莆田近岸海域污損生物群落結構及其時空格局

彭 亞，李 眾，林和山，劉 坤，黃雅琴，林俊輝，何雪寶，牟劍鋒，張舒怡，馬 麗，王建軍

(1.長江三峽集團福建能源投資有限公司，福建 福州 350003;2.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

海洋污損生物能對船舶[1]、海中儀器設備[2]、油氣鉆井平臺[3]和水產養殖[4]產生嚴重影響，特別是隨著航運事業的發展和海洋經濟開發力度的日益增加，海洋生物污損問題變得日益常見。因此，應高度重視海洋污損生物的危害性，開展污損生物生態調查。

莆田近岸海域氣候屬亞熱帶海洋性氣候，全年最高氣溫35 ℃，最低氣溫2 ℃，年平均氣溫19.2 ℃，風能資源豐富，海水理化因子穩定，水流湍急，水質清新，水溫適中。獨特的自然環境加之有豐富的餌料，極其適宜魚類飼養，為中國經濟魚類產區之一。近年來，許多科研工作者在東海海域進行了大量船舶、浮標、碼頭以及養殖網箱等設施的生物污損調查，其中包括東山灣[5]、泉州灣[6]、廈門港[7]、閩江口[8]、沙埕港[9]、湄洲灣[10]和寧德近岸海域[11]等，但關于莆田近岸海域污損生物的研究甚少。因此，本研究利用掛板試驗，了解該海域污損生物群落結構及其附著特點，并與東海其他沿岸港灣進行比較，為生產部門開展防除工作提供依據，也可為海洋污損生物的科學研究積累數據資料。

1 材料與方法

于2017年6月至2018年5月在莆田近岸海域(25.269 8°N，119.374 1°E)進行污損生物周年掛板試驗(圖1)，水深約為15 m，采用160 mm×160 mm×20 mm(厚度)的混凝土試板，試板分左右兩面，分A、B兩個平行組掛放。季板[春季板(3—5月)、夏季板(6—8月)、秋季板(9—11月)和冬季板(12月至翌年2月)]、半年板[上半年板(12月至翌年5月)和下半年板(6—11月)]和周年板(6月至翌年5月)的收放周期分別按每季、每半年和一年進行。每組試板均分成表層和底層兩層掛放，試板面與海面垂直，表層試板上沿與水面齊平，底層試板置于水深5 m。全年共回收試板26塊，回收率為93%。標本處理及室內分析和資料整理均按《海洋調查規范》[12]要求進行。

圖1 莆田近岸海域污損生物掛板試驗點位置示意圖

采用相對重要性指數(IRI)進行群落優勢種分析，公式如下：

IRI=(W+N)×F×104

(1)

式(1)中：W為某一種類的濕重占總濕重的百分比，N為某一種類的豐度占總豐度的百分比，F為該種類的出現頻率。

采用Primer 6.0進行群落結構和Bray-Curtis相似性分析，圖表繪制使用ArcGIS 10.3。

2 結果與分析

2.1 種類組成及優勢種

經過1 a的掛板試驗，在莆田近岸海域共回收水泥試板26塊，其中季板16塊，半年板8塊，周年板2塊。共記錄大型污損生物11門94種，其中環節動物30種、節肢動物27種、軟體動物16種，三者構成該海域污損生物的主要優勢類群；另外還有藻類4種、刺胞動物5種、扁形動物2種、紐形動物2種、苔蘚動物3種、棘皮動物4種和脊索動物1種。

綜合出現頻率、附著密度和濕重，翡翠貽貝(Pernaviridis)和網紋藤壺(Amphibalanusreticulatus)在該海域污損生物群落中處于絕對優勢地位，其IRI值分別為3 238和3 188，其他優勢種還有刺胞動物中胚花筒螅(Ectopleuracrocea)、太平洋側花?？?Anthopleuranigrescens)、側花?？?Anthopleurasp.)，環節動物細毛背鱗蟲(Lepidonotustenuisetosus)，軟體動物福建牡蠣(Magallanaangulata)，節肢動物三角藤壺(Balanustrigonus)、加爾板鉤蝦(Stenothoegallensis)、鐮形葉鉤蝦(Jassafalacata)、長鰓麥桿蟲(Caprellaequilibra)、角突麥桿蟲(Caprellascaura)，苔蘚動物大室別藻苔蟲(Biflustragrandicella)等(表1)。

