江蘇啟東近岸海域大型底棲動物群落健康評價

江蘇啟東近岸海域大型底棲動物群落健康評價季曉;徐韌;劉材材;秦玉濤;袁一鳴;徐俊超;劉守?！菊亢Ｑ蟠笮偷讞珓游锬軐ψ匀缓腿藶榛顒訉?dǎo)致的水和沉積物質(zhì)量變化做出可預(yù)測的響應(yīng)，因此利用底棲生物作為海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的生物指標(biāo)和進行系統(tǒng)健康度量的生物指數(shù)已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可.AMBI指數(shù)(AZTI'sMarineBioticIndex)法、ABC(abundance/biomasscomparison)曲線法和BENTIX指數(shù)法可以有效地評價河口和近岸海域大型底棲動物群落對人為和自然擾動的響應(yīng).在2013年1、6、8、11月分別對啟東近岸海域的大型底棲生物進行了調(diào)查，對比分析了4個季節(jié)大型底棲生物種類數(shù)、優(yōu)勢種、密度和生物量的差異,并運用ABC曲線法、AMBI和BENTIX指數(shù)法評估了調(diào)查海域大型底棲動物群落的受干擾狀況.結(jié)果表明，該海域共采集大型底棲動物86種，其中優(yōu)勢類群為多毛類.群落中的優(yōu)勢種類主要為鉤蝦(Gammarussp.).調(diào)查海域年平均總生物量和豐度分別為6.92g?m-2和84.33ind-m-2,且存在季節(jié)性差異.根據(jù)ABC法、AMBI法和BENTIX指數(shù)法分析顯示絕大部分區(qū)域受到輕微程度人為的干擾，特別是夏季受到干擾程度較為強烈.研究結(jié)果表明，啟東近岸受一定程度人類活動影響.【期刊名稱】《海洋漁業(yè)》【年(卷)，期】2016(038)004【總頁數(shù)】16頁(P348-363)【關(guān)鍵詞】啟東近岸海域;大型底棲生物;群落【作者】季曉;徐韌;劉材材;秦玉濤;袁一鳴;徐俊超;劉守海【作者單位】國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心,上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;上海海洋大學(xué)，上海201306;國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海201206;國家海洋局海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，上海200090【正文語種】中文【中圖分類】S931大型底棲動物生活于海洋底層，是海洋生物的重要組成部分，對海洋生態(tài)環(huán)境物質(zhì)循環(huán)及能量流動有著重要作用。大型底棲動物運動能力較弱、地域性強，回避污染的能力差，對于環(huán)境污染具有較好的指示作用［1］。底棲動物群落結(jié)構(gòu)的組成能夠客觀反映海洋環(huán)境的特點和環(huán)境質(zhì)量狀況，是生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示生物，而底棲生物指數(shù)能夠反映這兩者之間的關(guān)系，從而對海洋生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價。然而對特定海域進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價時，采用單因子指數(shù)評價所有的生態(tài)系統(tǒng)是不現(xiàn)實的，需要對可以選擇的生物指數(shù)進行適用性評估，并進行相互校驗，校驗的目的不僅是為了選擇最合適的指數(shù)，也是為了保證不同指數(shù)評價結(jié)果的可比性和可靠性［2-10］。江蘇啟東位于長江入?？诒眰?cè)，三面環(huán)水，形似半島，是出江入海的重要門戶，是長江三角洲經(jīng)濟帶的重要組成部分。此外，啟東沿岸潮間帶還是重要的貝類、紫菜養(yǎng)殖基地，中國四大漁場之一的呂四漁場也位于啟東外海。啟東地區(qū)海岸線蜿蜒，擁有大量灘涂，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，沿海分布著眾多的工業(yè)園區(qū)。還分布著農(nóng)漁業(yè)區(qū)、港口航運區(qū)、城鎮(zhèn)用海區(qū)、旅游休閑娛樂區(qū)等，功能較復(fù)雜。隨著工農(nóng)業(yè)、港口、旅游的快速發(fā)展，人類生產(chǎn)和生活活動會導(dǎo)致大量陸源污染物排人近海，使近岸海洋環(huán)境成為受人為影響最直接和嚴(yán)重的區(qū)域，可能對啟東近岸生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的危害。