劉春勝 吳川良 李秀保 劉 闖 王愛民 顧志峰 呂 布

(1. 海南大學(xué)南海海洋資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, ?？?570228; 2. 海南大學(xué)海洋學(xué)院, ?？?570228;3. 三亞珊瑚礁生態(tài)研究所, 三亞 572000)

硨磲是海洋雙殼貝類中個(gè)體最大的一類, 分布于從西太平洋到印度洋非洲東海岸的熱帶珊瑚礁海域, 全世界現(xiàn)存12個(gè)種, 分別隸屬軟體動物門雙殼綱簾蛤目硨磲科的硨磲屬Tridacnidae(10種)和硨蠔屬Hippopus(2種)[1,2]。目前, 我國已報(bào)道8種, 其中以諾亞硨磲 (T. noae)、番紅硨磲 (T. crocea)和長硨磲 (T. maxima)等小型硨磲資源量較多[3—5]。硨磲為珍稀水生動物, 《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》(CITES)和《世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄》均將硨磲列為世界稀有海洋生物加以保護(hù), 并實(shí)施國際貿(mào)易管制[6,7]。我國亦多次出臺相關(guān)法規(guī), 加強(qiáng)對硨磲資源保護(hù)。

截至目前, 氣候變化、過度捕撈及棲息地破壞被認(rèn)為是導(dǎo)致硨磲資源減少的主要原因[2]。Van Wynsberge等[8]報(bào)道法屬玻里尼西亞長硨磲資源受氣候波動和過度捕撈影響; Ramah等[9]報(bào)道毛里求斯島海洋禁漁區(qū)內(nèi)外硨磲數(shù)量和種類組成差異明顯。自20世紀(jì)90年代, 我國海南島周邊及南海各島礁硨磲資源量不斷下降, 目前臨高和文昌等部分海南島周邊海域硨磲已經(jīng)絕跡, 而捕撈和旅游被認(rèn)為影響近岸珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的兩個(gè)重要因素[10—12]。為比較非法捕撈及旅游擾動對硨磲資源影響程度,本研究以諾亞硨磲為實(shí)驗(yàn)對象, 開展三亞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū) (以下簡稱珊瑚礁保護(hù)區(qū), 主要受非法捕撈影響)和旅游區(qū)蜈支洲島 (主要受海上旅游活動影響)的諾亞硨磲調(diào)查, 分析人類活動對其分布及其外套膜顏色影響, 以期為硨磲保護(hù)策略的制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 站位及調(diào)查方法

2018年8月至2019年6月, 在三亞周邊海域選取4個(gè)區(qū)域 (蜈支洲島、亞龍灣、鹿回頭半島和東西瑁島)共設(shè)置33個(gè)站位 (圖 1和表 1)進(jìn)行硨磲資源調(diào)查。蜈支洲島為旅游景區(qū), 周邊海域有公司專門管理, 且島上無原始居民, 幾乎無偷捕亂采活動; 亞龍灣、鹿回頭半島和東西瑁島屬三亞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū), 但經(jīng)常有漁民在附近海域從事非法采捕活動。

每個(gè)調(diào)查站位分別在平潮線下2—4 m和6—8 m處設(shè)置1條調(diào)查斷面, 每條斷面布設(shè)1條長50 m, 寬1 m的樣帶, 樣帶斷面與岸線平行方向布設(shè)。采用水下數(shù)碼攝像機(jī)從樣帶的一端開始沿著斷面線攝像, 回到實(shí)驗(yàn)室后在電腦上進(jìn)行判讀, 以統(tǒng)計(jì)硨磲及底質(zhì)狀況。當(dāng)調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)硨磲時(shí), 采用水下照相機(jī)對其外套膜及周邊底質(zhì)進(jìn)行拍照, 同時(shí)測量其殼長。

