海南省东方市墩头湾和鱼鳞洲珊瑚礁健康评价
郁强, 邱立国, 蔡文启, 梁梅, 吴钟解, 李元超     
海南省海洋与渔业科学院, 海南海口 570125
摘要: 为了解海南省东方市墩头湾海域与鱼鳞洲海域的石珊瑚资源及其生态环境状况,本研究于2023年10月采用边界摸查、样带法、样方法及水下影像分析相结合的技术手段,对两片海域的海洋环境及石珊瑚群落(石珊瑚覆盖率、补充量、组成结构、底栖动物密度等)展开调查,并对其珊瑚礁生态系统健康(Ecosystem health)状况进行综合评价。结果表明:两片海域海水水质总体达到Ⅱ类及以上标准,其中墩头湾海域悬浮物和叶绿素a含量均低于鱼鳞洲海域;墩头湾海域石珊瑚覆盖率达66.5%,而鱼鳞洲海域砂和淤泥比例较大,石珊瑚覆盖率不足45.0%。本次调查共观察到石珊瑚10科18属39种,墩头湾海域和鱼鳞洲海域石珊瑚覆盖率分别为12.08%和9.25%;Shannon多样性指数分别为3.21和2.83,Pielou均匀度指数分别为0.96和0.87;石珊瑚补充量分别为0.43 ind./m2和0.07 ind./m2。墩头湾海域和鱼鳞洲海域珊瑚礁生态健康指数分别为52和45, 均处于亚健康状态,墩头湾海域整体状况优于鱼鳞洲海域。综上,墩头湾海域珊瑚礁生态系统稳定性和恢复潜力相对较高,鱼鳞洲海域珊瑚礁生态系统对人为干扰更为敏感。建议加强长期监测,通过石珊瑚移植、人工鱼礁建设、底质环境改善等措施,因地制宜推进珊瑚礁保护管理与人工修复,以促进区域珊瑚礁生态系统的持续恢复与健康发展。
关键词: 珊瑚礁生态系统    石珊瑚    海洋环境    生态资源    健康评价    
Health Assessment of Coral Reefs in Duntouwan and Yulinzhou, Dongfang City, Hainan Province
YU Qiang, QIU Liguo, CAI Wenqi, LIANG Mei, WU Zhongjie, LI Yuanchao     
Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences, Haikou, Hainan, 570125, China
Abstract: To understand the status of Scleractinian coral resources and their ecological environment in the waters of Duntouwan and Yulinzhou, Dongfang City, Hainan Province, this study conducted a survey in October 2023. A combination of technical methods, including boundary reconnaissance, transect method, quadrat method, and underwater image analysis, was used to investigate the marine environment and Scleractinian coral communities (Scleractinian coral coverage, recruitment, composition and structure, benthic organism density, etc.) in the two sea areas. A comprehensive assessment was also carried out on the ecosystem health of coral reefs. The results showed that the seawater quality of the two sea areas generally reached Class Ⅱ and above standards. The contents of suspended solids and chlorophyll-a in the Duntouwan sea area were both lower than those in the Yulinzhou sea area. The coverage rate of Scleractinian corals in the Duntouwan sea area reached 66.5%, while the coverage rate of Scleractinian corals in Yulinzhou was less than 45.0% due to the large proportion of sand and silt. A total of 39 Scleractinia corals species belonging to 18 genera and 10 families were observed in this survey. The coverage rates of Scleractinia corals in Duntouwan and Yulinzhou were 12.08% and 9.25%, respectively. The Shannon diversity index was 3.21 and 2.83, and the Pielou evenness index was 0.96 and 0.87, respectively. The recruitment rate of Scleractinia corals was 0.43 ind./m2 and 0.07 ind./m2, respectively. The health index of coral reef ecosystem in the Duntouwan and the Yulinzhou were 52 and 45, respectively, both of which were in sub-health state, but the overall condition of the Duntouwan was better than that of the Yulinzhou. In summary, the stability and restoration potential of the ecosystem in the Duntouwan are relatively high, and the coral reef ecosystem in the Yulinzhou sea area is more sensitive to human disturbance. It is suggested to strengthen long-term monitoring, promote coral reef protection management and artificial restoration according to local conditions through measures such as Scleractinian coral transplantation, artificial reef construction and improvement of sediment environment, so as to promote the sustainable recovery and healthy development of regional coral reef ecosystem.
Key words: coral reef ecosystem    Scleractinia corals    marine environment    ecological resources    health assessment    

