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天津大神堂淺海活牡蠣礁區生物資源狀況調查分析

2023年10月14日

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孫萬勝1,溫國義2,白明1,李彤1,張萍1,董學鵬1,於潔1
(1.農業部漁業環境及水產品質量監督檢驗測試中心,天津 300221;
2.國家海洋局北海環境監測中心,山東 青島266033)
摘要:2013年5月、8月對天津大神堂淺海活牡蠣礁區生物資源現狀進行調查監測,利用側掃聲納系統掃描分析,天然活體牡蠣礁已遭到嚴重破壞,保存良好的僅為60 hm2。調查結果與近三年比較,浮游植物、大型底棲生物、魚卵仔稚魚、游泳動物平均密度有所增加,浮遊動物平均密度及魚類、蝦類、蟹類、頭足類等游泳動物平均資源量降低較為明顯。筆者提出,建立天然牡蠣礁核心保護區,在加強監管,開展集魚型海洋生物資源養護設施建設的同時,積極開展增殖放流,改善淺海生態環境狀況,達到部分修復當地已經消失的活牡蠣礁,提高生物多樣性水平,遏制生態系統的退化的目的。
關鍵詞 :天津大神堂淺海活牡蠣礁區;現狀調查結果;分析與建議
天津大神堂淺海活牡蠣礁位於天津漢沽大神堂以南大、小沙崗及其邊緣海域,在該海域形成了以活牡蠣礁為依託的獨特生態系統。據調查,牡蠣礁附近海域生活著牡蠣、青蛤、扁玉螺、縊蟶、櫛孔扇貝、甲蟲螺和毛蚶等種類非常豐富的海洋貝類,是渤海非常寶貴的貝類種質資源庫。隨著渤海經濟的快速發展,天津近岸灘涂區域受到了不同程度的人為干擾,高強度的海岸帶開發、海洋捕撈及大量排污使近岸海域海洋生物生存棲息環境受到破壞,生物資源不斷減少。為進一步了解天津大神堂淺海活牡蠣礁區生物資源現狀,2013年5月、8月,筆者在該區域開展了調查監測,對現存牡蠣礁狀況、漁業資源的種類組成、棲息密度及生態分布等進行了分析與研究,旨在為天津大神堂淺海活牡蠣礁獨特生態系統保護與修復提供參考。
1研究方法
1.1調查區域
調查區域位於國家海洋局2012年12月21日批覆的「天津大神堂牡蠣礁國家級海洋特別保護區」區域及周邊海域,調查面積約為63 km2。具體監測站位見圖1。
1.2調查方法
1.2.1牡蠣礁區海底地形地貌調查採用HD-27單波束水深儀進行水深地形測量。採用英國GeoAcoustics公司雙頻數字側掃聲納進行側掃聲納測量,採用Chesapeake 公司出品的SonarWizMap軟體進行側掃聲納數據處理,繪製地貌圖。導航定位系統採用美國 Trimble 公司生產的DSM 212H型信標接收機進行水深地形定位;採用美國 Trimble 公司生產的 SPS361 Dgps 信標接收機進行側掃聲納定位導航。
1.2.2活體牡蠣礁成活比例調查採用貝類拖網(網口面積150 cm×15 cm,網長270 cm;網目尺寸4 cm)在每站位拖網10 min,平均拖網速度2.5 kn。對天然牡蠣礁樣本進行分析。
1.2.3浮游植物調查採用37 cm口徑淺水Ⅲ型浮游生物網自海底至表層垂直拖網,樣品用5%福馬林溶液固定保存,採樣結束後在實驗室內進行鏡檢分析。
1.2.4浮遊動物調查採用50 cm口徑淺水Ⅰ型浮游生物網自海底至表層垂直拖網,樣品用5%福馬林溶液固定保存,採樣結束後在實驗室內進行鏡檢分析。