1.2 硨磲種類鑒定

通過形態(tài)學(xué)觀測和分子學(xué)鑒定相結(jié)合的方法對硨磲種類進(jìn)行鑒定。其中形態(tài)學(xué)參考Roa-Quiaoit[13]和Su等[14], 通過現(xiàn)場觀察、拍照對比的方法鑒定。

圖 1 三亞周邊海域硨磲調(diào)查站位圖Fig. 1 Map of giant clam survey sites in coastal waters of Sanya

表 1 調(diào)查站位經(jīng)緯度Tab. 1 Latitude and longitude of survey stations

分子學(xué)鑒定以COⅠ基因作為分類依據(jù)。具體如下: 現(xiàn)場剪取硨磲0.5—1 cm2外套膜組織, 用95%酒精固定后帶回實(shí)驗(yàn)室。利用DNA 提取試劑盒(天根海洋動物組織基因組DNA提取試劑盒)對樣品進(jìn)行基因組DNA 提取, 再以2對硨磲線粒體COⅠ基因特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。所用2對引物序列為: (1)COI-F1: 5′-GGGTGATAATTCGAA CAGAA-3′和COI-R1: 5′-TAGTTAAAGCCCCAGCTA AA-3′[15]; (2)COI-F2: 5′-GGTCAACAAATCATAAAG ATA-3′和COI-R2: 5′-TAAACTTCAGGGTGACCAA AA-3′[14]。PCR反映體系為: 引物各1 μL, DNA模板2 μL, 2×PCRMaster Mix 12.5 μL。COI-F1/R1引物PCR反應(yīng)程序?yàn)? 94℃預(yù)變性5min; 94℃變性40s,43℃退火1min, 72℃延伸1min, 35個(gè)循環(huán); 72℃延伸10min。COI-F2/R2引物PCR反應(yīng)程序?yàn)? 94℃預(yù)變性5min; 94℃變性40s, 53℃退火1min, 72℃延伸1min, 35個(gè)循環(huán); 72℃延伸10min。PCR產(chǎn)物切膠回收、純化和測序。將測得序列提交至GenBank比對, 確認(rèn)硨磲種類。

1.3 調(diào)查站位底質(zhì)分析

通過計(jì)算機(jī)回放調(diào)查錄像, 對各站位底質(zhì)組成進(jìn)行判讀。各站位底質(zhì)分為活珊瑚底質(zhì)、礁石底質(zhì)和砂質(zhì)底質(zhì)3種類型, 具體通過觀察皮尺下珊瑚、礁石和砂質(zhì)的累積長度統(tǒng)計(jì)各站位不同底質(zhì)所占比例, 進(jìn)而計(jì)算硨磲在不同底質(zhì)分布比例。

1.4 諾亞硨磲外套膜及周邊底質(zhì)顏色參數(shù)獲取

硨磲外套膜顏色與周邊底質(zhì)顏色相近性 (保護(hù)色)是硨磲逃避敵害生物的重要途徑之一, 本文對諾亞硨磲外套膜顏色與周邊環(huán)境顏色采集及分析方法參考Todd等[16], 具體如下:

硨磲圖片采集時(shí)間為晴朗天氣上午10:00至下午2:00陽光直射階段, 用同一相機(jī) (佳能EOS 6D Mark II), 固定拍照模式拍攝硨磲及周邊底質(zhì), 選取清晰圖片進(jìn)行后續(xù)分析。拍照時(shí)相機(jī)與底質(zhì)面呈45 °角, 距硨磲0.5 m, 拍照參數(shù)為M(快門速度)1/15,F(光圈大小)5.0, ISO(感光度) 200, 放大倍數(shù)1.9倍。

