江苏启东近岸海域大型底栖动物群落健康评价

2016-03-04刘材材秦玉涛袁一鸣徐俊超刘守海

海洋渔业 2016年4期

关键词：启东航次站位

季晓，徐韧，刘材材，秦玉涛，袁一鸣，徐俊超，刘守海

（1.国家海洋局东海环境监测中心，上海 201206；2.国家海洋局海洋赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室，上海 200090；3.上海海洋大学，上海 201306）

江苏启东近岸海域大型底栖动物群落健康评价

季晓1，2，徐韧1，2，刘材材1，2，秦玉涛1，2，袁一鸣1，2，徐俊超1，3，刘守海1，2

（1.国家海洋局东海环境监测中心，上海 201206；2.国家海洋局海洋赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室，上海 200090；3.上海海洋大学，上海 201306）

海洋大型底栖动物能对自然和人为活动导致的水和沉积物质量变化做出可预测的响应，因此利用底栖生物作为海洋生态环境监测的生物指标和进行系统健康度量的生物指数已经得到了广泛的认可。AMBI指数（AZTI’s Marine Biotic Index）法、ABC（abundance/biomass comparison）曲线法和BENTIX指数法可以有效地评价河口和近岸海域大型底栖动物群落对人为和自然扰动的响应。在2013年1、6、8、11月分别对启东近岸海域的大型底栖生物进行了调查，对比分析了4个季节大型底栖生物种类数、优势种、密度和生物量的差异，并运用ABC曲线法、AMBI和BENTIX指数法评估了调查海域大型底栖动物群落的受干扰状况。结果表明，该海域共采集大型底栖动物86种，其中优势类群为多毛类。群落中的优势种类主要为钩虾（Gammarus sp.）。调查海域年平均总生物量和丰度分别为6.92g·m－2和84.33 ind·m－2，且存在季节性差异。根据ABC法、AMBI法和BENTIX指数法分析显示绝大部分区域受到轻微程度人为的干扰，特别是夏季受到干扰程度较为强烈。研究结果表明，启东近岸受一定程度人类活动影响。

启东近岸海域；大型底栖生物；群落

大型底栖动物生活于海洋底层，是海洋生物的重要组成部分，对海洋生态环境物质循环及能量流动有着重要作用。大型底栖动物运动能力较弱、地域性强，回避污染的能力差，对于环境污染具有较好的指示作用［1］。底栖动物群落结构的组成能够客观反映海洋环境的特点和环境质量状况，是生态系统健康的重要指示生物，而底栖生物指数能够反映这两者之间的关系，从而对海洋生态系统健康进行评价。然而对特定海域进行生态环境质量评价时，采用单因子指数评价所有的生态系统是不现实的，需要对可以选择的生物指数进行适用性评估，并进行相互校验，校验的目的不仅是为了选择最合适的指数，也是为了保证不同指数评价结果的可比性和可靠性［2－10］。

江苏启东位于长江入海口北侧，三面环水，形似半岛，是出江入海的重要门户，是长江三角洲经济带的重要组成部分。此外，启东沿岸潮间带还是重要的贝类、紫菜养殖基地，中国四大渔场之一的吕四渔场也位于启东外海。启东地区海岸线蜿蜒，拥有大量滩涂，水产养殖业发达，沿海分布着众多的工业园区。还分布着农渔业区、港口航运区、城镇用海区、旅游休闲娱乐区等，功能较复杂。随着工农业、港口、旅游的快速发展，人类生产和生活活动会导致大量陆源污染物排人近海，使近岸海洋环境成为受人为影响最直接和严重的区域，可能对启东近岸生态环境产生较大的危害。针对启东近岸生态环境问题，国内的学者已进行了一系列调查研究［11～16］。但对于启东海域大型底栖动物的季节变化还未见有报道。

本文根据2013年1、6、8、11月（分别代表冬、春、夏、秋4季）在江苏启东近岸海域进行大型底栖动物调查数据，分析了该海域底栖动物的群落结构和季节变化，运用不同的指数对该海域的生态环境质量进行评估，为生态资源的可持续利用和生态系统健康提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 调查区域和站位

