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珠海庙湾岛海域造礁石珊瑚的分布及种类多样性

2020-07-24肖宝华廖宝林谢子强谢勇琪魏娜娜蓝军南

广东海洋大学学报 2020年5期
关键词:珊瑚礁礁石覆盖率

肖宝华,廖宝林,谢子强,3,谢勇琪,3,魏娜娜,3,蓝军南,3,赵 宇,3

珠海庙湾岛海域造礁石珊瑚的分布及种类多样性

肖宝华1,2,廖宝林1,谢子强1,3,谢勇琪1,3,魏娜娜1,3,蓝军南1,3,赵 宇1,3

(1. 广东海洋大学深圳研究院,广东 深圳 518108;2. 广东海洋大学,广东 湛江 524025;3. 深圳市碧海蓝天海洋科技有限公司,广东 深圳 518108)

【】对珠海庙湾岛海域进行造礁石珊瑚分布及种类多样性调查。采用石珊瑚群落边界摸查和截线样条法开展石珊瑚群落的面积分布及生态资源调查。【】造礁石珊瑚分布区共有14个,分布面积共42.33 hm2,分布区主要集中在庙湾岛滃崖礁东、下风湾、庙湾岛西中、水坑湾、钳虫尾湾及庙湾岛东南近岸海域;珠海庙湾岛海域共有造礁石珊瑚11科23属50种及2个未定种,优势种为澄黄滨珊瑚、翼形蔷薇珊瑚和秘密角蜂巢珊瑚;庙湾岛活造礁石珊瑚覆盖率显著下降,珊瑚礁资源退化严重,其中水坑湾降幅达43.56%,下风湾及钳虫尾湾珊瑚覆盖率降低20% ~ 30%。

造礁石珊瑚; 多样性; 覆盖率; 分布; 庙湾岛

珊瑚礁生态系统是一种具有综合效益的海洋生态系统,是所有海洋生态系统中生物多样性最丰富、生产力最高的典型生态系统之一,被誉为“海洋中的热带雨林”,对调节全球气候和生态系统平衡起着不可替代的重要作用[1-4]。我国造礁石珊瑚主要分布在中国南海的南沙群岛、西沙群岛、中沙群岛、东沙群岛、海南岛沿岸以及台湾省,大陆沿岸的则分布在华南沿岸[5]。调查研究[6]发现人类活动和全球变暖导致我国珊瑚礁覆盖率持续降低,因此有关人员在西沙群岛[7]、南沙群岛[8]、海南岛[6, 9-10]、广东徐闻[11]、珠江口万山群岛[5]、广西涠洲岛[12]等大部分中国海域对珊瑚礁的资源分布和种群结构进行了调查或长期监测,同时对珊瑚的遗传系统进化[13-14]、生长发育[15-17]、人工繁育技术[18]及珊瑚礁的生态系统修复[19]等研究也取得了一系列进展。

庙湾岛位于珠江口海域万山群岛东南部、佳蓬列岛中部(21°51′07″N-21°52′34″N、114°00′10″E-114°01′35″E),总面积为约1.439 km2,海岛岸线长11.25 km,曲折多海湾,以基岩岸线为主。庙湾岛属亚热带海洋性气候,降水充沛,日照充足[20-21];海水表面温度(Sea Surface Temperature,SST)为16.7 ℃ ~ 30.0 ℃,适合造礁石珊瑚生长。庙湾岛附近造礁石珊瑚虽未成礁,但其种类丰富,形态多样,为重要的生态旅游资源。同时,庙湾岛海域造礁石珊瑚群落属高纬度造礁石珊瑚,且通过南海与大洋相通,具有重要的生态和科研价值[5, 22]。《珠海市庙湾大型人工鱼礁示范区建设规划》显示,2004年庙湾岛海域共发现造礁石珊瑚种类16种,平均覆盖率为56%,造礁石珊瑚覆盖率最高的为水坑湾,达到了81%,其次为下风湾及小湾、钳虫尾湾。2005年的调查数据显示,庙湾岛海域的造礁石珊瑚有8科13属16种[23]。2008年黄晖等[5]对万山群岛海域进行造礁石珊瑚群落调查,共发现庙湾岛海域造礁石珊瑚7科14属16种,优势种为网状菊花珊瑚和滨珊瑚,钳虫尾湾珊瑚覆盖率较高,约15.2%,其他区域珊瑚覆盖较低。近年来由于海岸工程、渔业捕捞、海洋污染等人类活动影响,庙湾岛海域珊瑚群落出现较为严重的白化和死亡现象,因此有必要重新对庙湾岛珊瑚群落进行调查和长期监测。2016年5月,本研究通过开展珠海庙湾岛海域造礁石珊瑚分布及多样性调查,拟全面摸清造礁石珊瑚群落面积及分布情况,以及珊瑚覆盖率、死亡率、优势种等指标,为珠海庙湾岛海洋生态保护和管理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 调查区域