珊瑚礁是热带和亚热带海洋中生物多样性极为丰富且经济价值极高的生态系统之一[1]。它们不仅为众多海洋生物提供栖息地和繁殖场所,还能充当海岸天然屏障以减缓侵蚀和风暴潮影响,并通过渔业、旅游业及生物医药等途径为人类提供重要物资[2]。然而,近几十年来,全世界的珊瑚礁都面临着各种威胁,包括全球变暖、海平面升高、地震、海啸等环境压力[3]以及沿海开发、海洋污染、过度捕捞、破坏性捕捞等人为干扰[4]。经调查统计,在过去的三四十年中,全球热带珊瑚礁平均覆盖率下降50%—75%[5-6];而中国南海珊瑚礁的退化程度尤为严重,近岸珊瑚礁覆盖率在过去30年间下降超过80%,南海离岸区域的珊瑚礁覆盖率也从60%锐减至20%左右[7-9]。因此,关于珊瑚礁生态系统的健康评价已成为现阶段海洋生态环境领域的研究热点之一[10-11]

生态系统健康(Ecosystem health)是一个面向管理目标的综合性概念,强调生态系统在外界干扰与压力下维持其关键结构与功能并保持自我调节与恢复的能力,其内涵通常可概括为“活力-组织-恢复力”(Vigor-Organization-Resilience, VOR)等多维属性框架[12-14]。在该理论视角下,珊瑚礁健康评估普遍采用多指标集成思路,围绕“结构—功能—韧性/风险”对珊瑚礁健康状态进行综合判定:国外较为成熟的评估体系通常以石珊瑚群落特征(如活珊瑚覆盖率、群落结构与空间分布格局)、关键海洋环境因子、底栖生物组成(含肉质大型藻类)以及珊瑚礁鱼类群落等为核心指标,以刻画珊瑚礁生态系统整体状况及其变化趋势[15-17]。相较之下,国内珊瑚礁生态系统健康评价更强调与近岸生态环境管理目标的衔接,通常以《近岸海洋生态健康评价指南》(GB/T 42631—2023)[18]为依据,从水环境、栖息地与生物群落3个维度对海域尺度的珊瑚礁生境条件及石珊瑚健康状况开展综合评价,从而提升评价结果的规范性与可比性。基于上述考虑,本研究采用《近岸海洋生态健康评价指南》(GB/T 42631—2023)[18]构建研究区珊瑚礁生态系统健康评价指标体系与分级判定方法,并据此开展综合评价与结果解释。

近年来,已有学者相继对海南省不同海域的珊瑚礁进行调查与评价。例如,吴钟解团队[19]于2012年对文昌市七洲列岛珊瑚礁开展调查并认为其生态系统处于健康状态;李元超团队[20]于2018年对儋州市大铲礁的健康状况进行评价,认为其总体良好,但呈下降趋势;郎尚昆等[21]于2020年对文昌市珊瑚礁生态系统进行调查,结果显示其整体健康状况较差。此外,有研究报道东方市近岸部分区域活珊瑚平均覆盖率近年由约18%下降至约8%[22],但尚缺乏基于统一框架的生态健康等级判定与驱动机制解析。因此,本研究于2023年10月对海南省东方市墩头湾海域和鱼鳞洲海域的海洋环境条件与珊瑚礁生态系统资源开展现场调查,综合评估两片海域珊瑚礁生态健康状况,识别主要影响因素,并提出针对性的保护与管理建议,以期为该市的珊瑚礁生态系统保护与修复提供数据支撑与科学依据。

1 材料与方法 1.1 研究区域及调查站位

2023年10月,本研究分别在海南省东方市墩头湾海域和鱼鳞洲海域进行海洋环境和珊瑚礁资源调查。调查站位根据《海岸带生态系统现状调查与评估技术导则  第5部分:珊瑚礁》(HY/T 0460.5—2024)[23]和《珊瑚礁生态修复监测和效果评估技术指南》(GB/T 45025—2024)[24]布设。调查分两个阶段进行,第一阶段调查海洋环境,两片海域共布设2个站位(S1、S2);第二阶段对珊瑚密集分布区进行定量调查,每个海域各布设4个站位(图 1)。