调查区域位于江苏启东近岸海域，调查分别于2013年1月（冬季）、6月（春季）、8月（夏季）和11月（秋季）进行环境调查，每个航次设置15个站位，站位分布见图1。

图1 调查站位Fig.1 Sampling stations

1.2 采样方法及处理

大型底栖动物采样使用面积为0.1 m2的抓斗式采泥器定量取样，每个站成功取样2次，合并为当站样品，泥样通过上层网孔1 mm、底层网孔0.5 mm套筛冲洗，所获生物样品用5%中性甲醛溶液固定，在实验室中进行分类鉴定、个体计数以及称重（湿重）等工作，并换算成单位面积的密度。具体操作按《海洋生态调查技术调查规程》［17］进行。

1.3 数据统计方法

1.3.1 优势度（Y）

设：fi为第i个种在各样方中出现频率；ni为群落中第i个种在空间中的个体数量；N为群落中所有种的个体数总和。

综合优势种概念的两个方面，得出优势种优势度（Y）的计算公式：

1.3.2 种类丰富度（D）、均匀度指数（J′）

式中，S为种类数，ni为第i种的丰度，N为总丰度，H′为实测Shannon－Weaver多样性指数，H′Max＝log2S。

1.3.3 多样性指数

式中，Shannon－Weaver多样性指数，Pi为第i种的个体数（或密度）占总个体数（或密度）的比例。

1.3.4 丰度生物量比较法

底栖生物群落健康状况采用丰度/生物量比较曲线（abundance/biomass comparison，简称ABC）［18－22］。ABC曲线法用于监测环境污染对于大型底栖动物群落的扰动。

1.3.5 海洋生物指数AMBI和BENTIX指数

AMBI指数用于反映河口海域生态系统健康和生态环境质量状况。根据底栖动物的各种不同种类对环境干扰的敏感程度不同，即由最敏感到最机会主义种，分为5个不同的类型而获得［22］。BENTIX指数用于进行海洋生态环境状况分级和压力因子的环境效应评价，用敏感物种GS和耐受物种GT相对百分比来衡量［23－25］。

AMBI＝［（0×%EGI）＋（1.5×%EGII）＋（3×%EGIII）＋（4.5×%EGIV）＋（6×%EGV）］

BENTIX＝（6×%GS＋2×%GT）

式中，%EGI为干扰敏感型生物的相对丰度，% EGII为干扰不敏感型生物的相对丰度，%EGIII为干扰容忍型生物的相对丰度，%EGIV为次处理类型生物（能生活在轻微环境失衡状态下的生物）的相对丰度，%EGV为优先处理类型生物（能生活在严重环境失衡状态下的生物）的相对丰度，%GS＝%EGI＋%EGII，%GT＝%EGIII＋%EGIV＋%EGV。其中，AMBI和BENTIX数值的计算使用软件AMBI 5.0进行计算，软件以及相应的物种分类目录可以在AZTI网站（http：//ambi.azti.es）免费获得，物种的生态分组以及分组表内未包含的大型底栖生物根据文献规定执行［22，25］，评价指标见表1。

2 结果与分析

2.1 种类组成及优势种

2013年启东近岸海域调查共获大型底栖生物86种（附录I）。其中多毛类38种（占44%），软体动物22种（占26%），甲壳动物16种（占19%），棘皮动物5种（占6%），其它5种（占6%）。

4个航次大型底栖动物种类数量随时间变化明显，春季种类数量最多，多达51种，夏季出现47种，秋季出现39种，冬季最少，共出现26种。从季节变化来看，春季和夏季大型底栖动物种类多于秋季和冬季。其中12种在4个航次均出现，占总种数的14%；44种仅在一个航次出现，占总种数的51%；多毛类在4个航次中均为群落中的优势类群，春季为23种，夏季为26种，秋季为20种，冬季为9种。各主要类群的种数在4个航次也不相同：多毛类种数为夏季＞春季＞秋季＞冬季；软体动物种数为春季＞夏季＞冬季＞秋季；甲壳动物种数为春季＞秋季＞夏季＞冬季。

4个航次中大型底栖动物优势种共9种（以Y＞0.02计算）。群落中的优势种组成在不同航次间略有差别，其中钩虾（Gammarussp.）4个航次中均为优势种，且在群落中的优势地位较为显著。日本角吻沙蚕（Goniada japonica）和冠奇异稚齿虫（Paraprionospio cristatasp.nov.）也较为常见，在 3个航次中占优势种；不倒翁虫（Sternaspis scutata）、丝异须虫（Heteromastus filiformis）、后指虫（Laonice cirrata）为两个航次的共有优势种。春季和冬季样品中优势种数量较多，为6种。夏、秋两季优势种种类较少。大型底栖动物优势种类在各航次中的优势种见表2。