1.2.5底棲生物調查採用0.05 m2箱式采泥器採集海底泥樣,每站采泥4次,將泥樣倒入孔徑為0.5 mm套篩中用海水沖洗,挑揀每個調查站位內全部生物個體作為1個定量樣品,以5%福馬林溶液固定,帶回實驗室進行種類鑑定、計數、稱重。
1.2.6魚卵、仔稚魚調查採用淺水Ⅰ型浮游生物網(網口面積0.2 m2,網長145 cm),由海底至海面垂直拖網取樣,用5%福馬林溶液固定樣品,在實驗室進行種類鑑定、計數、稱重和分析。
1.2.7游泳動物調查採用單拖網(網口水平寬度8 m)拖取漁獲物,每站拖網時間1 h,平均拖網速度2.5 kn。在實驗室對樣品的種類組成、生物量、資源密度等進行統計學分析,計算公式為:
D=Cqaa=1.8521000L·V·T
式中D為漁業資源密度(kg/km2),C為平均每小時拖網漁獲量(kg/網·h),a為每小時網具取樣面積(km2/網·h),q為網具捕獲率,取值範圍按表1執行。L為調查船網口水平寬度(8 m),V為調查船平均拖曳速度(2.5 kn),T為調查船拖曳時數(1 h)。
1.3評價方法
根據各站所獲樣品的生物密度,分別對樣品的多樣性指數、均勻度、丰度、優勢度等進行統計學評價分析,計算公式為:
1.3.1香農─韋弗(Shannon-Weaver)多樣性指數
式H′=-∑ni=1PiLog2Pi中:H—種類多樣性指數;
n—樣品中的種類總數;
Pi—第i種的個體數(ni)與總個體數(N)的比值(n1N或wiW)。
生物多樣性指數評價指標見表2。
1.3.2均勻度(Pielou指數)
J=H′Hmax
式中:J—表示均勻度;
H′—種類多樣性指數值;
Hmax—為log2S,表示多樣性指數的最大值,S為樣品中總種類數。
1.3.3丰度(Margalef計算公式)
d=S-1log2N
式中:d—表示丰度;
S—樣品中的種類總數;
N—樣品中的生物個體數。
1.3.4優勢度
Y=fi×Pi ;Y>0.02時,定為優勢種
式中:Pi---第i種個體數量在總個體數量中的比例(ni/N)
ni—i物種的密度(cells/L)
N—總密度(cells/L)
fi—第i種的出現頻率。
2調查結果
2.1天然牡蠣礁現狀調查結果
2013年10月與國家海洋局北海環境監測中心技術人員協作,利用側掃聲納系統、單波束水深測量系統和高精度衛星導航系統對調查區域進行了海底地形地貌調查。本次調查側掃聲納高頻與低頻掃寬量程均為200 m;航速保持在 4~5 kn左右, 測量過程中海底聲學圖像資料清晰,調查可以清楚地探測到古牡蠣礁體裸露情況,清楚地探測出海底地貌、海底障礙物(定製網)以及海底拖網刮痕情況等。
天津大神堂淺海牡蠣礁區位於北緯39°07′17.00″~39°10′15.00″;東經117°55′42.00″~118°00′00.00″。該區域水深較淺,介於0.5~4.5 m之間,海底地形總體上呈北高南低的趨勢,等深線呈東西向展布,總體地形較為平緩。
本次調查測區總面積為5 918 hm2,調查發現牡蠣礁體保存比較好區域(即人類活動相對較少的區域)約79 hm2,位於1號牡蠣礁群北側,占測區範圍的1.3%;發現牡蠣礁體被破壞嚴重區域面積約1 177 hm2,位於2號牡蠣礁群西北側和東南側,占測區範圍的20%。天然牡蠣礁分布見圖2。
本次對活體牡蠣礁存活情況進行了取樣調查,根據取樣分析,活牡蠣礁所占比例平均為31?9%。活牡蠣礁所占比例最高值38.5%,出現在M02站位,最低為24.9%,出現在M05。活牡蠣礁分布不均勻,密度最大值為25.5 kg/網·10 min,出現在M03站位,最小值為1.8 kg/網·10 min,出現在M06站位。活牡蠣礁密度分布見圖3。
