長棘海星的暴發及其防治

李元超 梁計林 吳鐘解 陳石泉

摘要：為有效控制長棘海星暴發，保護珊瑚礁生態系統，文章概述長棘海星的生物特征以及暴發周期、破壞程度和暴發原因，同時基于對我國西沙群島海域的相關調查和分析，提出防治措施。研究結果表明：長棘海星的主要食物為造礁石珊瑚，具有個體大、數量多和生長快等特點，其暴發嚴重破壞珊瑚礁生態系統;我國西沙群島盤石嶼海域存在長棘海星暴發的跡象，主要原因包括臺風過境、全球變暖和天敵減少等;可綜合采取投放天敵、人工清理以及跟蹤監測和預警等措施，加強對長棘海星的防治。

關鍵詞：長棘海星;珊瑚礁;西沙群島;生物多樣性;生態系統

Abstract：In order to control Acanthaster planci outbreak effectively and protect coral reef ecosystem，the biological characteristics，outbreak period，damage degree and outbreak reasons of Acanthaster planci were summarized.At the same time，based on the investigation and analysis of Xisha Islands in China，the prevention and control measures of Acanthaster planci are proposed.The results show that the main food of Acanthaster planci is reef-building coral.Acanthaster planci has the characteristics of large individual，large number and fast growth，and its outbreak seriously damages the coral reef ecosystem.There are signs of Acanthaster planci outbreak in Panshiyu of Xisha Islands in China.Measures such as natural enemies，artificial cleaning，tracking monitoring and early warning can be used to control Acanthaster planci.

Key words：Acanthaster planci，Coral reefs，Xisha islands，Biological diversity，Ecological system

長棘海星（Acanthaster planci）又稱棘冠海星或魔鬼海星，隸屬于棘皮動物門海星綱有棘目長棘海星科長棘海星屬，主要分布于印度洋-太平洋的熱帶珊瑚礁海域[1]。20世紀60年代以來，長棘海星在全球主要分布海域都有大規模的暴發，導致珊瑚礁生態系統退化、海洋生物多樣性降低、海洋漁業資源減少和海岸帶侵蝕等一系列生態問題，繼而導致一系列社會和經濟問題。對此，眾多學者展開廣泛研究，我國相關研究尚處于起步階段。

1 長棘海星的生物特征

長棘海星的個體較大，成體為25～35 cm，最大超過70 cm;具有8～21個腕，通常為13～15個，在腕的頂端有感光的眼點;由于捕食差異，顏色主要包括紅色、橙色和紫色;棘皮上的刺大且有毒，與在其他海星上常見的短而鈍的刺形成對比[2-3]。

長棘海星是肉食動物，主要食物為造礁石珊瑚，在造礁石珊瑚缺乏時也會捕食多孔螅、軟珊瑚和無脊椎動物。長棘海星在捕食時會翻出賁門胃包住獵物，并分泌消化酶，通過胃壁吸收養分。長棘海星的食量驚人，平均每只每天會吃掉數百平方厘米的珊瑚，且會突然以數百萬只的數量大量出現，嚴重破壞珊瑚礁生態系統[4-6]。

長棘海星以體外受精繁殖，在夏季產卵且可多次產卵，在1個繁殖季可產卵近千萬枚，同時通過釋放化學物質誘導附近個體同時產卵。長棘海星在4～6個月即可捕食珊瑚，約在2年后成熟，壽命為15～17年。長棘海星的幼體經歷原腸期、羽腕期和有腕期的生長階段，之后蛻變為幼海星，包括青少年、亞成年和成年3個年齡段，其中青少年的生長速度較快（16.7 mm/月），而從亞成年到成年的生長速度減緩（4.5 mm/月）[2-3，5-7]。

長棘海星的運動行為具有掠食性海星的典型特征，即以35 cm/min的速度在珊瑚礁上爬行，且遷徙距離很長。長棘海星在青少年期主要于夜間在前礁坪區域覓食，因波浪較大不易被捕食者發現，而在成年期更常見于波浪較小的區域[4-6]。

