離底拖網的游泳動物群落特征
——以兄弟島漁場為例

蔡建堤 徐春燕 馬超 劉勇 莊之棟

(福建省水產研究所,福建廈門 361013)

底拖網是目前海洋漁業生產中效益最高的漁具之一,其目的是為了捕撈更多具有經濟價值的漁獲物。但由于底拖網明顯缺乏選擇性,常常會造成大量非目標物種和經濟種類幼體死亡[1]。例如在底拖網拖曳路徑上,一些生物因直接接觸漁具或暴露在捕食環境下而死亡[2];在作業過程中由于網板犁剎、沉綱刮割、網囊拖抹[3],會在海底犁出很深的溝壑,破壞巖石和珊瑚,攪起沉積物使底棲生物窒息,并改變海底的自然地貌[4-5],從而降低了游泳動物棲息地異質性,影響了游泳動物的生存和繁衍。底拖網對環境所造成的損害是重大的和不可逆轉的[6],底拖網作業對海底的影響是公認的,對海洋生物多樣性和海洋漁業經濟的可持續發展具有重大威脅。

由于底拖網作業對生態系統以及生物多樣性的影響,底拖網在漁業管理方面受到了相當大的關注,許多國家和地區開展了大量關于底拖網的研究工作。底拖網對游泳動物群落結構的影響仍是目前底拖網研究的主要內容,主要反映底層游泳動物種類組成和數量分布等[7-15]。在底拖網漁業中,減少拖網對海底的干擾和物理影響一直是漁業管理的優先事項。如果改變底拖網的作業水層,保持底層拖網處于離底拖曳狀態,可以大大降低底拖網對底層海洋生態環境造成的破壞,保護底棲生物的生態環境。然而,將底層拖網改為離底作業方式會減少對底棲游泳動物的捕撈,從而影響拖網的捕撈量,改變漁獲物結構的組成。因此,有必要開展離底拖網漁獲物中游泳動物群落結構特征的專項研究,為底拖網改為離底拖作業的可行性提供依據,并有助于深入了解底拖網對底層漁業資源的影響。

目前,國內外鮮見對離底拖網漁獲物組成和游泳動物群落結構的相關研究報道[7-15]。改變曳綱長度和增減浮沉力是控制拖網作業過程中網位變動的主要方法[16],而拖網網位的研究主要集中在中層拖網和中上層拖網上[16-18],控制底拖網的網位以及離底拖對漁業影響的研究國內尚未見報道。為深入研究底拖網對漁業資源的影響,探究底拖網改為離底拖網的可行性,本研究于2019年9月和2020年9月在福建海域兄弟島漁場開展了36個網次的底拖網專項試驗,通過調整拖網曳綱長度,保持底拖網作業貼底或者離底1 m的狀態,以漁獲物的物種組成、漁獲量對數均值、優勢度、多度譜、多樣性等為參數,分析和比較貼底拖和離底拖的游泳動物群落結構變化,掌握底層和近底層漁業資源分布狀況,從而揭示底拖網對兄弟島漁場底層游泳動物群落結構影響,以期為底拖網的科學管理和調整近海捕撈作業結構提供依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

兄弟嶼位于閩南漁場西部東山近海,中心地理坐標為(117°39′51.84″E,23°33′2.16″N),其附近海域的兄弟島漁場是福建省的優良漁場,盛產各種魚、蝦、蟹、頭足類等資源,是多種魚類產卵、索餌洄游成長的必經之地。

2019年9月和2020年9月在兄弟島漁場開展了2個航次的拖網試驗,每個航次白天晚上反復試驗,共設3個調查站位(見表1),每年分別在3個站位開展3次貼底拖和離底拖,共計36網次,每網拖曳時長為1 h。拖網生產有一定的隨機性和偶然性,為減少底拖網作業的隨機性和偶然性對游泳動物群落結構的影響,本文中所述的貼底拖漁獲物為3個站位貼底拖漁獲物的總和,離底拖漁獲物為3個站位離底拖漁獲物的總和。