图 1 调查站位 Fig.1 Survey stations

1.2 调查方法 1.2.1 海洋环境调查

海洋环境主要包括海水水质[pH值、盐度、溶解氧(DO)、无机氮(TIN)、活性磷酸盐(DIP)、悬浮物、化学需氧量(COD)、石油类、叶绿素a]、水文气象(水温、水深)、基质等要素。基质调查按照《海洋调查规范》(GB/T 12763—2007)[25]的要求进行,其余要素按照《海洋监测规范》(GB 17378—2007)[26],分别使用不同仪器进行分析:pH值使用台式pH计(FE28,瑞士METTLER TOLEDO公司),盐度使用盐度计(SYA2-2,国家海洋技术中心),DO、COD使用连续数字滴定仪(Continuous E,德国VITLAB GMBH公司),TIN、DIP、石油类、叶绿素a使用紫外-可见分光光度计(T6新世纪,北京普析通用仪器有限责任公司),悬浮物使用电子天平(XS205DU,瑞士METTLER TOLEDO公司)。样品采集按照《海洋监测规范》(GB 17378—2007)[26]的要求进行。

1.2.2 珊瑚礁生态调查

按照《海岸带生态系统现状调查与评估技术导则  第5部分:珊瑚礁》(HY/T 0460.5—2024)[23],采用断面监测法对珊瑚礁展开生态调查,以水下摄像和照相方式为主,现场调查记录方式为辅。根据每个站位的水深布设2条样带,每条样带(50 m)平行于岸线,由两名专业潜水员沿着50 m断面样带同步缓慢前进,使用水下摄像机拍摄,过程中记录珊瑚群落资源(包括海星、海参、双壳类动物等),并单独记录敌害生物(长棘海星Acanthaster planci和核果螺Drupa morum),之后回实验室进行影像判读。同时在调查断面的两侧各2—5 m范围内随机放置10个50 cm×50 cm样框,避免重叠或人为放在沙、石珊瑚、藻类或其他生物较多的区域内,拍摄样框照片,拍摄藻类和小个体石珊瑚照片,判读样框内大型藻类的种类、覆盖率和高度;判读样框内是否有不大于2 cm的石珊瑚幼体,计算石珊瑚补充量,单位为ind./m2

1.3 数据分析与评价 1.3.1 海洋环境评价

根据水质调查结果,参照《海水水质标准》(GB 3097—1997)[27]进行评价。

1.3.2 珊瑚群落特征分析

通过水下影像调查,判读样带皮尺各10 cm刻度点正下方的石珊瑚及其补充量、软珊瑚、死珊瑚、大型藻类以及基质(礁石、岩石、沙、淤泥)等的分布状况,计算各类型的覆盖率,并对样带上的各种珊瑚种类进行鉴定。

室内样线判读后,计算物种优势度指数(Y)、群落Shannon多样性指数(H′)以及Pielou均匀度指数(J′)[28],公式分别为

$ Y=\frac{n_i}{N} \times f_i, $ (1)
$ H^{\prime}=-\sum\limits_{i=1}^n \frac{n_i}{N} \log _2 \frac{n_i}{N}, $ (2)
$ J^{\prime}=\frac{H^{\prime}}{\log _2 S}, $ (3)

式中,ni为第i种石珊瑚的覆盖率,N为石珊瑚总覆盖率,fi为第i种石珊瑚在各站位的出现频率,S为石珊瑚种类数。根据优势度指数确定区域范围内的优势种[29]

1.3.3 珊瑚礁生态系统评价

采用珊瑚礁生态健康指数(CEHindex)[18]对珊瑚礁生态系统进行评价,计算公式如下:

$ \mathrm{CEH}_{\text {index }}=W_{\text {index }}+E_{\text {index }}+B_{\text {index }}, $ (4)

式中,Windex为水环境健康指数,Eindex为栖息地健康指数,Bindex为生物群落健康指数。CEHindex≥80,表明珊瑚礁生态系统处于健康状态;45≤CEHindex < 80,表明处于亚健康状态;CEHindex < 45,表明处于不健康状态。