2.2浮游植物現狀調查結果
在調查海域監測到浮游植物共34種,分屬硅藻門、甲藻門,其中硅藻門30種,占總數的88?24%;甲藻門4種,占總數的11.76%。主要優勢種為虹彩圓篩藻、格式圓篩藻、具槽直鏈藻、浮動彎角藻、丹麥細柱藻、勞氏角毛藻等。
浮游植物密度變化範圍(0.871~2 377.1)×104 cells/m3,平均密度為405.178 ×104 cells/m3。
浮游植物多樣性指數變化範圍為0.93~2?63,平均為1.69;丰度變化範圍為0.18~0.57,平均值為0.36;均勻度變化範圍為0.28~0.84,平均值為0.60。
2.3浮遊動物現狀調查結果
在調查海域監測到浮遊動物共16種,其中毛顎類1種,占種類組成的6.25%;橈足類4種,占種類組成的25.00%;幼蟲類8種,占種類組成的50.00%;水母類2種,占種類組成的12.50%,糠蝦類1種,占種類組成的6.25%。主要優勢種為無節幼蟲、強壯箭蟲、長尾類幼蟲、雙殼類幼蟲等。
浮遊動物密度變化範圍1.52~19.60 ind/m3,密度平均值6.3 ind/m3;生物量變化範圍0?01~51.25 mg/m3,生物量平均值7.2 mg/m3。
浮遊動物多樣性指數變化範圍為0.00~2?322,平均為1.54;丰度變化範圍為0.00~1?916,平均值為1.10;均勻度變化範圍為0.685~1.00,平均值為0.93。
2.4底棲生物現狀調查結果
在調查海域監測到大型底棲生物共32種,其中軟體動物門腹足綱和瓣鰓綱12種,占種類組成的37.50%;節肢動物門甲殼綱10種,占種類組成的31.25%;環節動物門多毛綱4種,占種類組成的12.50%;棘皮動物門蛇尾綱2種,占種類組成的6.25%;脊索動物門硬骨魚綱各4種,分別占種類組成的12.50%。主要優勢種為凸殼肌蛤。
大型底棲生物密度和生物量平均值分別為199.69 ind/m2和91.23 g/m2。
底棲生物多樣性指數變化範圍為0.271~2?322,平均為1.28;丰度變化範圍為0.221~0?861,平均值為0.68;均勻度變化範圍為0.23~0.87,平均值為0.48。
2.5魚卵、仔稚魚現狀調查結果
在調查海域捕獲魚卵、仔稚魚9種,其中仔稚魚4種,魚卵5種。5種魚卵隸屬3科5屬,其中鯡科2種,鯷科2種,魚銜科1種;4種仔稚魚隸屬於2科4屬;其中鰕虎魚科3種,鯔科1種。
魚卵密度範圍為0~10.7粒/m3,平均值為1.79粒/m3,仔稚魚密度範圍為0~7尾/m3,平均值為4.7尾/m3。
2.6游泳動物現狀調查結果
在調查海域監測到游泳動物27種,其中魚類15種,占55.6%;甲殼類10種,占37.0%;頭足類2種,占7.4%。主要優勢種為口蝦蛄;重要種和常見種主要為焦氏舌鰨、日本蟳、六絲鈍尾鰕虎魚、斑鰶、火槍烏賊等。
游泳動物多樣性指數變動範圍為0.784~2?065,平均值為1.65;豐富度變動範圍為0.692~1.350,平均值為1.13;均勻度變動範圍為0?206~0.558,平均值為0.45。調查海區均勻度、多樣性指數均變化不大,總體呈現較低水平。
游泳動物平均生物密度為2 136.2 ind/h·網(19 678.11 g/h·網);現存平均資源量為1 617.59 kg/km2。
3討論和建議
3.1小結