表1 生态质量状态等级及用于分类评价指数的阈值Tab.1 Ecological quality status classes and thresholds used to classify index values

表2 启东近岸海域大型底栖动物优势度Tab.2 Dom inant degree（Y）ofmacrobenthic species in coastal area of Qidong

2.2 生物量与丰度

调查海域4个航次大型底栖动物平均总生物量为6.92 g·m－2，主要类群中以软体动物贡献最高，达2.92 g·m－2；多毛类、甲壳动物和棘皮动物贡献依次为0.75 g·m－2、0.26 g·m－2和2.74 g·m－2。平均总生物量季节变化明显，秋季最高，冬季最低。主要类群的平均总生物量季节变化也不相同，多毛类夏季最高，软体动物春季最高，甲壳动物和棘皮动物秋季最高。不同航次间或者同一航次的平均生物量值在空间分布上也存在较大差异。春季和秋季总体表现为离岸越远站位生物量越高；夏季生物量分布不规则；冬季生物量空间分布差异较大，但在部分区域出现不同程度的高值，可能与该区域进行的紫菜养殖有关（图2）。

调查海域四个航次大型底栖动物平均丰度为84.33 ind·m－2，群落中各主要类群的平均丰度大小顺序依次为：多毛类（55.54 ind·m－2）＞甲壳动物（13.37 ind·m－2）＞软体动物（8.81 ind·m－2）＞棘皮动物（2.88 ind·m－2）。从冬季至夏季平均丰度逐步升高，即夏季的平均丰度最高，达117.67 ind·m－2；秋季次之，为86.33 ind·m－2；春季为85.00 ind·m－2；冬季最低，仅为48.33 ind·m－2。各主要类群丰度值的航次间变化也较为明显，多毛类各航次丰度最大，具体表现为：多毛类夏季最多，软体动物和甲壳动物春季最多，棘皮动物秋季最多。不同航次或者同一航次的平均丰度在空间分布上也存在差异，整体来说春、夏、秋3个季节丰度分布散点状分布，而冬季各站点丰度相对较低，且近岸出现一些高值（图3）。

图2 调查海域大型底栖动物生物量（g·m－2）Fig.2 Spatial distribution ofmacrobenthos biomass in coast area of Qidong（g·m－2）

图3 调查海域大型底栖动物丰度（ind·m－2）Fig.3 Spatial distribution ofmacrobenthos abundance in coast area of Qidong（ind·m－2）

2.3 群落健康评估

2.3.1 ABC曲线

根据生态演替的理论，稳定的底栖动物群落，倾向于少量大个体，而个体小的占据数量优势，生物量曲线位于丰度曲线之上；当底栖动物群落受到中等干扰，大个体消失，群落为短生活史和高种群增长率的物种代替，生物量曲线和丰度曲线出现部分交叉或重合；当受到严重扰动时，底栖动物群落由小个体种类占据优势，此时丰度曲线位于生物量曲线之上［25－26］。

调查海域春季大型底栖生物丰度生物量比较曲线见图4。结果表明站位14大型底栖生物群落受到严重干扰；站位1丰度生物量曲线在起始位置较为接近，大型底栖生物群落可能受到轻微干扰；而其它站位生物群落受干扰不明显。

调查海域夏季大型底栖生物丰度生物量比较曲线见图5。结果表明站位2、6、9、14大型底栖生物群落受到中等程度的干扰；站位8、15丰度生物量曲线在起始位置较为接近，大型底栖生物群落可能受到轻微干扰；而其它站位生物群落受干扰不明显。

调查海域秋季大型底栖生物丰度生物量比较曲线见图6。结果表明站位1、11、14大型底栖生物群落受到中等程度的干扰；站位6、7、12丰度生物量曲线在起始位置较为接近，大型底栖生物群落可能受到轻微干扰；而其它站位生物群落受干扰不明显。

调查海域冬季大型底栖生物丰度生物量比较曲线见图7。结果表明站位1、2、9、12大型底栖生物群落受到中等程度的干扰；站位3、4、10丰度生物量曲线在起始位置较为接近，大型底栖生物群落可能受到轻微干扰；而其它站位生物群落受干扰不明显。

图4 2013年春季各个站位ABC曲线（▲生物量，▼丰度）Fig.4 A《》BC p lot ofm acrobenthos in spring of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