2 结果与分析 2.1 水环境 2.1.1 海水水质特征

墩头湾海域和鱼鳞洲海域海水水质评估结果见表 1。两片海域海水pH值、DO、COD、TIN、DIP、石油类均符合Ⅰ类海水水质标准,而悬浮物浓度均大于10 mg/L,符合Ⅱ类水质标准。鱼鳞洲海域叶绿素a含量略高于墩头湾海域,两片海域盐度分别为33.864和33.175,在石珊瑚的生长适宜范围内[30]

表 1 调查海域海水水质评估结果 Table 1 Assessment results of seawater quality in the survey sea areas
项目
Item
盐度
Salinity
pH值
pH value
溶解氧/ (mg/L)
DO/(mg/L)
化学需氧量/ (mg/L)
COD/(mg/L)
无机氮/ (mg/L)
TIN/(mg/L)
活性磷酸盐/ (mg/L)
DIP/(mg/L)
叶绿素a/ (μg/L)
Chlorophyll a/ (μg/L)
石油类/ (mg/L)
Petroleum/ (mg/L)
悬浮物/ (mg/L)
Suspended solids/(mg/L)
Average of Duntouwan 33.175±0.11 8.160±0.08 6.990±0.36 0.815±0.28 0.045±0.12 0.002±0.01 1.020±0.22 0.028±0.01 13.700±1.86
Average of Yulinzhou 33.864±0.08 8.140±0.11 6.050±0.21 1.280±0.16 0.046±0.16 0.002±0.01 2.490±0.34 0.028±0.01 15.000±1.65
Evaluation result ClassⅠ ClassⅠ ClassⅠ ClassⅠ ClassⅠ ClassⅠ ClassⅡ

2.1.2 底质类型

调查结果显示(图 2),墩头湾海域除D1站位砂底质占比为100%外,其余站位的礁石覆盖率在81.0%—95.0%之间,D1站位和D2站位之间砂与礁石相互交错。在D4站位,越靠近岸边砂底质越多。鱼鳞洲海域Y5、Y6、Y7站位的礁石覆盖率在45.9%—68.8%之间,从Y7站位开始发现有淤泥底质,到Y8站位淤泥底质接近80%。鱼鳞洲海域4个站位,离岸边越远淤泥底质越多。

图 2 调查海域各站位底质类型占比 Fig.2 Proportion of substrate types at each station in the survey sea areas

2.2 石珊瑚群落特征 2.2.1 种类组成

调查海域石珊瑚种类见表 2,两片海域共发现石珊瑚10科18属39种。

表 2 调查海域石珊瑚种类名录 Table 2 Scleractinia coral species in the survey sea areas
序号
No.

Family

Genus

Species
墩头湾
Duntouwan
鱼鳞洲
Yulinzhou
1 Acroporidae Acropora Acropora hyacinthus +
2 A.intermedia +
3 A.pruinoso +
4 A.yongei +
5 A.millepora +
6 Merulinidae Dipsastraea Dipsastraea speciosa +
7 D.favus +
8 D.matthaii +
9 D.lizardensis +
10 Favites Favites abdita + +
11 F.pentagona + +
12 F.flexuosa + +
13 F.complanata +
14 Cyphastrea Cyphastrea serailia +
15 C.japonica +
16 Platygyra Platygyra carnosus +
17 P.daedalea + +
18 P.crosslandi + +
19 P.sinensis +
20 P.lamellina +
21 Goniastrea Goniastrea retiformis +
22 G.pectinata +
23 G.aspera +
24 Hydnophora Hydnophora exesa +
25 Coelastrea Coelastrea aspera +
26 Agariciidae Pavona Pavona decussata + +
27 Poritidae Porites Porites lutea + +
28 P.pukoensis + +
29 Goniopora Gonipora columna + +
30 G.djiboutiensi + +
31 G.lobata + +
32 Bernardpora Bernardpora stutchburyi + +
33 Euphylliidae Galaxea Galaxea fascicularis + +
34 Psammocoridae Psammocora Psammocora contigua +
35 Dendrophylliidae Turbinaria Turbinaria peltata + +
36 T.frondens + +
37 Plesiastreidae Plesiastrea Plesiastrea versipora +
38 Diploastraeidae Diploastrea Diploastrea heliopora +
39 Lobophylliidae Acanthastrea Acanthastrea hemprichii +
Note: “+” indicates that the species has been observed.

