蔡建堤 徐春燕 马超 刘勇 庄之栋

(福建省水产研究所,福建厦门 361013)

底拖网是目前海洋渔业生产中效益最高的渔具之一,其目的是为了捕捞更多具有经济价值的渔获物。但由于底拖网明显缺乏选择性,常常会造成大量非目标物种和经济种类幼体死亡[1]。例如在底拖网拖曳路径上,一些生物因直接接触渔具或暴露在捕食环境下而死亡[2];在作业过程中由于网板犁刹、沉纲刮割、网囊拖抹[3],会在海底犁出很深的沟壑,破坏岩石和珊瑚,搅起沉积物使底栖生物窒息,并改变海底的自然地貌[4-5],从而降低了游泳动物栖息地异质性,影响了游泳动物的生存和繁衍。底拖网对环境所造成的损害是重大的和不可逆转的[6],底拖网作业对海底的影响是公认的,对海洋生物多样性和海洋渔业经济的可持续发展具有重大威胁。

由于底拖网作业对生态系统以及生物多样性的影响,底拖网在渔业管理方面受到了相当大的关注,许多国家和地区开展了大量关于底拖网的研究工作。底拖网对游泳动物群落结构的影响仍是目前底拖网研究的主要内容,主要反映底层游泳动物种类组成和数量分布等[7-15]。在底拖网渔业中,减少拖网对海底的干扰和物理影响一直是渔业管理的优先事项。如果改变底拖网的作业水层,保持底层拖网处于离底拖曳状态,可以大大降低底拖网对底层海洋生态环境造成的破坏,保护底栖生物的生态环境。然而,将底层拖网改为离底作业方式会减少对底栖游泳动物的捕捞,从而影响拖网的捕捞量,改变渔获物结构的组成。因此,有必要开展离底拖网渔获物中游泳动物群落结构特征的专项研究,为底拖网改为离底拖作业的可行性提供依据,并有助于深入了解底拖网对底层渔业资源的影响。

目前,国内外鲜见对离底拖网渔获物组成和游泳动物群落结构的相关研究报道[7-15]。改变曳纲长度和增减浮沉力是控制拖网作业过程中网位变动的主要方法[16],而拖网网位的研究主要集中在中层拖网和中上层拖网上[16-18],控制底拖网的网位以及离底拖对渔业影响的研究国内尚未见报道。为深入研究底拖网对渔业资源的影响,探究底拖网改为离底拖网的可行性,本研究于2019年9月和2020年9月在福建海域兄弟岛渔场开展了36个网次的底拖网专项试验,通过调整拖网曳纲长度,保持底拖网作业贴底或者离底1 m的状态,以渔获物的物种组成、渔获量对数均值、优势度、多度谱、多样性等为参数,分析和比较贴底拖和离底拖的游泳动物群落结构变化,掌握底层和近底层渔业资源分布状况,从而揭示底拖网对兄弟岛渔场底层游泳动物群落结构影响,以期为底拖网的科学管理和调整近海捕捞作业结构提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

兄弟屿位于闽南渔场西部东山近海,中心地理坐标为(117°39′51.84″E,23°33′2.16″N),其附近海域的兄弟岛渔场是福建省的优良渔场,盛产各种鱼、虾、蟹、头足类等资源,是多种鱼类产卵、索饵洄游成长的必经之地。

2019年9月和2020年9月在兄弟岛渔场开展了2个航次的拖网试验,每个航次白天晚上反复试验,共设3个调查站位(见表1),每年分别在3个站位开展3次贴底拖和离底拖,共计36网次,每网拖曳时长为1 h。拖网生产有一定的随机性和偶然性,为减少底拖网作业的随机性和偶然性对游泳动物群落结构的影响,本文中所述的贴底拖渔获物为3个站位贴底拖渔获物的总和,离底拖渔获物为3个站位离底拖渔获物的总和。

调查船为“闽东渔61792”底拖网船(渔船吨位51 t,主机功率183 kW,网口宽度10.0 m,网口高度5.5 m,囊网网目1.8 cm),调查按《海洋渔业资源调查规范》(SC/T 9403—2012)进行。通过调整拖网的曳纲长度,使底拖网处于贴底或离底的状态。离底状态的控制:网位仪型号为DR-1050,固定在网具上纲中点,设定每20 s记录1次数据,即每20 s分别记录1次网具上纲中点离海面的距离;测深仪器型号为DS-1026,通过调整曳纲长度的方法使拖网处于离底1 m的状态,即水深与网位之差为6.5 m。本次调查取全部渔获物带回福建省水产研究所生态实验室进行种类鉴定和生物学测定,对每个种类分别进行称量和计数。游泳动物种类鉴定主要参考《福建鱼类志(上、下卷)》和《中国动物志(头足纲)》《中国海洋动物图集(第六册)》《南海对虾类》等文献进行。