图5 2013年夏季各个站位ABC曲线（▲生物量，▼丰度）Fig.5 ABC plot ofmacrobenthos in summer of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

图6 2013年秋季各个站位ABC曲线（▲生物量，▼丰度）Fig.6 ABC plot ofmacrobenthos in fall of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

图7 2013年冬季各个站位ABC曲线（▲生物量，▼丰度）Fig.7 ABC plot ofmacrobenthos in w inter of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

2.3.2AMBI和BENTIX指数分析

采用AMBI和BENTIX生物指数评价调查海域生态环境质量状况，评价结果见表3。AMBI和BENTIX指数评价结果认为夏季2、6、7、9站位底栖生物群落受到中等程度及其以上的影响。春季15站位仅BENTIX指数显示底栖生物群落受到中等程度干扰，其它站位影响较小；夏季2、6、7、9站位AMBI指数显示底栖生物群落受到中等程度干扰，2、6、7、8、9、10，15站位BENTIX指数显示底栖生物群落受到中等及以上程度干扰，特别是9站位重度影响，其它站位影响较小；秋季7、10、11、13、14站位BENTIX指数显示底栖生物群落受到中等程度干扰，其它站位影响较小；冬季总体受到轻微影响。调查海域不同季节受到的干扰程度相比较，夏季干扰程度最大，春季、秋季次之，冬季影响较小。

表3 调查海域AMBI指数、BENTIX指数及生态质量状况Tab.3 AMBI，BENTIX and ecological quality in coastal area of Qidong

3 讨论

3.1 种类组成和优势种的季节变化

2013年4个航次结果显示多毛类种类数量优势明显，软体动物和甲壳动物相对较少，其它类群种类数量较少。调查共采集到大型底栖动物86种，低于王全超等［27］对烟台近海大型底栖动物176种的研究。可能由于启东近岸海域位于长江口地区处于咸、淡水交汇处，水文和底质环境变动复杂，加上人类活动如捕捞、养殖等因素影响，造成只有少数大型底栖动物种类能在河口生态系统生存。这是河口区大型底栖动物虽然生态类型丰富，但种类、数量却较少的原因所在［10，28］。

调查海域大型底栖动物优势种种类较多，不同季节间存在较大差异。春冬两季优势种种类多，而夏秋两季较少。调查海域的优势种组成可能与近岸紫菜养殖活动密切相关。调查海域紫菜养殖活动一般在春、冬两季进行，该海域的紫菜养殖和收割活动造成一部分营养物质沉降海底，为底栖生物提供充足的饵料，导致生物多样性较高。春、冬季优势种较多，优势度低，夏、秋两季个别优势度较高，生物群落总体稳定，但可能受到养殖等人类活动的影响。

3.2 生物量、丰度季节变化

群落中生物量和丰度的变化能够很好地反映生物群落的变化，进而推断环境的变化。4个季节大型底栖动物的主要类群生物量和丰度呈明显的变化。4季之中软体动物平均总生物量较高，春、夏、冬3季软体动物为平均总生物量最大贡献者，软体动物平均总生物量分别为4.87 g· m－2、2.53 g·m－2、1.58 g·m－2，占平均总生物量的66%、41%、63%；而秋季棘皮动物的平均总生物量为7.51 g·m－2，占平均总生物量的65%，生物量贡献率最大，其次是软体动物，占23%；造成秋季航次平均总生物量最高的主要原因在于采集到了个体较大的紫纹芋参（Molpadia roretzii），对数据的统计结果影响较大。

4个航次中，大型底栖动物丰度表现一致，季节变化不明显；多毛类丰度最高，平均丰度从高到低依次为多毛类、甲壳动物、软体动物、棘皮动物。调查海域冬季生物量和丰度都最低，而春、夏两季表现出较高的生物量和丰度，这可能源于大型底栖动物群落发生了一定程度的演替，即在于物种的生活史规律和生境条件的利用方式不同造成的。造成生物量、丰度差异的因素也可能来自于采样区域、采样方式以及人类活动等干扰，包括污水排放、养殖、淡水注入和捕捞等。而在调查中发现，春、夏两季大型底栖生物种类、生物量相近，仅丰度有所增加，可能是源于两次调查时间只相差两个月，时间较为接近。