墩头湾海域石珊瑚8科14属28种。裸肋珊瑚科Merulinidae种类最多,有6属15种;其次为滨珊瑚科Poritidae,有3属6种;其他科均在2种(含)以下。其中鹿角珊瑚属Acropora占比小于5%,滨珊瑚属Porites、角孔珊瑚属Goniopora、盔形珊瑚属Galaxea占比在5%—20%之间。斯氏伯孔珊瑚Bernardpora stutchburyi优势度最高(0.49),且4个站位皆有分布,其余主要优势种还包括秘密角蜂巢珊瑚Favites abdita(0.38)、精巧扁脑珊瑚Platygyra daedalea(0.35)、澄黄滨珊瑚Porites lutea(0.28)、丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis(0.17)、黄癣盘星珊瑚Dipsastraea favus(0.16)、团块角孔珊瑚Goniopora lobata(0.13)等。

鱼鳞洲海域石珊瑚9科18属26种。裸肋珊瑚科种类最多,有6属10种。其中鹿角珊瑚属占比小于5%,滨珊瑚属、角孔珊瑚属、盔形珊瑚属占比在5%—20%之间。团块角孔珊瑚优势度最高(0.31),其余主要优势种还包括大角孔珊瑚G.djiboutiensi(0.19)、柱状角孔珊瑚G.columna(0.17)、斯氏伯孔珊瑚(0.17)、秘密角蜂巢珊瑚(0.13)、交替扁脑珊瑚Platygyra crosslandi(0.11)、丛生盔形珊瑚(0.10)等。

2.2.2 覆盖率、补充量及白化率

调查海域各站位石珊瑚覆盖率、补充量和白化率见图 3。墩头湾海域的平均石珊瑚覆盖率为12.08%,各站点的石珊瑚覆盖率在2.00%—21.67%之间,软珊瑚覆盖率均为0.00%,平均石珊瑚补充量为0.43 ind./m2。D1站位石珊瑚覆盖率仅为2.00%,石珊瑚补充量为0.20 ind./m2;D2、D3站位的石珊瑚覆盖率均高于15%;D4站位的石珊瑚覆盖率为8.33%,石珊瑚补充量为0.73 ind./m2,珊瑚多呈零星点状分布。墩头湾海域未发现石珊瑚白化现象,也未发现核果螺和长棘海星。

图 3 调查海域各站位石珊瑚覆盖率、补充量和白化率 Fig.3 Coverage, recruitment rate and bleaching rate of Scleractinia corals at each station in the survey sea areas

鱼鳞洲海域的平均石珊瑚覆盖率为9.25%,各站位的石珊瑚覆盖率在0.60%—17.55%之间,软珊瑚平均覆盖率为0.14%,平均石珊瑚补充量为0.22 ind./m2。Y8站位的石珊瑚覆盖率仅为0.60%;Y5站位发现少量柳珊瑚Menella sp.;Y6、Y7站位石珊瑚分布较为集中,石珊瑚覆盖率分别为13.73%和17.55%。鱼鳞洲4个站位的石珊瑚补充量为0.01—0.55 ind./m2,补充量处于较低水平。4个站位都出现了不同程度的石珊瑚白化现象,平均白化率为1.01%,Y6、Y7站位石珊瑚白化率分别高达1.25%和1.75%,未发现核果螺和长棘海星。

2.2.3 多样性指数

图 4显示,不同调查站位石珊瑚群落的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数存在一定差异。总体来看,墩头湾海域各站位的多样性和均匀度整体高于鱼鳞洲海域。各站位中,D2站的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数均为最高,分别为3.98和0.83;Y8站最低,分别为1.92和0.41。其余站位的Shannon多样性指数介于2.50—3.60之间,Pielou均匀度指数介于0.53—0.76之间,表明不同站位之间石珊瑚群落物种组成及个体分配均匀程度存在空间差异。

图 4 调查海域各站位Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数 Fig.4 Shannon diversity index and Pielou evenness index at each station in the survey sea areas

从海域整体水平看,墩头湾海域平均石珊瑚覆盖率为12.08%,记录石珊瑚28种,Shannon多样性指数为3.21,Pielou均匀度指数为0.96;鱼鳞洲海域平均石珊瑚覆盖率为9.25%,记录石珊瑚26种,Shannon多样性指数为2.83,Pielou均匀度指数为0.87。总体上,墩头湾海域上述指标均高于鱼鳞洲海域,说明其石珊瑚群落结构更丰富,物种分布也更均匀。