通过收集整理历史资料及实地考察,确定庙湾珊瑚礁资源调查区域为滃崖礁东、下风湾、庙湾岛西中、水坑湾、钳虫尾湾和庙湾岛东南等6处海域(图1)

图1 庙湾岛海域珊瑚资源调查海域站位设置

1.2 调查方法

通过水肺潜水和水下机器人等方式,分别沿平行和垂直海岸线方向游动,确定并记录造礁石珊瑚分布边界点坐标。在实验室利用标准地图制作软件arcGIS连接分布边界坐标,制作珊瑚分布图,计算珊瑚分布面积。

在经过面积调查的滃崖礁东、下风湾、庙湾岛西中、水坑湾、钳虫尾湾和庙湾岛东南等6处海域共布设11个调查站位(表1),其中庙湾岛西中海域布设2个调查站位,庙湾岛东南海域布设4个调查站位,其它海域各布设1个站位。采用《珊瑚礁生态监测技术规程(HY/T 082-2005)》的截线样条法,根据每个站位海域环境,布设1 ~ 3条平行于海岸线的60 m长的调查断面。由水肺潜水员手持摄像机,按调查需要录制样带,将样带带回实验室判读。

表1 调查站位点记录

1.3 数据分析

沿60 m长的样带,每隔0.2 m记录样线正下方所对应的底质类型,共记录300个点,统计活的造礁石珊瑚分布点的数量并除以300,由此计算出该样带活造礁石珊瑚的覆盖率。

通过判读样带中造礁石珊瑚总数及死亡数,评估造礁石珊瑚死亡时间,计算死亡率。造礁石珊瑚死亡时间判别参考Omori等[24]的标准:

30 d以内:珊瑚单体骨骼白色、完整清晰;

0.5 a以内:珊瑚单体被小型藻类或薄层沉积物覆盖;

1~2 a之内:珊瑚单体结构轻微腐蚀,但仍然能分辨出珊瑚的属级分类单位;

2 a以上:珊瑚单体结构消失,或单体上的附着生物(藻类、无脊椎动物等)已经很难取下。

优势度能够表示活造礁石珊瑚在群落中的地位,计算方法为优势种覆盖率占总活造礁石珊瑚覆盖率的百分比。

2 结果与分析

2.1 造礁石珊瑚群落分布面积

调查共发现庙湾岛周围造礁石珊瑚分布区14个,分布面积共42.33 hm2(图2和表2)。其中庙湾岛滃崖礁东共有3个珊瑚分布区,分别为区域1、区域2、区域3,分布面积共4.00 hm2;下风湾珊瑚分布在区域4,面积约1.67 hm2;庙湾岛西中分布在区域5,面积为2.20 hm2;水坑湾分布在区域6,面积为5.07 hm2;钳虫尾湾共有4个珊瑚分布区,分别为区域7、区域8、区域9及区域10,总面积约3.67 hm2;庙湾岛东海域共有4个珊瑚分布区,分别为区域11、区域12、区域13及区域14,总面积约25.73 hm2。

2.2 珊瑚覆盖率与死亡率

调查发现(表3和图3),喉咙颈湾的造礁石珊瑚礁覆盖率较高,超过50%;庙湾村南、码头1、钳虫尾2及钳虫尾背面海域的珊瑚覆盖率在40% ~ 50%之间;码头2、码头3、钳虫尾1、码头背面海域珊瑚礁珊瑚覆盖率在30% ~ 40%之间;而庙湾村北、虫头绳海域造礁石珊瑚覆盖率低于20%。在进行调查的11个站位中(表3和图4),只有庙湾村南、喉咙颈湾、钳虫尾2、码头背面等4个站位石珊瑚3年内死亡率低于10%。其它站位死亡率都较高,尤其是庙湾村北及虫头绳站位死亡率均超过25%。