調查船為“閩東漁61792”底拖網船(漁船噸位51 t,主機功率183 kW,網口寬度10.0 m,網口高度5.5 m,囊網網目1.8 cm),調查按《海洋漁業資源調查規范》(SC/T 9403—2012)進行。通過調整拖網的曳綱長度,使底拖網處于貼底或離底的狀態。離底狀態的控制:網位儀型號為DR-1050,固定在網具上綱中點,設定每20 s記錄1次數據,即每20 s分別記錄1次網具上綱中點離海面的距離;測深儀器型號為DS-1026,通過調整曳綱長度的方法使拖網處于離底1 m的狀態,即水深與網位之差為6.5 m。本次調查取全部漁獲物帶回福建省水產研究所生態實驗室進行種類鑒定和生物學測定,對每個種類分別進行稱量和計數。游泳動物種類鑒定主要參考《福建魚類志(上、下卷)》和《中國動物志(頭足綱)》《中國海洋動物圖集(第六冊)》《南海對蝦類》等文獻進行。

表1 調查站位經緯度

根據《福建海域主要捕撈種類最小可捕規格名錄(試行)》和《重要漁業資源品種可捕規格——海洋經濟魚類》(SC/T 9426.1—2016),確定經濟種類最小可捕規格為:帶魚(Trichiurushaumela)(肛長)210 mm、藍圓鲹(Decapterusmaruadsi)(叉長)150 mm、二長棘犁齒鯛(Evynniscardinali)(叉長)115 mm、銀鯧(Pampusargenteus)(叉長)150 mm、短尾大眼鯛(Priacanthusmacracanthus)(叉長)160 mm、擁劍梭子蟹(Portunushaanii)(頭胸甲寬)80 mm、長毛明對蝦(Fenneropenaeuspenicillatus)(體長)100 mm。

1.2 試驗方法

1.2.1 群落物種多度譜

游泳動物群落中的物種個體數為多度指標,物種個體數與該樣品總個體數的比值為多度比例。將每個物種的多度指標從大到小排序,可排成一個群落物種多度譜。多度譜曲線反映群落中物種間多度的關系,曲線越陡,則物種多度分布越不均勻;曲線平緩,則物種多度分布較均勻[19-20]。

1.2.2 群落結構多樣性

游泳動物群落結構的多樣性分析運用下列公式[14,21]。

Shannon-Wiener種類多樣性指數

(1)

(2)

(3)

(4)

式(1)～(4)中,Pi為第i種的多度比例,S為種類數,N為總尾數。

1.2.3 McNaughton種類優勢度指數

D2=(N1+N2)/N

(5)

式(5)中,D2為McNaughton 種類優勢度指數,N1、N2分別表示樣品中數量居第1、第2位的種類的尾數,N為總尾數。

1.2.4 漁獲物對數均值

(6)

式(6)中,Ci是某一品種的漁獲量,N為品種數,CA為漁獲物對數均值,反映資源的密度狀況[7]。

2 結果和分析

2.1 種類組成

2019年9月,貼底拖的漁獲物種類數比離底拖多40種,不同類群的種類數均比離底拖的多。貼底拖的漁獲物種類共有101種,其中魚類68種,蝦類9種,蟹類15種,頭足類5種,口足類4種;而離底拖的漁獲物種類共有61種,其中魚類40種,蝦類7種,蟹類7種,頭足類4種,口足類3種(見圖1)。

圖1 漁獲物的種類組成

2020年9月,貼底拖的漁獲物共有58個種類,比離底拖多23種。貼底拖的漁獲物中,魚類44種,蝦類2種,蟹類4種,頭足類7種,口足類1種;而離底拖的漁獲物共有35種,其中魚類27種,蝦類0種,蟹類4種,頭足類3種,口足類1種(見圖1)。