2.3 大型藻类及大型底栖动物

墩头湾海域大型藻类较少,平均覆盖率仅为0.91%。只在D3站位见到少许藻类(图 5),种类主要是齿形蕨藻Caulerpa serrulata、总状蕨藻Caulerpa racemosa、细基江蓠Gracilaria tenuistipitata、乳节藻Galaxaura sp.、团扇藻Padina sp.、仙掌藻Halimeda opuntia、羽毛藻Caulerpa sp.等。大型底栖动物仅发现牡蛎科Ostreidae动物。珊瑚礁鱼类密度低于0.1 ind./m2

图 5 调查海域各站位大型藻类覆盖率 Fig.5 Coverage of macroalgae at each station in the survey sea area

鱼鳞洲海域大型藻类平均覆盖率为4.58%。藻类主要集中在Y6、Y7站位,覆盖率分别为3.10%、15.20%(图 5)。主要藻类为羽毛藻、仙掌藻、长茎葡萄蕨藻Caulerpa lentillifera、马尾藻Scagassum sp.等,其中Y7站位发现大量马尾藻。大型底栖动物相对较少,仅发现少量方柱翼手参Colochirus quadrangularis,以及海百合纲Crinoidea、牡蛎科动物。珊瑚礁鱼类密度低于0.1 ind./m2

2.4 珊瑚礁生态系统健康评价

珊瑚礁生态系统健康评价结果见表 3。墩头湾海域和鱼鳞洲海域的珊瑚礁生态健康指数分别为52和45,均处于亚健康状态。

表 3 珊瑚礁生态系统健康评价结果 Table 3 Ecosystem health assessment results of coral reef
海域
Sea area
水环境健康指数
Water environment health index
栖息地健康指数
Habitat health index
生物群落健康指数
Biological community health index
珊瑚礁生态健康指数
Coral reef ecological health index
健康状况
Health status
Duntouwan 9 26 17 52 Sub-health
Yulinzhou 8 20 17 45 Sub-health

3 讨论 3.1 海洋环境现状

从海洋环境调查结果看,墩头湾海域与鱼鳞洲海域的pH值、DO、COD、TIN、DIP及石油类均达到Ⅰ类海水水质标准,整体水环境较好。与海南省其他珊瑚礁区相比,这一“多数理化因子满足Ⅰ类”的特征与离岸、受扰动较弱的海南省文昌市七洲列岛[19]相近(其水环境评价亦指向较好的水环境状态),而在部分近岸岸礁如三亚市鹿回头则记录到营养盐在某些年份显著升高的现象[31],提示近岸珊瑚礁对陆源输入与局地扰动更敏感。需要强调的是,两片海域的限制性因子更集中在悬浮物与藻类相关指标:墩头湾海域悬浮物浓度低于鱼鳞洲海域,但两者均超过Ⅰ类限值对应的阈值区间从而落入Ⅱ类阈值区间,而悬浮颗粒物可通过增强光衰减、降低水体透明度与沉积物覆盖度等途径抑制珊瑚共生藻的光合作用并干扰石珊瑚代谢,进而加速礁体退化[32-36];类似地,红塘湾相关研究也指出尽管水环境综合评价可达“健康”,但悬浮物与叶绿素a偏高会显著拉低赋值,并通过“遮光—沉积覆盖”机制影响石珊瑚生长并加重白化/病害风险[37]。两片海域叶绿素a含量均处于贫营养水平[38],但鱼鳞洲海域叶绿素a含量明显高于墩头湾海域,且该海域的COD也更高,两者变化趋势一致,指向更高的有机物负荷与潜在的人为扰动输入;若叶绿素a含量持续升高,将增加石珊瑚的白化风险[39-41]。藻类分布进一步印证了这一差异:墩头湾海域仅在D3站位出现低覆盖率大型藻类(3.64%),而鱼鳞洲海域Y6、Y7站位藻类扩张显著,Y7站位藻类覆盖率高达15.20%,表明富营养化与藻类竞争已对珊瑚生境构成压力。由于石珊瑚与大型藻类在礁体中呈竞争—替代关系,当植食者不足或干扰强度增加时,生态系统极易发生从石珊瑚主导向藻类主导的生态相变[42-43],因此这一指标在未来的调查中需要引起重视。