图2 庙湾岛珊瑚资源分布区域

表2 庙湾岛珊瑚分布面积统计

表3 调查站位内样带珊瑚覆盖率与死亡率

图3 庙湾岛珊瑚覆盖率分布

通过对比各站位造礁石珊瑚覆盖率和死亡率可以发现(图4),造礁石珊瑚死亡率较高(> 25%)的站位(如庙湾村北及虫头绳海域),覆盖率较低(< 20%)。而造礁石珊瑚死亡率较低(< 10%)的站位(如庙湾村南、喉咙颈湾、钳虫尾2海域),覆盖率较高(< 40%)。

图4 庙湾岛3年内珊瑚死亡率分布

2.3 庙湾岛珊瑚种类

在庙湾岛海域开展11个站位的珊瑚礁生态调查共记录鉴定造礁石珊瑚11科23属50种,另外有未定种石珊瑚2种(表4)。2005年的调查数据显示[5],庙湾岛海域的造礁石珊瑚有8科13属16种[23]。2008年的调查数据显示,包括庙湾岛在内的万山群岛海域的造礁石珊瑚有9科21属37种。

表4 庙湾岛石珊瑚种类

2.4 站位珊瑚种数和优势种

整个庙湾岛海区钳虫尾湾和庙湾岛东南海域石珊瑚种类多样性较高,钳虫尾湾海域3个站位(站位7、8、9),珊瑚种类数量分别为10、9、10,平均约9.7种;庙湾岛东南海域2个站位(站位10、11),珊瑚种类数量分别为10、11,平均约10.5种;庙湾岛滃崖礁东(站位1)、下风湾(站位2)、水坑湾(站位3、4、5),石珊瑚种类多样性较低,在6 ~ 8种之间(图5和表5)。

本次调查中,澄黄滨珊瑚占据11个站位中7个站位的第一优势种位置,而且在其它4个站位中占据其中2个站位第二优势种位置,说明目前在庙湾岛海域中,澄黄滨珊瑚是绝对优势种;翼形蔷薇珊瑚在2个站位中处于第一优势种的位置,除此之外,在另外2个站位中处于第二优势种位置;秘密角蜂巢珊瑚和鹿角杯形珊瑚各自在1个站位中处于第一优势种的位置,但分布范围较窄;多孔同星珊瑚、肾形陀螺珊瑚、标准蜂巢珊瑚也在多个站位中处于第二或第三优势种位置。综合而言,庙湾岛海域珊瑚按优势等级分别为澄黄滨珊瑚、翼形蔷薇珊瑚、秘密角蜂巢珊瑚、鹿角杯形珊瑚、多孔同心珊瑚、单独鹿角珊瑚等。

从分析结果可以发现,站位6、7、8、11的优势种都不是单一绝对优势种,且优势度都在35%以下。站位1、2、3、4、5、9、10的优势种都是单一绝对优势种,且除站位10的绝对优势种为鹿角杯形珊瑚,其它站位绝对优势种均为澄黄滨珊瑚,而且优势度都在55%以上,说明庙湾岛海域造礁石珊瑚群落尽管未受到严重破坏,但群落结构发生了改变,这可能是庙湾岛海域造礁石珊瑚群落原有演替渐变过程受到了外界环境的干扰,如近岸海水悬浮物、浑浊度等。

图5 庙湾岛珊瑚优势种分布

表5 各站位珊瑚优势种及优势度

3 讨论

在珠海庙湾岛海域开展11个站位的珊瑚礁生态调查,共记录鉴定造礁石珊瑚11科23属50种,另外有未定种石珊瑚2种。2005年黄梓荣等[23]在佳蓬列岛造礁石珊瑚群落结构研究中的调查数据显示,庙湾岛海域造礁石珊瑚有8科13属16种。2008年黄晖等[5]调查包括庙湾岛在内的万山群岛海域的造礁石珊瑚有9科21属37种。本研究相对早年调查来看,珊瑚种类有较大差别且呈增长趋势,可能是由于本次调查海域较小而使得调查工作更加细致,也可能是珠江口海域珊瑚礁受珠江淡水长期影响使得珊瑚结构群落发生改变和演替,使得珊瑚种类发生较大变化,由此反映出造礁石珊瑚群落不是稳定的顶级群落,而是处于演替过程中的群落[5, 25]。庙湾岛造礁石珊瑚共有分布区14个,分布面积共42.33 hm2,主要集中在庙湾岛滃崖礁东、下风湾、庙湾岛西中、水坑湾、钳虫尾湾及庙湾岛东南近岸海域,这与黄梓荣等[23]的研究结果基本一致。可见海湾内或岛屿的背浪面等海水涌动缓和的地方更有利于造礁石珊瑚生长发育。虽然水温、光强、基底条件、盐度和沉积物组成等环境条件的变化对某些地区造礁石珊瑚的分布模式和物种多样性有一定影响,但许多研究将群落分布模式与水动力因素联系起来[3, 26]。研究表明[27-30],如果波浪能高到足以摧毁大部分珊瑚,那么整个珊瑚礁生态系统就会回到物种多样性低的初始阶段,如果波浪能适中,只能影响部分珊瑚,那么这种扰动可以阻止某个单一物种的出现,从而导致物种多样性相对较高。