2.2 數量分布

2019年9月,貼底拖的漁獲物總數量是離底拖的3.5倍,多度指標值明顯高于離底拖(見圖2)。貼底拖的漁獲物對數均值為5.14,大于離底拖的4.89;離底拖的漁獲物優勢度指數為0.45,大于貼底拖的0.34,個體數量較多的主要集中在火槍烏賊(Loligobeka)、鹿斑鲾(Leiognathusruconius)等物種。2020年9月,貼底拖的漁獲物總數量是離底拖的2.3倍,多度指標值高于離底拖(見圖2),漁獲量對數均值(4.98)大于離底拖(4.18);離底拖的漁獲物優勢度指數為0.64,大于貼底拖的(0.51),個體數量較多的主要集中在二長棘犁齒鯛、鹿斑鲾。

注:縱坐標為ln(個體數量)+1,橫坐標為個體數量由大到小排序。

總體上,離底拖的漁獲物優勢度指數為0.41,大于貼底拖的0.29,個體數量居第一、第二位的是火槍烏賊和二長棘犁齒鯛。通過對不同類群、總數量以及總體質量的比較,貼底拖的漁獲物總數量和總體質量均遠大于離底拖。貼底拖的漁獲量對數均值比離底拖高0.36,表明貼底拖網的漁獲物以底層游泳動物為主。貼底拖漁獲物總數量是離底拖的3.0倍,其中蝦類總數量是離底拖的16.4倍,蟹類總數量是離底拖的5.6倍,頭足類總數量是離底拖的2.4倍,口足類總數量是離底拖的1.4倍。通常成體蝦蟹類營底棲生活,攝食底棲生物,因此底層蝦蟹類分布較多,尤其是蝦類。

表2 貼底拖和離底拖作業方式中7種主要經濟種類幼魚比例

2.3 經濟幼魚比例

相比離底拖,2019年貼底拖漁獲物的經濟魚類中,幼魚的比例更高,為86.6%,數量也較多,為111尾。貼底拖的帶魚幼魚數量是離底拖的4倍,可見貼底拖作業會對帶魚幼魚造成較大的損害;貼底拖的漁獲物中,53.8%的藍圓鲹未達到最小可捕規格,其幼魚數量是離底拖的2倍,說明貼底拖作業會損害藍圓鲹幼魚;貼底拖的漁獲物中,79.3%的二長棘犁齒鯛未達到最小可捕規格,說明絕大部分的二長棘犁齒鯛分布于底層水域,因此貼底拖作業對二長棘犁齒鯛幼魚的損害巨大;在2019年貼底拖和離底拖的漁獲物中,銀鯧的個體均較大,銀鯧幼魚的比例未超過規定最小可捕規格的幼魚的比例(10%);短尾大眼鯛漁獲個體僅有1尾,未達到可捕規格;貼底拖長毛明對蝦的種群數量是離底拖的5倍,幼蝦僅出現在離底拖的漁獲物中,說明個體較大的長毛明對蝦喜歡棲息于底層;貼底拖和離底拖的擁劍梭子蟹幼蟹的比例超過70.0%,遠遠超過規定最小可捕規格的比例,可見拖網作業對擁劍梭子蟹幼蟹資源破壞強度巨大。

2020年的經濟魚類中,帶魚幼魚僅出現在貼底拖的漁獲物中,且幼魚的比例高達32.9%,而離底拖漁獲物中沒有出現帶魚幼魚;藍圓鲹幼魚也僅在貼底拖的漁獲物中出現,幼魚的比例高達64.3%,因此說明,帶魚幼魚和藍圓鲹幼魚的損害均是由貼底層拖網造成的;二長棘犁齒鯛幼魚也僅在貼底拖的漁獲物中出現,其中48.8%的個體未達到最小可捕規格,可見貼底拖網對二長棘犁齒鯛幼魚損害最為嚴重。在貼底拖和離底拖的漁獲物中,銀鯧個體數量較少,僅有4尾,其個體較大,均已達到可捕規格。貼底拖和離底拖漁獲物中100.0%的短尾大眼鯛個體未達到最小可捕規格;33.3%的擁劍梭子蟹未達到最小可捕規格,幼蟹通常僅在底層有分布,因此貼底拖更易對擁劍梭子蟹幼蟹造成損害(見表2)。