作为石珊瑚附着与生长的基础载体,底质的组成特征与结构属性构成了珊瑚礁生态系统形成与维持的基本框架[44]。研究表明,珊瑚礁区的底质组成在很大程度上影响石珊瑚的生长分布和幼虫补充,并且不同底质对石珊瑚生长的影响是不相同的[45]。《加勒比海鹿角珊瑚属修复指南》也指出,珊瑚移植恢复区的选址主要考虑拟修复区野生种群的存在,以及适宜的水质、水深、底质类型4个方面[46]。墩头湾海域底质类型以礁石和砂为主,该区域底质中60%以上为礁石,是石珊瑚附着生长的理想场所。而鱼鳞洲海域调查站位中发现大量砂和淤泥,礁石底质不足45%,不是石珊瑚生长的理想场所[38]。早在1972年,Harrigan[47]发现石珊瑚不会附着在淤泥覆盖的底质上。类似地,1983—2002年,黎广钊等[48]对涠洲岛珊瑚礁区进行了调查研究,发现礁石底质上石珊瑚大量生长,砾石和砂底质上石珊瑚分布稀疏,而沙泥质以及泥质基底几乎没有石珊瑚生长。2015年,Polónia等[49]研究印度尼西亚斯佩蒙德群岛珊瑚礁生物多样性与底质、水质的关系,证实砾石和沙越多,石珊瑚覆盖率越少,石珊瑚种类也越单一。其根本原因是砾石和沙易受涌浪席卷而对石珊瑚产生机械损伤,或覆盖于石珊瑚表面,影响其共生藻光合作用,严重的会导致其窒息死亡[50]

3.2 石珊瑚现状

2009年调查发现,墩头湾海域石珊瑚8科12属16种,石珊瑚覆盖率为18.17%[22]。2020年,东方市八所港附近海域的珊瑚礁调查共记录石珊瑚6科11属24种,各站位的石珊瑚覆盖率在1.4%—16.5%之间[22, 51]。根据历年调查,墩头湾海域石珊瑚覆盖率有所下降,但在本次调查中仍高于鱼鳞洲海域(12.08% vs.9.25%),且拥有更高的Shannon多样性指数(3.21)与Pielou均匀度指数(0.96)。墩头湾海域和鱼鳞洲海域的石珊瑚都以块状珊瑚为主,块状珊瑚具有更强的耐受能力[20, 52],这与海南省西部海域石珊瑚群落结构分布一致。相比之下,鱼鳞洲海域除了石珊瑚覆盖率较低,还出现平均1.01%的白化现象,且各站位均有不同程度的发生,反映了较高的环境敏感性[53],如环境指标中较高的叶绿素a和悬浮物等。

石珊瑚补充量可用来表征石珊瑚幼体的补充能力,较低的石珊瑚补充量,会直接影响海域未来的石珊瑚覆盖率[54-55]。如蓝军南等[38]在涠洲岛调查时发现较高的石珊瑚补充量可以加速石珊瑚幼体的补充,黄丁勇等[28]在亚龙湾的调查中也得出类似的结论。而鱼鳞洲海域的平均石珊瑚补充量为0.22 ind./m2,表明在未来很长一段时间内,没有人为干预进行珊瑚礁修复,鱼鳞洲海域的石珊瑚覆盖率很难提高。墩头湾海域平均石珊瑚补充量较高,为0.43 ind./m2,同时墩头湾海域的底质较为稳定,有利于石珊瑚幼虫的附着,因而该片海域具备一定的自我恢复能力。综合指标显示,墩头湾海域在珊瑚群落结构完整性、生态稳定性及未来恢复能力方面优于鱼鳞洲海域。