2 長棘海星的暴發

珊瑚礁中的骨針可追溯到3 500年前，充分證明長棘海星是珊瑚礁生態系統的重要組成部分，在維持生物多樣性方面發揮重要作用。但近數十年來，長棘海星的暴發周期縮短，破壞程度增大[8]。

2.1 暴發周期

20世紀60年代以來，澳大利亞大堡礁經歷3次長棘海星的暴發過程，暴發浪潮始于大堡礁北部，并由中部向南部推進，對珊瑚礁生態系統造成毀滅性的影響。根據對大堡礁的多年研究結果，珊瑚礁的變化和長棘海星的暴發具有規律性：長棘海星的暴發一般持續4～5年（因珊瑚礁而異），一旦缺乏食物即突然結束;每次暴發的間隔約為15年，足以使珊瑚礁生長和恢復。然而也有研究表明，長棘海星的突然消失可能與病毒感染有關：棘皮動物是后口動物，與脊椎動物相比較原始，未發育脊索和適應性免疫系統;根據最新證據，長棘海星易受大規模病毒感染，并表現為階段性死亡，但該結論尚未得到充分評估[8]。

2.2 破壞程度

長棘海星的暴發給珊瑚礁生態系統帶來一系列影響：一級效應，即長棘海星的捕食活動導致珊瑚礁面積減小;二級效應，即大型藻類的覆蓋率增大，有時軟珊瑚和牡蠣等其他動物的覆蓋率也會增大，從而降低珊瑚礁地形的復雜性;三級效應，即以藻類為食的魚類增多，有時海膽等其他動物也會增多，從而降低生物多樣性[8]。

在長棘海星暴發2年后，大部分直立珊瑚（鹿角珊瑚）由于生物侵蝕和水流運動而塌陷。隨著珊瑚被逐漸破壞，珊瑚礁變成荒涼的平原，珊瑚碎屑遍布。珊瑚礁地形復雜性的降低導致一些魚類減少直至消失[8]。

2.3 暴發原因

對于長棘海星在澳大利亞大堡礁暴發的原因，學者們最初認為是其主要天敵法螺被大量捕殺，隨后認為可能與海水的溫度和鹽度有關，因為適宜的溫度和較低的鹽度會提高長棘海星同期幼體的成活率。此外，有學者還發現長棘海星的暴發與臺風也有一定的關系，即臺風將大量營養鹽帶入珊瑚礁海域，使浮游生物突然大量繁殖，為長棘海星幼體提供充足的食物，這些幼體長大后即開始大肆捕食珊瑚[7]。

3 國內調查

本研究于2018年9月對我國西沙群島海域開展長棘海星調查，采用斷面監測法和截線樣點法，并根據水下拍攝的影像資料進行分析。

3.1 基本狀況

在本次調查中，僅盤石嶼海域有長棘海星暴發的跡象，長棘海星的平均密度約為423只/hm2，最高可達750只/hm2。長棘海星的主要分布區域為礁坡和礁坪，潟湖內沒有分布;主要分布水深為6～9 m，其中6 m區的密度最高（約為1 013只/hm2），9 m區的密度達725只/hm2，3 m區和12 m區的密度較低（分別約為263只/hm2和113只/hm2）。在健康的珊瑚礁生態系統中，長棘海星的密度一般不超過1只/hm2;當超過30只/hm2時，珊瑚量就不能滿足長棘海星的捕食，繼而導致珊瑚礁生態系統退化[7]。

隨機抽取100個長棘海星成體，其平均體長為22.17 cm，最大體長為37 cm，最小體長為12 cm，其中體長為20～24 cm的占比最高（54%）。根據體長測量結果，盤石嶼海域80%的長棘海星處于青少年和亞成年階段，生長速度較快，后續危害會更大。