2.4 游泳動物群落結構

2019年9月,離底拖的漁獲物種類多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數和優勢度多樣性指數分別為2.58、0.63、8.77和0.59,貼底拖的漁獲物種類多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數和優勢度多樣性指數分別為3.18、0.69、12.28和0.71,可見貼底拖的漁獲物多樣性明顯更為豐富,優勢種分布更均勻。離底拖的漁獲物多度譜曲線陡度較大,多度分布更不均勻;而貼底拖的漁獲物多度譜曲線前面部分變化較小,優勢種多度分布較均勻。

2020年9月,離底拖的漁獲物多樣性指數、均勻度指數、種類豐富度指數和優勢度多樣性指數分別為2.01、0.57、5.30和0.57,貼底拖的漁獲物種類多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數和優勢度多樣性指數分別為2.43、0.60、7.88和0.59,可見貼底拖的漁獲物多樣性更為豐富,優勢種的分布更為均勻。

總體上,離底拖的漁獲物多度譜曲線陡度較大,多度分布更不均勻,而貼底拖的漁獲物多度譜曲線前面部分變化較小,優勢種多度分布較均勻。

3 討論

3.1 群體組成

本研究共獲得游泳動物15目37科51屬67種,其中貼底拖的物種總數為126種(2019年101種,2020年58種),離底拖的物種總數為79種(2019年61種,2020年35種)。這一結果表明,在研究海域,棲息于底層的種類較多。由于大部分蝦類和蟹類更喜歡生活在底層,因此貼底拖漁獲物中蝦類、蟹類的總數量分別是離底拖的16.4、5.6倍。而在兩種拖網方式的漁獲物中,個體數量占比1%以上的魚類、頭足類種類數相當,這可能與不同類群游泳動物的活動能力不同有關。劉勇等[22]認為,甲殼類活動能力差,處于海洋最底水層,頭足類活動能力較強,能活躍于多個水層,而魚類活動能力最強,能長期持續在多個水層之間游動。

貼底拖總漁獲物的個體數量是離底拖的近3倍,可見兄弟島漁場底拖網的捕撈對象以底層游泳動物為主。因此,將底層拖網改為離底拖網將對底拖網的捕撈效益產生較大影響。只有在近底層漁業資源比較豐富的海區,離底拖才能兼具社會效益和捕撈效益。如在南海部分地區的底拖網漁業中,捕撈對象發生了很大變化,底層魚類逐步減少,近底層魚類有所增加[1]。因此,在南海部分地區,可以通過調整底層拖網處于離底狀態的作業方式,減輕貼底拖網對南海漁業資源的捕撈壓力,提高對近底層魚類的捕撈效果[1],從而提高離底拖的經濟效益。底拖網作業的貼底程度會對漁獲量造成一定影響[23],表明游泳動物在近底層垂直空間上可能具有不同的群落結構特征。通過比較不同的底拖網貼底程度可以揭示不同種類底棲生物的生活習性,為底拖網研究和管理提供更有價值的參考資料。然而,如何精確地保持底拖網離底的距離及評估拖網對海底的干擾和物理影響仍有待進一步調查和研究。

本研究從類群結構組成上看,貼底拖網漁獲游泳動物種類有126種,其中魚類88種,占69.8%,甲殼類29種,占23.1%,頭足類9種,占7.1%;貼底拖網漁獲游泳動物種類有79種,其中魚類54種,占68.4%,甲殼類19種,占24.0%,頭足類6種,占7.6%。貼底程度影響漁獲游泳動物種類的組成,而不同類群的占比似乎不受影響。底層和近底層的游泳動物類群比例和結構組成相近,而貼底拖網的物種數和個體數要高于離底拖,導致底層和近底層游泳動物的組成存在一定差異。究其原因,可能是底層和近底層物種發生了一定程度的遷移和交換,使得物種類群組成相近,但底層有更多的餌料生物,因而底層游泳動物的種類數和個體數量要高于近底層。劉勇等[20]認為,魚類、甲殼類、頭足類這3類生物之間的比例關系,可能是3類生物相互競爭、相互適應、長期演化的結果。

