.00～3.00 ind/m2，個(gè)體普遍較小，平均殼長約2.00～4.00 cm。珊瑚死亡率非常低，說明在人為干擾較少的環(huán)境下，在透明度較好的海域，6 m水深的光照強(qiáng)度、波能、水溫等各種環(huán)境因子的綜合結(jié)果較適合造礁石珊瑚的生長發(fā)育，珊瑚覆蓋率高，珊瑚補(bǔ)充量也較高,為2.10 ind/m2。據(jù)文昌近岸的波能調(diào)查分析，在平均氣候2 m水深左右，平均波能銳減，波浪作用較激烈；在熱帶氣旋或強(qiáng)寒潮的影響下，5 m水深以下平均波能銳減，波浪作用激烈（王道儒等,2011)，水深6 m則波浪作用減弱。因此，七洲列島海域3 m水深范圍，礁巖受風(fēng)浪拍打沖擊的物理作用較大，雖然有良好的基底，但對(duì)于幼蟲的附著相對(duì)容易脫落，珊瑚補(bǔ)充量?jī)H為1.60 ind/m2；且僅部分抗沖擊的塊狀和少量短粗枝狀珊瑚類群適合生長。9 m水深范圍，造礁石珊瑚逐漸減少，軟珊瑚逐漸增多，珊瑚補(bǔ)充量?jī)H為0.80 ind/m2，說明9 m水深的基巖底質(zhì)類型和光線不適合造礁石珊瑚幼蟲的附著和生長發(fā)育，光照強(qiáng)度的減弱會(huì)顯著影響珊瑚共生藻的光合作用效率，減少共生體能量的獲取，進(jìn)而影響珊瑚的生長分布。

七洲列島的珊瑚礁生態(tài)環(huán)境良好，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境健康評(píng)價(jià)值為15.00，水環(huán)境為健康狀態(tài) ；所有測(cè)站的沉積物監(jiān)測(cè)因子均達(dá)到一類沉降物標(biāo)準(zhǔn)；七洲列島海域各調(diào)查站位珊瑚的健康指數(shù)CI值介于0.80～2.02（CI＞0.60），表明七洲列島海域珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況非常好，活珊瑚覆蓋度高為23.40%，珊瑚補(bǔ)充量為1.50 ind/m2，死珊瑚覆蓋度為0.10%。綜上所述，七洲列島海域珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)保存較為完好和健康。

紀(jì)雅寧,牛文濤,黃丁勇,等.2014.基于PSR模型的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J].應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào),33(3):343-348

牛文濤,劉玉新,林榮澄.2009.珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法的研究進(jìn)展[J].海洋學(xué)研究,27(4):77-85

孫燕,周楊明,張秋文,等.2011.生態(tài)系統(tǒng)健康:理論/概念與評(píng)價(jià)方法[J].地球科學(xué)進(jìn)展,26(8):887-896

王道儒,李元超,蘭建新,等.2011.海南島東海岸長圮海域珊瑚分布與波能的關(guān)系[J].熱帶海洋學(xué)報(bào),30(2):18-25

吳鐘解,陳石泉,王道儒,等.2013.海南島造礁石珊瑚資源初步調(diào)查與分析[J].海洋湖沼通報(bào)(2):44-50

吳鐘解,王道儒,凃志剛,等.2011.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),33(4):140-146

吳鐘解,張光星,陳石泉,等.2015.海南西瑁洲島周邊海域造礁石珊瑚時(shí)空分布及其生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[J].應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào),34(1):738-745

楊斌,隋鵬,陳源泉,等.2010.生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),26(21):291-296

Cortes J, Risk M J. 1985. A coral reef under siltation stress Cahuita,Costa Rica[M]. Bulletin of Marine science, 36

Bellwood D R, Hughes T P, Folke C, et al. 2004. Confronting the coral reef crisis[J]. Nature, 429(6994):827-833

Moberg F, Folke C. 1999. Ecological goods and services of coral reef ecosystems[J]. Ecological Economics, 29(2):215-233

Bernhard H, Werner E P, Bernhard R. 2002. Functional morphology of coral shape and passive hydrodynamic self-righting in recent Manicina areolata[J]. Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments,82(1): 125-130

Goreau T J, Hayes R L. 1994. Coral bleaching and ocean"hot sopts"[J]. Ambio, 23(3): 176-180

Hmre. 2004. The challenge of defining “reef health" in the Mesoamerican barrier reef: the search for yardsticks and a meaning index of Reef Integrity[Z] . Miami: the Healthy Mesoamerican Reef Workshop:1-45