表1 调查站位经纬度

根据《福建海域主要捕捞种类最小可捕规格名录(试行)》和《重要渔业资源品种可捕规格——海洋经济鱼类》(SC/T 9426.1—2016),确定经济种类最小可捕规格为:带鱼(Trichiurushaumela)(肛长)210 mm、蓝圆鲹(Decapterusmaruadsi)(叉长)150 mm、二长棘犁齿鲷(Evynniscardinali)(叉长)115 mm、银鲳(Pampusargenteus)(叉长)150 mm、短尾大眼鲷(Priacanthusmacracanthus)(叉长)160 mm、拥剑梭子蟹(Portunushaanii)(头胸甲宽)80 mm、长毛明对虾(Fenneropenaeuspenicillatus)(体长)100 mm。

1.2 试验方法

1.2.1 群落物种多度谱

游泳动物群落中的物种个体数为多度指标,物种个体数与该样品总个体数的比值为多度比例。将每个物种的多度指标从大到小排序,可排成一个群落物种多度谱。多度谱曲线反映群落中物种间多度的关系,曲线越陡,则物种多度分布越不均匀;曲线平缓,则物种多度分布较均匀[19-20]。

1.2.2 群落结构多样性

游泳动物群落结构的多样性分析运用下列公式[14,21]。

Shannon-Wiener种类多样性指数

(1)

(2)

(3)

(4)

式(1)～(4)中,Pi为第i种的多度比例,S为种类数,N为总尾数。

1.2.3 McNaughton种类优势度指数

D2=(N1+N2)/N

(5)

式(5)中,D2为McNaughton 种类优势度指数,N1、N2分别表示样品中数量居第1、第2位的种类的尾数,N为总尾数。

1.2.4 渔获物对数均值

(6)

式(6)中,Ci是某一品种的渔获量,N为品种数,CA为渔获物对数均值,反映资源的密度状况[7]。

2 结果和分析

2.1 种类组成

2019年9月,贴底拖的渔获物种类数比离底拖多40种,不同类群的种类数均比离底拖的多。贴底拖的渔获物种类共有101种,其中鱼类68种,虾类9种,蟹类15种,头足类5种,口足类4种;而离底拖的渔获物种类共有61种,其中鱼类40种,虾类7种,蟹类7种,头足类4种,口足类3种(见图1)。

图1 渔获物的种类组成

2020年9月,贴底拖的渔获物共有58个种类,比离底拖多23种。贴底拖的渔获物中,鱼类44种,虾类2种,蟹类4种,头足类7种,口足类1种;而离底拖的渔获物共有35种,其中鱼类27种,虾类0种,蟹类4种,头足类3种,口足类1种(见图1)。

2.2 数量分布

2019年9月,贴底拖的渔获物总数量是离底拖的3.5倍,多度指标值明显高于离底拖(见图2)。贴底拖的渔获物对数均值为5.14,大于离底拖的4.89;离底拖的渔获物优势度指数为0.45,大于贴底拖的0.34,个体数量较多的主要集中在火枪乌贼(Loligobeka)、鹿斑鲾(Leiognathusruconius)等物种。2020年9月,贴底拖的渔获物总数量是离底拖的2.3倍,多度指标值高于离底拖(见图2),渔获量对数均值(4.98)大于离底拖(4.18);离底拖的渔获物优势度指数为0.64,大于贴底拖的(0.51),个体数量较多的主要集中在二长棘犁齿鲷、鹿斑鲾。

注:纵坐标为ln(个体数量)+1,横坐标为个体数量由大到小排序。

总体上,离底拖的渔获物优势度指数为0.41,大于贴底拖的0.29,个体数量居第一、第二位的是火枪乌贼和二长棘犁齿鲷。通过对不同类群、总数量以及总体质量的比较,贴底拖的渔获物总数量和总体质量均远大于离底拖。贴底拖的渔获量对数均值比离底拖高0.36,表明贴底拖网的渔获物以底层游泳动物为主。贴底拖渔获物总数量是离底拖的3.0倍,其中虾类总数量是离底拖的16.4倍,蟹类总数量是离底拖的5.6倍,头足类总数量是离底拖的2.4倍,口足类总数量是离底拖的1.4倍。通常成体虾蟹类营底栖生活,摄食底栖生物,因此底层虾蟹类分布较多,尤其是虾类。