本研究显示,珠海庙湾岛优势种为澄黄滨珊瑚、翼形蔷薇珊瑚和秘密角蜂巢珊瑚;根据文献报道[11],徐闻保护区内主要优势种类为角孔珊瑚和盾形陀螺珊瑚,在个别站位,膨胀蔷薇珊瑚、扁脑珊瑚以及滨珊瑚也属于优势种类;佳蓬列岛以霜鹿角珊瑚、盾形陀螺珊瑚、粗糙刺叶珊瑚、十字牡丹珊瑚和扁缩滨珊瑚为优势种[23];深圳海域主要以厚板页表孔珊瑚、团状滨珊瑚、隐形角菊珊瑚为优势种[31];广西涠洲岛优势种为滨珊瑚属、蜂巢珊瑚属和牡丹珊瑚属[32]。可见高纬度地区海域主要优势种珊瑚基本为块状,而在海南岛[6]、西沙群岛[7]及南沙群岛[8]等低纬度热带海域的珊瑚优势种则同时存在分支柱状和块状。近年来,吴川良等[6]根据历史数据研究发现,三亚等低纬度地区珊瑚群落结构存在由分枝状逐渐向团块状珊瑚转变的趋势;黄晖等[5]于2008年在北尖–大函湾发现了鹿角杯形珊瑚,该种在《中国动物志–造礁石珊瑚》记载是热带造礁石珊瑚种,仅分布于海南岛沿岸及其以南的热带岛礁和台湾岛沿岸及岛屿,在我国华南沿岸海域均未有过记录;本研究调查同样发现庙湾岛的钳虫尾背面海域也有鹿角杯形珊瑚生长,且为该区域的第一优势种,优势度高达58.8%。造礁石珊瑚低纬度物种鹿角杯形珊瑚向高纬度扩散的过程可能是位于黑潮上游的珊瑚礁向下游地区提供了幼虫,从而促进了生物多样性提高[33]。鹿角杯形珊瑚能够在调查海域成为优势种也从一个侧面体现了造礁石珊瑚对全球气候变化做出的响应[5]。

本次调查研究表明,珠海庙湾岛海域的珊瑚覆盖率整体平均约为37.81%,其中喉咙颈湾造礁石珊瑚礁覆盖率较高,超过50%;庙湾村南、码头1、钳虫尾2及钳虫尾背面海域珊瑚覆盖率在40% ~ 50%之间;码头2、码头3、钳虫尾1、码头背面海域珊瑚礁珊瑚覆盖率在30% ~ 40%之间;而庙湾村北、虫头绳海域造礁石珊瑚覆盖率低于20%。2004年《珠海市庙湾大型人工鱼礁示范区建设规划》调查数据显示,庙湾岛的造礁石珊瑚平均覆盖率为56%,造礁石珊瑚覆盖率最高的为水坑湾,达到了81%,其次为下风湾及小湾、钳虫尾湾。相对本次调查而言,庙湾岛活造礁石珊瑚覆盖率显著下降,珊瑚礁资源退化严重,其中水坑湾降幅达43.56%,下风湾及钳虫尾湾珊瑚覆盖率降低20% ~ 30%左右,其原因可能是近年来附近海域人类活动范围扩大、环境恶化、渔业活动及人为盗采等。黄晖[5]等于2008年在该水域调查显示,钳虫尾湾造礁石珊瑚覆盖率仅为15%,其他海湾珊瑚覆盖率不足1%,和本次结果存在较大差异,原因可能是庙湾岛珊瑚资源在2004至2008年遭受到较为严重破坏,或处于演替高峰期,并随后快速恢复扩散;也可能是由于调查站位设置及调查方法不同造成较大误差。本研究进行调查的11个站位,只有庙湾村南、喉咙颈湾、钳虫尾2、码头背面等4个站位石珊瑚3年内死亡率低于10%,其它站位死亡率都较高,尤其是庙湾村北及虫头绳站位死亡率均超过25%;而陈梓荣等[23]在2005年调查发现,包括庙湾岛在内的佳蓬列岛海域的造礁石珊瑚死亡率为7.1%,与本次调查结果比较可见该海域造礁石珊瑚死亡率明显提高。全球气候变化、海水富营养化、海水酸化、水温升高、生物侵蚀、渔业扩张、海岸工程及珊瑚疾病等诸多因素导致珊瑚资源退化加剧,世界范围内珊瑚礁出现显著退化[34-36]。因此,应当加快珊瑚生长发育及移栽技术研究,以便从生物修复、生态系统重建及科学监测评估等多方面做好珊瑚礁生态系统的保护和修复工作。