選取外套膜舒展的個(gè)體用以顏色相關(guān)性分析,顏色數(shù)據(jù)采集方法如下: 用Photoshop軟件截取待測硨磲外套膜及周邊底質(zhì)圖片, 而后將待測量圖片導(dǎo)入CSE-1成像色度檢測分析系統(tǒng), 硨磲和底質(zhì)各隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn), 獲得其RGB值(R、G和B分別對應(yīng)三原色中的紅色、綠色和藍(lán)色, 數(shù)值范圍均為0—255)。計(jì)算這5個(gè)點(diǎn)RGB值的平均值, 作為該硨磲的外套膜和底質(zhì)顏色參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Means±SE)表示。不同站位間硨磲密度、底質(zhì)組成相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用One-way ANOVA進(jìn)行單因素方差分析, 進(jìn)行Turkey多重比較。對硨磲外套膜與周邊底質(zhì)顏色相關(guān)性分析采用一元直線回歸及相關(guān)性統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行。數(shù)據(jù)分析采用DPS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件, 差異顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 不同海域諾亞硨磲分布及種群結(jié)構(gòu)

經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子學(xué)鑒定, 本次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)5個(gè)番紅硨磲 (位于亞龍灣Y2和Y3及蜈支洲島S3和S124個(gè)站位), 其余全部為諾亞硨磲, 因此本文僅針對諾亞硨磲開展相關(guān)分析。

如表 2所示, 亞龍灣和蜈支洲島海域諾亞硨磲密度最高, 分別為2.00和1.92×10–2ind./m2, 顯著高于東西瑁島和鹿回頭半島海域 (P＜0.05)。其中蜈支洲島諾亞硨磲主要分布于2—4 m水深 (密度為2.92×10–2ind./m2), 亞龍灣諾亞硨磲主要分布于6—8 m水深 (密度為3.50×10–2ind./m2)。

硨磲為雌雄同體, 雄性先熟。根據(jù)諾亞硨磲生長發(fā)育規(guī)律, 將其分為4個(gè)階段 (殼長＜5 cm性腺未發(fā)育; 5—＜10 cm雄性為主; 10—＜15 cm雌雄同體;≥15 cm雌性為主), 并對各調(diào)查海域諾亞硨磲不同發(fā)育階段比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì) (圖 2)。在蜈支洲島海域,種群中4種發(fā)育階段諾亞硨磲均有發(fā)現(xiàn), 其中殼長＜5 cm和5—＜10 cm個(gè)體占總數(shù)量的28%和36%, 高于大個(gè)體數(shù)量。亞龍灣海域未發(fā)現(xiàn)≥15 cm個(gè)體, 其殼長＜10 cm的小規(guī)格比例亦高于大規(guī)格。東西瑁島海域未發(fā)現(xiàn)＜5 cm個(gè)體, 鹿回頭半島海域僅發(fā)現(xiàn)1個(gè)5—＜10 cm個(gè)體。

表 2 三亞不同海區(qū)諾亞硨磲密度Tab. 2 Density of T. noae at different sea areas in Sanya

2.2 諾亞硨磲分布與底質(zhì)類型關(guān)系

調(diào)查發(fā)現(xiàn)諾亞硨磲在珊瑚礁、礁石和砂石底質(zhì)環(huán)境中均有分布(圖 3)。4個(gè)調(diào)查海域中蜈支洲島珊瑚礁覆蓋率最高(40.6%), 亞龍灣和東西瑁島次之(24.94%—25.15%), 鹿回頭半島最低 (19.34%,P＜0.05)。蜈支洲島礁石區(qū)所占比例最低 (27.15%),顯著小于其他海域 (54.21%—63.51%,P＜0.05, 圖 4A)。對蜈支洲島和珊瑚礁保護(hù)區(qū)不同底質(zhì)諾亞硨磲分布密度比較發(fā)現(xiàn), 諾亞硨磲主要分布于珊瑚覆蓋區(qū),其次為礁石區(qū), 砂石區(qū)極少 (圖 4B)。

圖 2 三亞不同海域各發(fā)育階段諾亞硨磲數(shù)量 (A)及比例 (B)Fig. 2 The number (A) and ratio (B) of T. noae with different development stages in different sea areas