表2 贴底拖和离底拖作业方式中7种主要经济种类幼鱼比例

2.3 经济幼鱼比例

相比离底拖,2019年贴底拖渔获物的经济鱼类中,幼鱼的比例更高,为86.6%,数量也较多,为111尾。贴底拖的带鱼幼鱼数量是离底拖的4倍,可见贴底拖作业会对带鱼幼鱼造成较大的损害;贴底拖的渔获物中,53.8%的蓝圆鲹未达到最小可捕规格,其幼鱼数量是离底拖的2倍,说明贴底拖作业会损害蓝圆鲹幼鱼;贴底拖的渔获物中,79.3%的二长棘犁齿鲷未达到最小可捕规格,说明绝大部分的二长棘犁齿鲷分布于底层水域,因此贴底拖作业对二长棘犁齿鲷幼鱼的损害巨大;在2019年贴底拖和离底拖的渔获物中,银鲳的个体均较大,银鲳幼鱼的比例未超过规定最小可捕规格的幼鱼的比例(10%);短尾大眼鲷渔获个体仅有1尾,未达到可捕规格;贴底拖长毛明对虾的种群数量是离底拖的5倍,幼虾仅出现在离底拖的渔获物中,说明个体较大的长毛明对虾喜欢栖息于底层;贴底拖和离底拖的拥剑梭子蟹幼蟹的比例超过70.0%,远远超过规定最小可捕规格的比例,可见拖网作业对拥剑梭子蟹幼蟹资源破坏强度巨大。

2020年的经济鱼类中,带鱼幼鱼仅出现在贴底拖的渔获物中,且幼鱼的比例高达32.9%,而离底拖渔获物中没有出现带鱼幼鱼;蓝圆鲹幼鱼也仅在贴底拖的渔获物中出现,幼鱼的比例高达64.3%,因此说明,带鱼幼鱼和蓝圆鲹幼鱼的损害均是由贴底层拖网造成的;二长棘犁齿鲷幼鱼也仅在贴底拖的渔获物中出现,其中48.8%的个体未达到最小可捕规格,可见贴底拖网对二长棘犁齿鲷幼鱼损害最为严重。在贴底拖和离底拖的渔获物中,银鲳个体数量较少,仅有4尾,其个体较大,均已达到可捕规格。贴底拖和离底拖渔获物中100.0%的短尾大眼鲷个体未达到最小可捕规格;33.3%的拥剑梭子蟹未达到最小可捕规格,幼蟹通常仅在底层有分布,因此贴底拖更易对拥剑梭子蟹幼蟹造成损害(见表2)。

2.4 游泳动物群落结构

2019年9月,离底拖的渔获物种类多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度多样性指数分别为2.58、0.63、8.77和0.59,贴底拖的渔获物种类多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度多样性指数分别为3.18、0.69、12.28和0.71,可见贴底拖的渔获物多样性明显更为丰富,优势种分布更均匀。离底拖的渔获物多度谱曲线陡度较大,多度分布更不均匀;而贴底拖的渔获物多度谱曲线前面部分变化较小,优势种多度分布较均匀。

2020年9月,离底拖的渔获物多样性指数、均匀度指数、种类丰富度指数和优势度多样性指数分别为2.01、0.57、5.30和0.57,贴底拖的渔获物种类多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度多样性指数分别为2.43、0.60、7.88和0.59,可见贴底拖的渔获物多样性更为丰富,优势种的分布更为均匀。

总体上,离底拖的渔获物多度谱曲线陡度较大,多度分布更不均匀,而贴底拖的渔获物多度谱曲线前面部分变化较小,优势种多度分布较均匀。

3 讨论

3.1 群体组成

本研究共获得游泳动物15目37科51属67种,其中贴底拖的物种总数为126种(2019年101种,2020年58种),离底拖的物种总数为79种(2019年61种,2020年35种)。这一结果表明,在研究海域,栖息于底层的种类较多。由于大部分虾类和蟹类更喜欢生活在底层,因此贴底拖渔获物中虾类、蟹类的总数量分别是离底拖的16.4、5.6倍。而在两种拖网方式的渔获物中,个体数量占比1%以上的鱼类、头足类种类数相当,这可能与不同类群游泳动物的活动能力不同有关。刘勇等[22]认为,甲壳类活动能力差,处于海洋最底水层,头足类活动能力较强,能活跃于多个水层,而鱼类活动能力最强,能长期持续在多个水层之间游动。

贴底拖总渔获物的个体数量是离底拖的近3倍,可见兄弟岛渔场底拖网的捕捞对象以底层游泳动物为主。因此,将底层拖网改为离底拖网将对底拖网的捕捞效益产生较大影响。只有在近底层渔业资源比较丰富的海区,离底拖才能兼具社会效益和捕捞效益。如在南海部分地区的底拖网渔业中,捕捞对象发生了很大变化,底层鱼类逐步减少,近底层鱼类有所增加[1]。因此,在南海部分地区,可以通过调整底层拖网处于离底状态的作业方式,减轻贴底拖网对南海渔业资源的捕捞压力,提高对近底层鱼类的捕捞效果[1],从而提高离底拖的经济效益。底拖网作业的贴底程度会对渔获量造成一定影响[23],表明游泳动物在近底层垂直空间上可能具有不同的群落结构特征。通过比较不同的底拖网贴底程度可以揭示不同种类底栖生物的生活习性,为底拖网研究和管理提供更有价值的参考资料。然而,如何精确地保持底拖网离底的距离及评估拖网对海底的干扰和物理影响仍有待进一步调查和研究。