4 结论

通过截线样条法调查分析庙湾岛海域造礁石珊瑚的种类组成和群落分布,结果表明:

(1)共发现造礁石珊瑚分布区14个,分布面积共42.33 hm2,分布区主要集中在庙湾岛滃崖礁东、下风湾、庙湾岛西中、水坑湾、钳虫尾湾、及庙湾岛东南近岸海域。

(2)种类多样性调查显示珠海庙湾岛海域共有造礁石珊瑚11科23属50种,另外有2个未定种,优势种为澄黄滨珊瑚、翼形蔷薇珊瑚、秘密角蜂巢珊瑚。

(3)庙湾岛活造礁石珊瑚覆盖率显著下降,珊瑚礁资源退化严重,其中水坑湾降幅达43.56%,下风湾及钳虫尾湾珊瑚覆盖率降低20% ~ 30%。

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Distribution and Species Diversity of Scleractinian Coral in Miaowan Island, Zhuhai

XIAO Bao-hua1,2, LIAO Bao-lin1, XIE Zi-qiang1,3, XIE Yong-qi1,3, WEI Na-na1,3, LAN Jun-nan1,3, ZHAO Yu1,3

(1.,518108,;2.,524025,; 3.,,518108,)

【】The distribution and species diversity of Scleractinian corals in Miaowan island Zhuhai were investigated in May 2016.【】The area distribution and ecological resources of coralline community were investigated by boundary mapping and transect spline method. 【】 The results showed that there were 14 distribution areas of Scleractinian corals, covering a total area of 42.33 hectares. The sites were mainly distributed in the east of Wengya reef, Xiafeng bay, middle west of Miaowan island, Shuikeng bay, Qianchongwei bay and southeast of Miaowan island coastal waters. The Scleractinian coral species in Maowan island comprises 11 families, 23 genera, 50 species and 2 undefined species, and the dominant species were Poriteslutea, Montiporapeltiformis and Favitesabidita. The coverage ratio of the live Scleractinian coral in Miaowan island has decreased significantly, and the Scleractinian coral resources have been declined seriously. Additionally, the coverage ratio of Shuikeng bay has decreased by 43.56%, and that of Xiafeng bay and Qianchongwei bay have decreased by 20% –30%.

scleractinian coral; diversity; coverage ratio; distribution; Miaowan island

S917.4

A

1673-9159(2020)05-0043-10

10.3969/j.issn.1673-9159.2020.05.006

2020-05-08

广东省渔港建设和渔业产业发展专项 (A201708D06);广东省促进经济高质量发展专项资金(GDOE[2019]A01);深圳市科技研发资金(KJYY20180213182720347);广东省海洋经济发展专项资金(GDNRC[2020]040)

肖宝华(1978-),男,硕士,高级工程师,主要从事海洋生态学,特别是珊瑚礁生态系统方面研究。E-mail: gdouxxhpaper@126.com

廖宝林(1984-),男,硕士,高级工程师,主要从事珊瑚礁生态保护与修复工作。E-mail: liaoblemail@163.com

肖宝华,廖宝林,谢子强,等. 珠海庙湾岛海域造礁石珊瑚的分布及种类多样性[J].广东海洋大学学报,2020,40(5):43-52.

(责任编辑:刘岭)

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