3.2 主要原因

根據已有研究成果，盤石嶼海域長棘海星的暴發主要包括氣候原因和生物原因。①根據溫州臺風網的數據，2016—2017年1621號超強臺風“莎莉嘉”和1719號強臺風“杜蘇芮”過境西沙群島，將大量營養鹽帶入盤石嶼海域，導致浮游生物大量繁殖，為長棘海星幼體提供充足的食物;根據美國國家航空航天局（NASA）的數據，2017年的全球平均氣溫是有史以來非厄爾尼諾現象造成的全球最高溫，有利于長棘海星的繁殖。②成體長棘海星的天敵主要是法螺，但法螺在西沙群島海域分布極少;大多數珊瑚礁魚類可捕食長棘海星幼體，但珊瑚礁魚類在西沙群島海域自2007年逐漸減少[9-10]，在盤石嶼海域分布更少。

4 長棘海星的防治

4.1 常見措施

常見的長棘海星防治措施主要包括人工清理、水下注射和投放天敵等。①人工清理的方法簡單直接，應用最為廣泛，可有效控制短時間和小規模的長棘海星暴發;②水下注射可應對長棘海星的大規模暴發，注射的藥物主要包括硫酸氫鈉、膽鹽、硫代硫酸檸檬膽鹽蔗糖（TCBS）和醋酸，澳大利亞訓練水下機器人識別長棘海星并對其注射膽鹽;③法螺和釉彩蠟膜蝦是長棘海星的“克星”，一些珊瑚礁魚類和海葵也可捕食長棘海星。

4.2 我國西沙群島海域可采取的措施

4.2.1 投放天敵

長棘海星精卵細胞的捕食者主要包括蝴蝶魚和雀鯛，二者是常見的觀賞性魚類。在我國西沙群島海域，蝴蝶魚正逐年減少，而雀鯛仍較常見。由于雀鯛的個體較小、投放成本較低以及人工繁育技術較成熟，可大量投放以控制長棘海星精卵細胞的數量，從而得到事半功倍的效果。此外，雀鯛也可控制長棘海星幼體的數量。

剛從游泳狀態附著到礁石上的長棘海星個體較小，也沒有硬殼，可大量投放大型底棲生物，且以海膽和海螺等刮食性種類為宜。

幼體和成體長棘海星的捕食者主要為具有堅硬的嘴和厚鱗片的珊瑚礁魚類，可大量投放人工繁育技術較成熟和投放成本較低的裸頰鯛、石斑魚、鲀類和鱗鲀類。

由于長棘海星于每年4—5月開始產卵，須在此時間投放其精卵細胞和幼體的捕食者。成體長棘海星捕食者的投放時間以長棘海星產卵前為宜。

4.2.2 人工清理

人工清理的技術含量較低，但能快速控制小規模的長棘海星暴發，澳大利亞大堡礁也有人工清理長棘海星的隊伍。根據本次調查結果，目前在我國西沙群島海域僅有盤石嶼海域存在長棘海星暴發的跡象，因此完全可以采取人工清理的方法加以控制。可鼓勵當地漁民開展清理工作，并由政府統一填埋處理，時間在每年4—5月前為宜，以避免長棘海星產卵威脅其他海域。

4.2.3 跟蹤監測和預警

根據本次調查結果，除盤石嶼海域外，我國西沙群島海域目前沒有長棘海星暴發的跡象，但不排除未來暴發的可能性。為保護我國西沙群島海域的珊瑚礁生態系統，應定期開展長棘海星的跟蹤監測，并根據跟蹤監測結果進行分析，對可能出現長棘海星暴發的海域進行預警，并采取有效措施積極應對。

5 結語

為有效控制長棘海星暴發，保護珊瑚礁生態系統，本研究概述長棘海星的生物特征以及暴發周期、破壞程度和暴發原因，同時基于對我國西沙群島海域的相關調查和分析，提出防治措施。研究結果表明：長棘海星的主要食物為造礁石珊瑚，具有個體大、數量多和生長快等特點，其暴發嚴重破壞珊瑚礁生態系統;我國西沙群島盤石嶼海域存在長棘海星暴發的跡象，主要原因包括臺風過境、全球變暖和天敵減少等;可綜合采取投放天敵、人工清理以及跟蹤監測和預警等措施，加強對長棘海星的防治。

參考文獻

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