針對啟東近岸生態(tài)環(huán)境問題，國內(nèi)的學(xué)者已進行了一系列調(diào)查研究［11~16］。但對于啟東海域大型底棲動物的季節(jié)變化還未見有報道。本文根據(jù)2013年1、6、8、11月（分別代表冬、春、夏、秋4季）在江蘇啟東近岸海域進行大型底棲動物調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了該海域底棲動物的群落結(jié)構(gòu)和季節(jié)變化，運用不同的指數(shù)對該海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評估，為生態(tài)資源的可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)健康提供科學(xué)依據(jù)。1.1調(diào)查區(qū)域和站位調(diào)查區(qū)域位于江蘇啟東近岸海域，調(diào)查分別于2013年1月（冬季）、6月（春季）、8月（夏季）和11月（秋季）進行環(huán)境調(diào)查，每個航次設(shè)置15個站位，站位分布見圖1。1.2采樣方法及處理大型底棲動物采樣使用面積為0.1m2的抓斗式采泥器定量取樣，每個站成功取樣2次，合并為當(dāng)站樣品，泥樣通過上層網(wǎng)孔1mm、底層網(wǎng)孔0.5mm套篩沖洗，所獲生物樣品用5%中性甲醛溶液固定，在實驗室中進行分類鑒定、個體計數(shù)以及稱重（濕重）等工作，并換算成單位面積的密度。具體操作按《海洋生態(tài)調(diào)查技術(shù)調(diào)查規(guī)程》［17］進行。1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法1.3.1優(yōu)勢度（Y）設(shè)：fi為第i個種在各樣方中出現(xiàn)頻率；ni為群落中第i個種在空間中的個體數(shù)量;N為群落中所有種的個體數(shù)總和。綜合優(yōu)勢種概念的兩個方面，得出優(yōu)勢種優(yōu)勢度（Y）的計算公式：1.3.2種類豐富度（D）、均勻度指數(shù)（J'）式中，S為種類數(shù)，ni為第i種的豐度，N為總豐度，H'為實測Shannon-Weaver多樣性指數(shù)，HMax=log2S。1.3.3多樣性指數(shù)式中，Shannon-Weaver多樣性指數(shù)，Pi為第i種的個體數(shù)（或密度）占總個體數(shù)（或密度）的比例。1.3.4豐度生物量比較法底棲生物群落健康狀況采用豐度/生物量比較曲線（abundance/biomasscomparison，簡稱ABC）［18-22］OABC曲線法用于監(jiān)測環(huán)境污染對于大型底棲動物群落的擾動。1.3.5海洋生物指數(shù)AMBI和BENTIX指數(shù)AMBI指數(shù)用于反映河口海域生態(tài)系統(tǒng)健康和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。根據(jù)底棲動物的各種不同種類對環(huán)境干擾的敏感程度不同，即由最敏感到最機會主義種，分為5個不同的類型而獲得［22］。BENTIX指數(shù)用于進行海洋生態(tài)環(huán)境狀況分級和壓力因子的環(huán)境效應(yīng)評價，用敏感物種GS和耐受物種GT相對百分比來衡量［23-25］。AMBI=［（0x%EGI）+（1.5x%EGII）+（3x%EGIII）+（4.5x%EGIV）+（6x%EGV）］BENTIX=（6x%GS+2x%GT）式中，%EGI為干擾敏感型生物的相對豐度，%EGII為干擾不敏感型生物的相對豐度，%EGIII為干擾容忍型生物的相對豐度，%EGIV為次處理類型生物（能生活在輕微環(huán)境失衡狀態(tài)下的生物）的相對豐度，％EGV為優(yōu)先處理類型生物（能生活在嚴(yán)重環(huán)境失衡狀態(tài)下的生物）的相對豐度，％GS=%EGI+%EGII,%GT=%EGIII+%EGIV+%EGV。其中，AMBI和BENTIX數(shù)值的計算使用軟件AMBI5.0進行計算，軟件以及相應(yīng)的物種分類目錄可以在AZTI網(wǎng)站（http://ambi.azti.es）免費獲得，物種的生態(tài)分組以及分組表內(nèi)未包含的大型底棲生物根據(jù)文獻規(guī)定執(zhí)行［22,25］，評價指標(biāo)見表1。2.1種類組成及優(yōu)勢種2013年啟東近岸海域調(diào)查共獲大型底棲生物86種（附錄I）。其中多毛類38種（占44%），軟體動物22種（占26%），甲殼動物16種（占19%），棘皮動物5種（占6%）,其它5種（占6%）。