本研究从类群结构组成上看,贴底拖网渔获游泳动物种类有126种,其中鱼类88种,占69.8%,甲壳类29种,占23.1%,头足类9种,占7.1%;贴底拖网渔获游泳动物种类有79种,其中鱼类54种,占68.4%,甲壳类19种,占24.0%,头足类6种,占7.6%。贴底程度影响渔获游泳动物种类的组成,而不同类群的占比似乎不受影响。底层和近底层的游泳动物类群比例和结构组成相近,而贴底拖网的物种数和个体数要高于离底拖,导致底层和近底层游泳动物的组成存在一定差异。究其原因,可能是底层和近底层物种发生了一定程度的迁移和交换,使得物种类群组成相近,但底层有更多的饵料生物,因而底层游泳动物的种类数和个体数量要高于近底层。刘勇等[20]认为,鱼类、甲壳类、头足类这3类生物之间的比例关系,可能是3类生物相互竞争、相互适应、长期演化的结果。

3.2 幼鱼比例

底拖网的过度捕捞使海洋生物种群结构中位于较低营养级的鱼类生物的比例增加,群体结构发生了变化[7]。贴底拖渔获物以小型的鹿斑鲾、火枪乌贼和小个体的二长棘犁齿鲷为主,生命周期长、营养级高的鲆鲽类、鳎类、鲨类、鱼工鳐类、鲷类等种类数和种群数量则较少,且主要经济种类带鱼、银鲳等的渔获比例也明显较低,渔获物种类呈现小型化、低龄化、低质化的特点。樊伟等[7]也认为,由于拖网过度捕捞使东海海洋食物网逐步降低、海洋生态系统趋于恶化。贴底拖渔获物中未达到最小可捕规格的经济幼鱼的比例很大,除了银鲳和长毛明对虾个体较大外,短尾大眼鲷均为幼鱼,100.0%的个体未达到可捕规格,带鱼、蓝圆鲹、二长棘犁齿鲷和拥剑梭子蟹的幼鱼比例也均大于最小可捕规定的幼鱼比例。底拖网无疑是对幼鱼资源破坏强度最大的作业方式[1],对渔业资源的繁殖有很大影响,必须采取有效的管理措施,以利于渔业资源保护。按照《福建海域主要捕捞种类最小可捕规格名录(试行)》规定,“在捕捞作业的渔获品种中未达到最小可捕规格的幼鱼超过20%,应转移渔场作业”,表明本研究区域不适合开展拖网捕捞活动。

3.3 底拖网对物种多样性的影响

物种多样性指数是度量生物多样性高低及空间分布特征的数值指标,被广泛应用于群落结构变化等研究中[24-25]。多样性指数H′与水深、底温、底盐等有关[26-32]。本研究区域的主要环境要素基本一致,但贴底拖和离底拖的游泳动物多样性指数H′存在较大的差别,说明底拖网作业的近底程度对物种多样性有较大影响。贴底拖的游泳动物优势度指数为0.43,50%以上的种群数量集中在6个种[火枪乌贼、二长棘犁齿鲷、鹰爪虾(Trachypenaeuscurvirostris)、鹿斑鲾、七星底灯鱼(Benthosemaprerotum)和带鱼],优势种较分散,Shannon-Wiener种类多样性指数为2.81,说明物种较丰富;而离底拖的游泳动物优势度指数为0.55,50%以上的种群数量集中在3个种(火枪乌贼、二长棘犁齿鲷、鹿斑鲾),优势种相对更为集中,Shannon-Wiener种类多样性指数为2.30,说明物种数和总尾数较少。可见,优势种在数量上的优势程度会对游泳动物群落结构产生影响,在一定程度上决定物种的多样性[32]。优势度指数与多样性指数的关系为:

D2=1.13-0.25H′,F=173.85,R=0.987,

N=12

(7)

式(7)中,D2为优势度指数,H′为Shannon-Wiener种类多样性指数,R为回归系数,F为F检验,N为样本数。上式说明优势度与多样性指数成反比关系,多样性指数减少值为优势度指数增加值的4倍,即随着优势度指数增加,将导致生物多样性的快速下降。蔡建堤等[33]的研究也说明优势种所占资源比例的大小势必影响其他物种的多度分布,改变物种多度分布格局。贴底拖造成数量占优的生物群体大量损失,优势种优势地位下降,小个体生物则进一步增多[8,12]。