2.3 諾亞硨磲外套膜顏色與底質(zhì)顏色關(guān)系

因現(xiàn)場調(diào)查拍照過程中, 部分諾亞硨磲個(gè)體外殼閉合或外套膜舒展不完全, 故蜈支洲島海域選擇19個(gè)個(gè)體, 珊瑚礁保護(hù)區(qū)選擇9個(gè)個(gè)體進(jìn)行顏色相關(guān)性分析 (圖 5)。結(jié)果表明, 各海域諾亞硨磲外套膜RGB參數(shù)值與周邊底質(zhì)顏色均呈現(xiàn)顯著地相關(guān)性 (P＜0.05, 表 3)。蜈支洲島群體各RGB參數(shù)值相關(guān)系數(shù)均低于珊瑚礁保護(hù)區(qū)群體, 其中蜈支洲島群體諾亞硨磲外套膜顏色與周邊底質(zhì)R、G和B值相關(guān)系數(shù)分別為0.740、0.759和0.799, 珊瑚礁保護(hù)區(qū)群體R、G和B值相關(guān)系數(shù)分別為0.824、0.828和0.922。此外, 不同諾亞硨磲群體藍(lán)原色值B均高于綠原色值G和紅原色值R。

圖 3 諾亞硨磲及其底質(zhì)環(huán)境Fig. 3 T. noae in different substrates

3 討論

3.1 非法捕撈及環(huán)境污染是影響硨磲種群結(jié)構(gòu)的重要因素

對三亞周邊海域硨磲調(diào)查顯示, 諾亞硨磲為該海域主要硨磲種類, 該結(jié)果與崔丹等報(bào)道一致[12]。據(jù)報(bào)道, 2006—2008年硨磲依然為西瑁洲島優(yōu)勢種,種類有長硨磲 (應(yīng)為諾亞硨磲)、鱗硨磲和番紅硨磲[10]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn), 除亞龍灣外, 鹿回頭半島及東西瑁島兩個(gè)海域硨磲資源已十分稀少, 且種群結(jié)構(gòu)亦不合理。與之相比, 蜈支洲島周邊海域諾亞硨磲密度為1.92×10–2ind./m2, 種群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。相關(guān)研究表明, 盡管三亞周邊海域無機(jī)氮和活性磷酸鹽等關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)一定時(shí)空波動性, 但珊瑚礁保護(hù)區(qū)所在海域與蜈支洲島海域差異不顯著, 均屬超Ⅰ類水質(zhì), 因此環(huán)境因子不是導(dǎo)致不同調(diào)查海域硨磲種群差異的主要原因[17,18]。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn), 鹿回頭半島及東西瑁島海區(qū)周邊有居民常駐, 同時(shí)因保護(hù)區(qū)人員有限, 時(shí)常有偷捕濫采現(xiàn)象發(fā)生; 而蜈支洲島為無居民海島, 加之經(jīng)營公司監(jiān)管嚴(yán)格, 極少發(fā)生偷捕濫采行為。此外, 珊瑚礁保護(hù)區(qū)海域禁止旅游開發(fā), 與之相比蜈支洲島為三亞著名景點(diǎn),其年接待游客量達(dá)200萬人次以上[19], 因此蜈支洲島周邊海域受旅游活動影響顯著高于珊瑚礁保護(hù)區(qū)。據(jù)此, 作者推測非法捕撈是導(dǎo)致海南島近岸海域硨磲資源減少的重要影響因素。Ramah等[9]通過比較毛里求斯島禁漁區(qū)與非禁漁區(qū)亦表明, 禁漁措施有助于硨磲資源恢復(fù)。

圖 4 不同海域底質(zhì)組成(A)及諾亞硨磲分布比例(B)Fig. 4 Substrate compositions (A) and ratio of T. noae at different substrates (B)

圖 5 諾亞硨磲外套膜與周邊底質(zhì)RGB顏色參數(shù)相關(guān)性Fig. 5 The relationship between mean red, blue and green (RGB)values of T. noae clam mantles and their surrounding substrates