4個航次大型底棲動物種類數(shù)量隨時間變化明顯，春季種類數(shù)量最多，多達51種，夏季出現(xiàn)47種，秋季出現(xiàn)39種，冬季最少，共出現(xiàn)26種。從季節(jié)變化來看，春季和夏季大型底棲動物種類多于秋季和冬季。其中12種在4個航次均出現(xiàn)，占總種數(shù)的14%;44種僅在一個航次出現(xiàn)，占總種數(shù)的51%；多毛類在4個航次中均為群落中的優(yōu)勢類群，春季為23種，夏季為26種，秋季為20種，冬季為9種。各主要類群的種數(shù)在4個航次也不相同：多毛類種數(shù)為夏季〉春季〉秋季〉冬季；軟體動物種數(shù)為春季〉夏季〉冬季〉秋季；甲殼動物種數(shù)為春季〉秋季〉夏季〉冬季。4個航次中大型底棲動物優(yōu)勢種共9種（以Y>0.02計算）。群落中的優(yōu)勢種組成在不同航次間略有差別，其中鉤蝦（Gammarussp.）4個航次中均為優(yōu)勢種，且在群落中的優(yōu)勢地位較為顯著。日本角吻沙蠶（Goniadajaponica）和冠奇異稚齒蟲（Paraprionospiocristatasp.nov.）也較為常見，在3個航次中占優(yōu)勢種；不倒翁蟲（Sternaspisscutata）、絲異須蟲（Heteromastusfiliformis）、后指蟲（Laonicecirrata）為兩個航次的共有優(yōu)勢種。春季和冬季樣品中優(yōu)勢種數(shù)量較多，為6種。夏、秋兩季優(yōu)勢種種類較少。大型底棲動物優(yōu)勢種類在各航次中的優(yōu)勢種見表2。2.2生物量與豐度調(diào)查海域4個航次大型底棲動物平均總生物量為6.92g-m-2,主要類群中以軟體動物貢獻最高，達2.92g-m-2;多毛類、甲殼動物和棘皮動物貢獻依次為0.75g-m-2.0.26g-m-2和2.74g-m-2。平均總生物量季節(jié)變化明顯，秋季最高，冬季最低。主要類群的平均總生物量季節(jié)變化也不相同，多毛類夏季最高，軟體動物春季最高，甲殼動物和棘皮動物秋季最高。不同航次間或者同一航次的平均生物量值在空間分布上也存在較大差異。春季和秋季總體表現(xiàn)為離岸越遠(yuǎn)站位生物量越高；夏季生物量分布不規(guī)則；冬季生物量空間分布差異較大，但在部分區(qū)域出現(xiàn)不同程度的高值，可能與該區(qū)域進行的紫菜養(yǎng)殖有關(guān)(圖2)。調(diào)查海域四個航次大型底棲動物平均豐度為84.33ind-m-2，群落中各主要類群的平均豐度大小順序依次為：多毛類(55.54ind?m-2)>甲殼動物(13.37ind-m-2)>軟體動物(8.81ind-m-2)>棘皮動物(2.88ind?m-2)。從冬季至夏季平均豐度逐步升高，即夏季的平均豐度最高，達117.67ind-m-2;秋季次之，為86.33ind-m-2;春季為85.00ind-m-2;冬季最低，僅為48.33ind-m-2O各主要類群豐度值的航次間變化也較為明顯，多毛類各航次豐度最大，具體表現(xiàn)為：多毛類夏季最多，軟體動物和甲殼動物春季最多，棘皮動物秋季最多。不同航次或者同一航次的平均豐度在空間分布上也存在差異，整體來說春、夏、秋3個季節(jié)豐度分布散點狀分布，而冬季各站點豐度相對較低，且近岸出現(xiàn)一些高值(圖3)。2.3群落健康評估2.3.1ABC曲線根據(jù)生態(tài)演替的理論，穩(wěn)定的底棲動物群落，傾向于少量大個體，而個體小的占據(jù)數(shù)量優(yōu)勢，生物量曲線位于豐度曲線之上；當(dāng)?shù)讞珓游锶郝涫艿街械雀蓴_，大個體消失，群落為短生活史和高種群增長率的物種代替，生物量曲線和豐度曲線出現(xiàn)部分交叉或重合；當(dāng)受到嚴(yán)重擾動時，底棲動物群落由小個體種類占據(jù)優(yōu)勢，此時豐度曲線位于生物量曲線之上［25-26］。調(diào)查海域春季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖4。結(jié)果表明站位14大型底棲生物群落受到嚴(yán)重干擾；站位1豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。調(diào)查海域夏季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖5。結(jié)果表明站位2、6、9、14大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位8、15豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。調(diào)查海域秋季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖6。