表1 莆田近岸海域污損生物的主要優勢種

續表1

注：“—”表示沒有數據。

2.2 表層附著量

2.2.1 附著厚度 季板中，四季間的平均附著厚度差異不大，介于16～22 mm之間；上半年的附著厚度[(23±9)mm]略高于下半年[(18±2)mm]；周年板的平均附著厚度為(38±1)mm(表2)。

2.2.2 覆蓋面積 季季板中，僅冬季的覆蓋面積(53%±10%)未達百分百，其余季節的覆蓋面積均達百分百；半年板和周年板的覆蓋面積也均達百分百(表2)。

2.2.3 附著密度 季板中，春季的平均附著密度最高，可高達(51 913±15 919)ind./m2，冬季最低，為(3 438±1 370)ind./m2；上半年的附著密度[(61 043±18 975)ind./m2]高于下半年附著密度[(13 675±7 099)ind./m2]；周年板的附著密度高達(57 525±16 794)ind./m2(表2)。

2.2.4 附著濕重 季板中，夏季的平均附著濕重最高，可達(9 988.3±1 403.9)g/m2，冬季的附著濕重最低，為(192.4±27.7)g/m2；下半年的附著濕重[(7 711.3±2 527.5)g/m2]明顯高于上半年的附著濕重[(858.5±148.4)g/m2]；周年板的附著濕重為(63 462.5±8 396.9)g/m2；節肢動物、軟體動物和刺胞動物為最主要的濕重貢獻類群(表2)。

表2 莆田近岸海域表層污損生物的數量組成

2.3 底層附著量

2.3.1 附著厚度 季板中，春、夏、秋、冬季的平均附著厚度差異不大，介于18～25 mm之間；上、下半年平均附著厚度的差異也不大，介于19～22 mm之間；周年板的平均附著厚度為(24±2)mm(表3)。

2.3.2 覆蓋面積 季板中，僅冬季的覆蓋面積(48%±17%)未達百分百，其余季節的覆蓋面積均達百分百；半年板和周年板的覆蓋面積也均達百分百(表3)。

2.3.3 附著密度 季板中，春季的平均附著密度最高，可達(65 713±29 285)ind./m2，冬季的最低，為(2 725±1 969)ind./m2；上半年的附著密度[(55 400±27 724)ind./m2]遠高于下半年[(8 300±1 747)ind./m2]；周年板的附著密度高達(45 900±2 192)ind./m2(表3)。

2.3.4 附著濕重 季板中，夏季的平均附著濕重最高，可達(9 514.8±2 113.4)g/m2，冬季的附著濕重最低，為(142.6±29.9)g/m2；下半年的附著濕重[(9 574.0±2 094.5)g/m2]明顯高于上半年[(791.9±303.7)g/m2]；周年板的附著濕重為(45 125.0±1 096.0)g/m2；節肢動物、軟體動物、刺胞動物和苔蘚動物為最主要的濕重貢獻類群(表3)。

表3 莆田近岸海域底層污損生物的數量組成

2.4 群落的季節變化

莆田近岸海域污損生物群落主要種的附著季節如圖2所示。依據Bray-curtis 相似性聚類分析(圖3)，可將該海域污損生物劃分為以下4種群落類型：群落I：側花海葵-細毛背鱗蟲-翡翠貽貝-福建牡蠣-網紋藤壺-鋸額豆瓷蟹群落，其中網紋藤壺和翡翠貽貝為最主要的優勢種類；群落II：太平洋側花?？?海鱗蟲-福建牡蠣-翡翠貽貝-網紋藤壺-光輝圓扇蟹群落，其中翡翠貽貝為最主要的優勢種；群落III：中胚花筒螅-鐮形葉鉤蝦-加爾板鉤蝦-長鰓麥桿蟲群落，以中胚花筒螅和長鰓麥桿蟲為主；群落IV：中胚花筒螅-福建牡蠣-三角藤壺-加爾板鉤蝦-長鰓麥桿蟲-大室別藻苔蟲群落，種類組成極為豐富。

圖2 莆田近岸海域污損生物群落主要種的附著季節

圖3 莆田近岸海域污損生物群落Bray-Curtis相似性聚類分析

2.5 討論

2.5.1 莆田近岸海域污損生物群落特征 莆田近岸海域氣候屬亞熱帶海洋性氣候，海水理化因子穩定，海域水流湍急，營養物質豐富，污損生物生物量較大，污損生物群落類型屬于典型的亞熱帶內灣群落，在所鑒定的11門94種污損生物中，節肢動物、環節動物和軟體動物為最主要的優勢類群，主要種類有翡翠貽貝、網紋藤壺、中胚花筒螅、太平洋側花海葵、側花?？⒓毭橱[蟲，福建牡蠣、三角藤壺、加爾板鉤蝦、鐮形葉鉤蝦、長鰓麥桿蟲、角突麥桿蟲，苔蘚動物大室別藻苔蟲等。其中網紋藤壺廣泛分布于熱帶和亞熱帶海域，是東海近岸養殖貝類和港灣的主要污損生物之一[13]。太平洋側花海葵、長鰓麥稈蟲、加爾板鉤蝦和鐮形葉鉤蝦廣泛分布于我國的各個海區，也是海灣和港口的主要防污對象。中胚花筒螅是東海冬春季節污損生物的優勢種。