本次调查发现，虽然冬季大型底栖动物优势种相对较多，但是种类组成、生物量、丰度等都较低，这可能与底栖动物的生活习性有关。任何生物都生存在一定的温度范围内，其生长、繁殖等一切生命活动受到温度极大地制约，由于调查冬季气温较低，限制了大型底栖动物的生长、繁殖等活动，导致冬季大型底栖动物各项指标处于较低水平。

3.3 大型底栖动物多样性不同指数评价

生物指数在生态系统健康和环境质量状况评估中起着信息传达和决策支持的作用。同时不同的评价指数在同一区域评价结果不同，原因在于海洋生态系统复杂性和人为环境压力的影响，这使得海洋生态环境质量评价的客观性在很大程度上依赖于生物指数的选择；而不同指数评价结果的不一致会导致利益相关者和环境保护者之间的争论［24，29－30］。

ABC法、AMBI法和BENTIX法3种生物指数法对启东海域底栖生物整体状态评价基本一致，即调查海域受到人类活动轻微干扰或未受干扰，局部地区受到中等程度认为干扰，个别站位受到较强的人类活动干扰。3种评价法都是建立在底栖生物群落结构基础上的指数评价方法，但是ABC评价法依据优势种类生物的生存策略；而AMBI和BENTIX指数法则是建立在指示生物、文献资料、和实验数据为依据的物种生态学分类基础上的［24］，因此这些方法必须相互校准。

本文中，春季站位14使用ABC法评价为严重扰动，可能源于该站位于长江与海交接之处，受河流影响较大，导致生物种类仅为3种。根据曲方圆等［31］的研究表明ABC法在种类数过少的区域使用具有局限性。而AMBI和BENTIX指数法评价为轻微干扰，因此综合分析该站位ABC法评价结果过重，综合评价为轻微干扰。夏季站位2、6、7、8、9、10总评价为中等程度干扰，这几个站位处于启东养殖区，季节性养殖活动以及附近的围海造陆、排污等人类活动也会对该区域生物造成一定的影响。特别是9站位BENTIX法评价为差，受到人类的活动相较于其他站位更为严重，主要原因在于此站位处于潮间带贝类养殖区域。秋、冬两季一部分站位受到近岸工程、贝类养殖、紫菜养殖等活动，受到中等程度的干扰。

2013年启东海域大型底栖动物评价结论为大部分区域受到轻微的人为活动干扰，部分海域受到中等程度人为活动干扰，少数区域受到较强程度的人为干扰。而夏季受到干扰程度比其它3个季节强烈，可能是由于夏季近岸较为频繁的围海、工业园等工程建设、贝类养殖等行为造成的。

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Assessment ofmacrobenthic community health in the coastalwaters of Qidong

JIXiao1，2，XU Ren1，2，LIU Cai-cai1，2，QIN Yu-tao1，2，YUAN Yi-ming1，2，XU Jun-chao1，3，LIU Shou-hai1，2
（1.East China Sea Monitoring Center，SOA，Shanghai201206，2.Key Laboratory of Integrated Monitoring and Applied Technology for Marine Harmful Algal Blooms，SOA，Shanghai200090；3.Shanghai Ocean University，Shanghai201306）

Abundant researches have demonstrated that benthic communities respond relatively rapidly to natural and man-induced changes in water and sediment quality，so benthic communities are used frequently as bio-indicators for marine monitoring and biotic indices for assessing the marine ecosystem health.AMBI index，ABC curve and BENTIX index could effectively assess the benthic ecological status of estuaries and coastal systems，and could show the response of benthic communities to human pressures and natural changes.The paper studied themacrobenthic species number，dominant species，abundance and biomass in Qidong，based on samples from 4 cruises in January，June，August and November 2013.While ABC curve，AMBI and BENTIX index were used to evaluate the interference conditions of the macrobenthic community in investigated waters.Totally 86 macrobenthic species were identified in the study area，of which polychaetes represented themost dominantgroup.Gammaruswas dominant species of this community.The average values of biomass and abundance of the investigated area were 6.92 g·m－2and 84.33 ind·m－2respectively.According to Margalef index analysis，the pollution wasmore serious in the closer offshore area generally，while ABC（abundance/biomass comparison）method，AMBI and BENTIX index method analysis revealed thatmost of the areaswere slightly disturbed by human activity，especially in summer.The study suggested that the closer coastal area of Qidong was affected by certain degree of human activities.

coastal area of Qidong；macrobenthos；communtiy