結(jié)果表明站位1、11、14大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位6、7、12豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。調(diào)查海域冬季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖7。結(jié)果表明站位1、2、9、12大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位3、4、10豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。2.3.2AMBI和BENTIX指數(shù)分析采用AMBI和BENTIX生物指數(shù)評價調(diào)查海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，評價結(jié)果見表3。AMBI和BENTIX指數(shù)評價結(jié)果認(rèn)為夏季2、6、7、9站位底棲生物群落受到中等程度及其以上的影響。春季15站位僅BENTIX指數(shù)顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，其它站位影響較?。幌募?、6、7、9站位AMBI指數(shù)顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，2、6、7、8、9、10,15站位BENTIX指數(shù)顯示底棲生物群落受到中等及以上程度干擾，特別是9站位重度影響，其它站位影響較小；秋季7、10、11、13、14站位BENTIX指數(shù)顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，其它站位影響較??；冬季總體受到輕微影響。調(diào)查海域不同季節(jié)受到的干擾程度相比較，夏季干擾程度最大，春季、秋季次之，冬季影響較小。3.1種類組成和優(yōu)勢種的季節(jié)變化2013年4個航次結(jié)果顯示多毛類種類數(shù)量優(yōu)勢明顯，軟體動物和甲殼動物相對較少，其它類群種類數(shù)量較少。調(diào)查共采集到大型底棲動物86種，低于王全超等［27］對煙臺近海大型底棲動物176種的研究?？赡苡捎趩|近岸海域位于長江口地區(qū)處于咸、淡水交匯處，水文和底質(zhì)環(huán)境變動復(fù)雜，加上人類活動如捕撈、養(yǎng)殖等因素影響，造成只有少數(shù)大型底棲動物種類能在河口生態(tài)系統(tǒng)生存。這是河口區(qū)大型底棲動物雖然生態(tài)類型豐富，但種類、數(shù)量卻較少的原因所在［10,28］。調(diào)查海域大型底棲動物優(yōu)勢種種類較多，不同季節(jié)間存在較大差異。春冬兩季優(yōu)勢種種類多，而夏秋兩季較少。調(diào)查海域的優(yōu)勢種組成可能與近岸紫菜養(yǎng)殖活動密切相關(guān)。調(diào)查海域紫菜養(yǎng)殖活動一般在春、冬兩季進行，該海域的紫菜養(yǎng)殖和收割活動造成一部分營養(yǎng)物質(zhì)沉降海底，為底棲生物提供充足的餌料，導(dǎo)致生物多樣性較高。春、冬季優(yōu)勢種較多，優(yōu)勢度低，夏、秋兩季個別優(yōu)勢度較高，生物群落總體穩(wěn)定，但可能受到養(yǎng)殖等人類活動的影響。3.2生物量、豐度季節(jié)變化群落中生物量和豐度的變化能夠很好地反映生物群落的變化，進而推斷環(huán)境的變化。4個季節(jié)大型底棲動物的主要類群生物量和豐度呈明顯的變化。4季之中軟體動物平均總生物量較高，春、夏、冬3季軟體動物為平均總生物量最大貢獻者，軟體動物平均總生物量分別為4.87g?m-2、2.53g-m-2.1.58g-m-2，占平均總生物量的66%、41%、63%;而秋季棘皮動物的平均總生物量為7.51g-m-2,占平均總生物量的65%，生物量貢獻率最大，其次是軟體動物，占23%;造成秋季航次平均總生物量最高的主要原因在于采集到了個體較大的紫紋芋參(Molpadiaroretzii)，對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果影響較大。4個航次中，大型底棲動物豐度表現(xiàn)一致，季節(jié)變化不明顯；多毛類豐度最高，平均豐度從高到低依次為多毛類、甲殼動物、軟體動物、棘皮動物。調(diào)查海域冬季生物量和豐度都最低，而春、夏兩季表現(xiàn)出較高的生物量和豐度，這可能源于大型底棲動物群落發(fā)生了一定程度的演替，即在于物種的生活史規(guī)律和生境條件的利用方式不同造成的。造成生物量、豐度差異的因素也可能來自于采樣區(qū)域、采樣方式以及人類活動等干擾，包括污水排放、養(yǎng)殖、淡水注入和捕撈等。