3.2 幼魚比例

底拖網的過度捕撈使海洋生物種群結構中位于較低營養級的魚類生物的比例增加,群體結構發生了變化[7]。貼底拖漁獲物以小型的鹿斑鲾、火槍烏賊和小個體的二長棘犁齒鯛為主,生命周期長、營養級高的鲆鰈類、鰨類、鯊類、魚工鰩類、鯛類等種類數和種群數量則較少,且主要經濟種類帶魚、銀鯧等的漁獲比例也明顯較低,漁獲物種類呈現小型化、低齡化、低質化的特點。樊偉等[7]也認為,由于拖網過度捕撈使東海海洋食物網逐步降低、海洋生態系統趨于惡化。貼底拖漁獲物中未達到最小可捕規格的經濟幼魚的比例很大,除了銀鯧和長毛明對蝦個體較大外,短尾大眼鯛均為幼魚,100.0%的個體未達到可捕規格,帶魚、藍圓鲹、二長棘犁齒鯛和擁劍梭子蟹的幼魚比例也均大于最小可捕規定的幼魚比例。底拖網無疑是對幼魚資源破壞強度最大的作業方式[1],對漁業資源的繁殖有很大影響,必須采取有效的管理措施,以利于漁業資源保護。按照《福建海域主要捕撈種類最小可捕規格名錄(試行)》規定,“在捕撈作業的漁獲品種中未達到最小可捕規格的幼魚超過20%,應轉移漁場作業”,表明本研究區域不適合開展拖網捕撈活動。

3.3 底拖網對物種多樣性的影響

物種多樣性指數是度量生物多樣性高低及空間分布特征的數值指標,被廣泛應用于群落結構變化等研究中[24-25]。多樣性指數H′與水深、底溫、底鹽等有關[26-32]。本研究區域的主要環境要素基本一致,但貼底拖和離底拖的游泳動物多樣性指數H′存在較大的差別,說明底拖網作業的近底程度對物種多樣性有較大影響。貼底拖的游泳動物優勢度指數為0.43,50%以上的種群數量集中在6個種[火槍烏賊、二長棘犁齒鯛、鷹爪蝦(Trachypenaeuscurvirostris)、鹿斑鲾、七星底燈魚(Benthosemaprerotum)和帶魚],優勢種較分散,Shannon-Wiener種類多樣性指數為2.81,說明物種較豐富;而離底拖的游泳動物優勢度指數為0.55,50%以上的種群數量集中在3個種(火槍烏賊、二長棘犁齒鯛、鹿斑鲾),優勢種相對更為集中,Shannon-Wiener種類多樣性指數為2.30,說明物種數和總尾數較少。可見,優勢種在數量上的優勢程度會對游泳動物群落結構產生影響,在一定程度上決定物種的多樣性[32]。優勢度指數與多樣性指數的關系為:

D2=1.13-0.25H′,F=173.85,R=0.987,

N=12

(7)

式(7)中,D2為優勢度指數,H′為Shannon-Wiener種類多樣性指數,R為回歸系數,F為F檢驗,N為樣本數。上式說明優勢度與多樣性指數成反比關系,多樣性指數減少值為優勢度指數增加值的4倍,即隨著優勢度指數增加,將導致生物多樣性的快速下降。蔡建堤等[33]的研究也說明優勢種所占資源比例的大小勢必影響其他物種的多度分布,改變物種多度分布格局。貼底拖造成數量占優的生物群體大量損失,優勢種優勢地位下降,小個體生物則進一步增多[8,12]。