3.3 珊瑚礁生态系统健康评价

珊瑚礁生态系统健康评价有助于较好地理解和管理人类行为,从而提升海洋环境质量,这对整体把握石珊瑚健康状况、拟定修复和保护方案具有十分重要的意义[16-17, 56]。《近岸海洋生态健康评价指南》(GB/T 42631—2023)[18]从水环境、栖息地、生物群落3个方面对墩头湾海域和鱼鳞洲海域整体的珊瑚礁生境及石珊瑚健康状况进行评估,结果表明,两片海域珊瑚礁均处于亚健康状态。从水环境角度来看,两片海域的区别在于墩头湾海域的叶绿素a含量更低,更有利于石珊瑚的生长[21, 57];而鱼鳞洲海域叶绿素a含量较高可能是由于存在较多的人类活动[11]:一方面在临近鱼鳞洲海域北侧的八所港是传统货种、中海石油化学股份有限公司、华能国际电力股份有限公司的主要装卸码头,海域承载着鱼鳞洲港区进港航道、罗带河港区北作业区进港航道及锚地等交通航道,各种货轮出入码头均经过该片海域,难免有有机物垃圾流入海域;另一方面鱼鳞洲已开发建设为鱼鳞洲风景区,游客可在此体验海钓、旅游观光等活动;从栖息地角度来看,墩头湾海域的大型藻类较少,底质中礁石覆盖率较高,更适合石珊瑚的繁殖[58];从生物群落角度来看,两片海域的区别不大,石珊瑚分布都以块状珊瑚为主;从整体分值来看,鱼鳞洲的珊瑚礁生态健康指数位于亚健康状态的临界值,海洋生境的变化更容易导致该海域的珊瑚礁处于不健康的状态。

3.4 保护建议

在全球变暖与珊瑚退化的背景下,亟须通过人为干预去保护珊瑚礁资源。近岸海洋生态健康评价显示,墩头湾海域和鱼鳞洲海域的珊瑚礁生态系统均处于亚健康状态:石珊瑚覆盖率较低,海洋生物多样性较低,石珊瑚群落生态系统自我恢复力较弱。为增强珊瑚礁生态系统多样性、稳定性和持续性,建议采取以下措施。①结合当地的经济发展政策以及海洋功能区划分,根据自然保护地分类分级,建立不同级别的珊瑚礁保护区,同时制定珊瑚礁生态系统保护管理办法,使保护管理工作制度化、规范化。建议划定珊瑚礁生态红线,在生态红线区边界设置并投放警示浮标灯,严禁抛锚、放网等。②加强生态文明建设。一方面政府部门需要建立严格、专业的执法队伍,加强海岸带巡逻,引导近岸人民自觉保护海洋生态;另一方面需加大科普宣传力度,提高公众意识。采取社会动员、政府资助的模式,依靠已有或新成立的海洋科研单位、海洋生态环保公益组织,走进学校、社区、企业,开展科普、环保宣传活动,让更多的人认识珊瑚、了解珊瑚、保护珊瑚。③开展人工珊瑚修复工作,针对特定问题进行人工干预。如人工鱼礁投放实现基质重建,在珊瑚礁天然基质不足或流失的区域投放人工礁体,如水泥礁块、陶瓷礁盘或经特殊设计的生态礁架,为石珊瑚幼体提供附着基和庇护所;开展珊瑚移植,从附近石珊瑚群落状况较好的区域选择健康的石珊瑚碎片或幼体,移植到珊瑚覆盖率较低的区域。移植时可考虑优先选取对环境耐受性较强的物种,并采用科学的固定方法提高成活率等。④完善珊瑚礁生态监测评估技术体系,稳步推进珊瑚礁生态保护、修复和补偿工作。在两片海域设立固定调查站位,加强日常生态监测,至少做到每年调查1次。加强珊瑚基础生物学与生态学研究,针对现存的生态问题,开展生态修复工作,建立珊瑚礁生态修复示范区。

4 结论

本研究通过对海南省东方市墩头湾海域和鱼鳞洲海域的珊瑚礁生态系统进行系统调查,综合评价了两片海域的环境质量与石珊瑚群落健康状况。结果显示,两片海域的水质总体符合Ⅱ类及以上标准,但鱼鳞洲海域叶绿素a含量较高,底质中淤泥占比大,礁石覆盖率不足45%,且存在石珊瑚白化与藻类过度生长现象。相比之下,墩头湾海域底质以礁石为主,石珊瑚覆盖率、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数及补充量均高于鱼鳞洲海域,生态系统更具稳定性与恢复潜力。建议通过加强监测、开展人工修复与公众教育等措施,促进两片海域珊瑚礁生态系统的保护与恢复。未来应进一步加强长期监测与多因子驱动分析,深化对区域石珊瑚—藻类竞争机制、幼体补充过程及人类扰动阈值的研究,以支撑海南省西部近岸珊瑚礁生态系统的科学保护与精细化管理。

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