而在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，春、夏兩季大型底棲生物種類、生物量相近，僅豐度有所增加，可能是源于兩次調(diào)查時間只相差兩個月，時間較為接近。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然冬季大型底棲動物優(yōu)勢種相對較多，但是種類組成、生物量、豐度等都較低，這可能與底棲動物的生活習(xí)性有關(guān)。任何生物都生存在一定的溫度范圍內(nèi)，其生長、繁殖等一切生命活動受到溫度極大地制約，由于調(diào)查冬季氣溫較低，限制了大型底棲動物的生長、繁殖等活動，導(dǎo)致冬季大型底棲動物各項指標(biāo)處于較低水平。3.3大型底棲動物多樣性不同指數(shù)評價生物指數(shù)在生態(tài)系統(tǒng)健康和環(huán)境質(zhì)量狀況評估中起著信息傳達和決策支持的作用。同時不同的評價指數(shù)在同一區(qū)域評價結(jié)果不同，原因在于海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性和人為環(huán)境壓力的影響，這使得海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價的客觀性在很大程度上依賴于生物指數(shù)的選擇；而不同指數(shù)評價結(jié)果的不一致會導(dǎo)致利益相關(guān)者和環(huán)境保護者之間的爭論［24,29-30］。ABC法、AMBI法和BENTIX法3種生物指數(shù)法對啟東海域底棲生物整體狀態(tài)評價基本一致，即調(diào)查海域受到人類活動輕微干擾或未受干擾，局部地區(qū)受到中等程度認(rèn)為干擾，個別站位受到較強的人類活動干擾。3種評價法都是建立在底棲生物群落結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的指數(shù)評價方法，但是ABC評價法依據(jù)優(yōu)勢種類生物的生存策略;而AMBI和BENTIX指數(shù)法則是建立在指示生物、文獻資料、和實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)的物種生態(tài)學(xué)分類基礎(chǔ)上的[24]，因此這些方法必須相互校準(zhǔn)。本文中，春季站位14使用ABC法評價為嚴(yán)重擾動，可能源于該站位于長江與海交接之處，受河流影響較大，導(dǎo)致生物種類僅為3種。根據(jù)曲方圓等[31]的研究表明ABC法在種類數(shù)過少的區(qū)域使用具有局限性。而AMBI和BENTIX指數(shù)法評價為輕微干擾，因此綜合分析該站位ABC法評價結(jié)果過重，綜合評價為輕微干擾。夏季站位2、6、7、8、9、10總評價為中等程度干擾，這幾個站位處于啟東養(yǎng)殖區(qū)，季節(jié)性養(yǎng)殖活動以及附近的圍海造陸、排污等人類活動也會對該區(qū)域生物造成一定的影響。特別是9站位BENTIX法評價為差，受到人類的活動相較于其他站位更為嚴(yán)重，主要原因在于此站位處于潮間帶貝類養(yǎng)殖區(qū)域。秋、冬兩季一部分站位受到近岸工程、貝類養(yǎng)殖、紫菜養(yǎng)殖等活動，受到中等程度的干擾。2013年啟東海域大型底棲動物評價結(jié)論為大部分區(qū)域受到輕微的人為活動干擾，部分海域受到中等程度人為活動干擾，少數(shù)區(qū)域受到較強程度的人為干擾。而夏季受到干擾程度比其它3個季節(jié)強烈，可能是由于夏季近岸較為頻繁的圍海、工業(yè)園等工程建設(shè)、貝類養(yǎng)殖等行為造成的?！鞠嚓P(guān)文獻】[1]PELLETIERMC,GOLDAJ,HELTSHEJF,etal.AmethodtoidentifyestuarinemacroinvertebratepollutionindicatorspeciesintheVirginianBiogeographicProvince[J].EcologicalIndicators,2010,10(10):1037-1048.[2]蔡文倩，孟偉，劉錄三，等.長江口海域底棲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價一一AMBI和M-AMBI法[J].環(huán)境科學(xué)，2013(5):1725-1734.CAIWQ,MENGW,LIULS,etal.AssessingthebenthicecologicalstatusinYangtzeRiverEstuaryusingAMBIandM-AMBI[J].EnvironmentalScience,2013(5):1725-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