調查結果與近三年(2010-2012年)渤海灣天津海區魚蝦貝產卵場監測結果比較,浮游植物平均密度略有增加,增加了9.697 9×104 cells/m3;浮遊動物平均密度降低68.22 ind/m3,平均生物量降低120.86 mg/m3,降低幅度較大;大型底棲生物平均密度增加68.098 ind/m2,平均生物量增加38.494 g/m3;魚卵平均密度增加0.823粒/m3,仔稚魚平均密度增加0.428尾/m3;游泳動物平均生物密度增加385.046 ind/h·網,平均資源量降低187.972 kg/km2。比較結果顯示:魚卵、仔稚魚、游泳動物生物密度有所增加,可能與近年來不斷加大的增殖放流力度有關。游泳動物生物密度增加,生物量下降,說明了魚類、蝦類、蟹類及頭足類等重要的游泳生物平均個體減小了,這與海洋環境的破壞及基礎性生物餌料的匱乏有關。
海洋生物多樣性是海洋生物資源和生態系豐富程度的重要標誌。調查結果顯示,該海域浮游植物、浮遊動物、大型底棲生物、游泳動物的生物多樣性指數分別為:1.69、1.54、1.28、1.65,根據生物多樣性指數評價標準,調查海域生境質量等級為「差」,說明該海域生態環境質量狀況已嚴重製約了海洋生物多樣性水平的提高。
天津大神堂淺海活牡蠣礁是全國唯一保存下來的現代純天然泥質活體牡蠣礁。據報導,礁體資源在20世紀70年代礁群面積約為35 km2,2011年中國地質調查局天津地質調查中心在該區域進行了調查,調查結果為:牡蠣礁共有兩個分散的礁體群組成(礁體群編號為1和2),兩個礁群呈東北——西南方向分布,礁群區總面積約為4.75 km2(475 hm2)。與此比較,本次測量結果表明,1號和2號礁群破壞嚴重,已被漁民利用拖網刮平和布設了大量的定製網具。僅在1號礁群北側發現兩個小礁體,保存良好,面積約60 hm2。在其他區域,2號礁群及其西北、東南側破壞嚴重。根據本次現場取樣分析,現存的天然牡蠣礁中存在大量的死亡牡蠣貝殼,活體牡蠣礁平均僅占31.9%。可見,天津大神堂淺海活牡蠣礁生態系統退化程度是非常嚴重的。
3.2天津大神堂淺海活牡蠣礁區生態系統保護與修復的幾點建議
在大神堂淺海活牡蠣礁分布最為集中區域設立呈東北-西南方向(與當地海底沙崗方向一致)的核心保護區,在核心區周圍設立航標燈塔,建設監控平台,安裝監控系統,禁止船舶進入和一切捕撈活動。在加強監督管理的同時,開展公眾宣傳,普及生態保護知識,建立環境與資源監測常態機制。
在核心區的外圍設定一定規模的生態修復區,在修復區投放構型合理的箱型人工魚礁礁體,構建生物功能群,發揮功能群組成及其主要種類在食物關係、營養層次轉化中的重要功能作用,提升生態區的生物多樣性水平。
根據大神堂淺海活牡蠣礁生態系統特徵,投放牡蠣礁礁體,合理確定牡蠣礁礁體的綑紮工藝、規格和數量,建設牡蠣礁群,提高牡蠣幼體的附著成活率,養護活牡蠣礁生態區的密鱗牡蠣、長牡蠣、脈紅螺、青蛤等貝類資源。
綜合考慮大神堂淺海牡蠣礁區海流、潮汐的水動力學特點和海洋生物功能群的時空分布格局,優化牡蠣礁和人工魚礁的單體組合方式,確定生態魚礁區的布局方式,構建生態復合型魚礁群,實現生物附著和棲息環境功能改善的最大化。
在開展集魚型海洋生物資源養護設施建設的同時,積極開展毛蚶、青蛤、扇貝的底播和魚、蝦、蟹等資源的增殖放流,改善淺海生態環境狀況,達到部分修復當地已經消失的活牡蠣礁,提高生物多樣性水平,遏制生態系統的退化,促進海洋經濟的可持續發展。
(收稿日期:2014-06-20)

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