該海域污損生物劃分為4種群落類型：群落I適宜炎熱的氣候條件，種類組成豐富，附著強度大，其中網紋藤壺和翡翠貽貝為最主要的優勢種類；群落II適宜涼爽的秋季，以固著生活的種類為主，其中翡翠貽貝為最主要的優勢種；群落III適宜寒冷的冬季，附著強度不大，附著種類較少，以中胚花筒螅和長鰓麥桿蟲為主；群落IV適宜涼爽的春季，種類組成極為豐富，附著強度較大。

2.5.2 與興化灣污損生物比較 莆田近岸海域夏季底層板的附著生物量可達9 514.8 g/m2，附著強度在中國港灣污損生物中屬于2級[14]，略高于興化灣(8 742.1 g/m2)[15]；優勢種組成類似，最主要優勢種均為網紋紋藤壺，且均有三角藤壺的附著，這表明兩個海域海水理化因子差別不大，兩個海域污損生物群落均具有部分外海高鹽性質。

2.5.3 功能群及生活方式 在莆田近岸海域污損生物種類中，不同生物類別的生活方式和附著機理也有所差別。固著生活類型是該污損生物群落的主體，在季板、半年板和年板3種類型的掛板中都占有很高的比例，其中水螅類在12月至翌年2月份的生物量占比中起主導地位，6—8月份生物量占比則是甲殼類占很高比例，網紋藤壺是固著生活類型主要代表種，與此生活方式相對應的功能群一般為初級生產者或懸浮物食者，在該海區污損生物中懸浮物食者占主導地位。附著生活類型的代表主要有?？?、貽貝某些種類，此類生物也可成為污損生物群落的主體，多以懸浮物食者為主，也可是肉食動物，如貽貝在3—5月份的生物量占比中起主導地位。活動性生活類型不會成為污損群落的主體，但有時附著數量巨大，如長鰓麥桿蟲在春季的表層板附著生物量很大，這種生活類型的生物食性也較為廣泛。

2.5.4 與環境因子的關系 污損生物群落個體間因附著空間和食物競爭而存在著相互依存或互相制約的關系，又依照對環境因子的適應性而存在著一定的時空分布規律。溫度是決定污損生物地理分布最主要的外界環境因素。莆田近岸海域污損生物的種類組成以近岸暖水種為主，網紋藤壺處于絕對優勢地位；但未發現紅巨藤壺(Megabalanusrosa)等種類，這可能與該海域環境特點有關。對鹽度的適應是海洋生物最基本的生理特點，污損生物也不例外。不同鹽度海區的污損生物群落的優勢種及種類組成有很大的差別。莆田近岸海域鹽度高，水文環境較穩定，情況類似于東海近岸港灣的廈門港、東山灣和泉州灣，所以優勢種及種類組成也相似，但有別于有淡水注入的閩江口，也不同于高鹽的嵊山、南麂、平潭海域[16]。溫度和鹽度影響污損生物的水平分布，而水體透明度及光照是影響污損生物垂直分布重要的外界環境因素，根據研究表明，水體透明度降低會減弱水下光照和降低初級生產力[17]，該海區水體較渾濁，光只能照射到表層，因此藻類只能在表層試板上附著，且附著量不高。

3 結論

莆田近岸海域共記錄大型污損生物11門94種，其中環節動物30種、節肢動物27種、軟體動物16種、藻類4種、刺胞動物5種、扁形動物2種、紐形動物2種、苔蘚動物3種、棘皮動物4種和脊索動物1種。優勢種突出，主要種類有翡翠貽貝、網紋藤壺、中胚花筒螅、太平洋側花?？?、側花海葵、細毛背鱗蟲、福建牡蠣、三角藤壺、加爾板鉤蝦、鐮形葉鉤蝦、長鰓麥桿蟲、角突麥桿蟲及苔蘚動物大室別藻苔蟲等。固著生活類型的懸浮物食者是污損生物群落的主體，附著盛期在3—8月份，而冬春季節有大量的中胚花筒螅附著。