表 3 不同海域諾亞硨磲外套膜與周邊底質(zhì)顏色回歸分析Tab. 3 Regression analysis of T. noae clam mantles and their surrounding substrates at different sea areas

亞龍灣和蜈支洲島海域諾亞硨磲密度無顯著差異, 且兩海域均為超Ⅰ類水質(zhì), 透明度相差不大(約為5—6 m), 然而亞龍灣海域諾亞硨磲主要分布于6—8 m水深, 蜈支洲島海域則主要分布于2—4 m水深。硨磲共生蟲黃藻是其能量來源的重要組成部分, 硨磲分布與光照強(qiáng)度密切相關(guān)[7,20]。諾亞硨磲與長硨磲類似, 主要分布于1—18 m水深, 淺水區(qū)更有利于其生長[1,21]。在無捕撈限制條件下, 分布于淺水水域的硨磲被捕撈幾率應(yīng)高于深水區(qū)。據(jù)此, 我們推測捕撈壓力導(dǎo)致了亞龍灣諾亞硨磲分布水層變深。

3.2 捕撈引起硨磲外套膜顏色變化

保護(hù)色是生物對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng), 具有隱蔽、擬態(tài)、警戒、吸引異性等重要作用[22]。硨磲外套膜顏色多態(tài)性亦是其逃避敵害生物捕食的重要生活史策略[7,23,24]。熱帶珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)極其復(fù)雜,硨磲為適應(yīng)周邊復(fù)雜環(huán)境, 進(jìn)化產(chǎn)生了外套膜顏色多態(tài)性程度更高的后代, 以保證種群延續(xù)[16]。本研究對蜈支洲島和珊瑚礁保護(hù)區(qū)諾亞硨磲外套膜顏色分析發(fā)現(xiàn), 其顏色RGB參數(shù)值與周邊底質(zhì)顏色呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性(P＜0.05)。Todd等[16]對帕勞番紅硨磲外套膜顏色分析, 亦發(fā)現(xiàn)其與底質(zhì)環(huán)境顏色呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性, RGB參數(shù)相關(guān)系數(shù)分別為0.641、0.540和0.528; 法屬波利尼西亞長硨磲外套膜紅色與藍(lán)色原色亦得出相同結(jié)果[23]。然而與之相比, 本研究中蜈支洲島和珊瑚礁保護(hù)區(qū)諾亞硨磲外套膜顏色相關(guān)性系數(shù)更高, 且珊瑚礁保護(hù)區(qū)群體高于蜈支洲島群體。一方面本研究硨磲樣本較小, 可能造成一定誤差; 另一方面, 捕撈壓力的差異性或許是導(dǎo)致該現(xiàn)象原因。硨磲為逃避敵害生物捕食, 其外套膜呈現(xiàn)出多態(tài)性[16,23,24]。當(dāng)外套膜顏色與周邊底質(zhì)顏色相近時(shí), 硨磲被敵害生物捕食幾率降低,存活率增加。同理, 硨磲外套膜顏色與周邊環(huán)境顏色相似度越高, 其被人類采捕幾率就越小, 隨著人類捕撈活動增強(qiáng), 硨磲外套膜顏色與周邊環(huán)境顏色相關(guān)性亦越高。

硨磲是現(xiàn)存最大的雙殼貝類, 具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4,25]。本次調(diào)查結(jié)果表明諾亞硨磲分布與珊瑚礁覆蓋度密切相關(guān); 諾亞硨磲數(shù)量與捕撈活動存在顯著的負(fù)相關(guān)性, 鹿回頭半島和東西瑁島等非法采捕活動頻繁海域諾亞硨磲數(shù)量顯著少于蜈支洲島; 捕撈活動亦顯著影響諾亞硨磲分布水深,及其外套膜顏色與周邊環(huán)境顏色的相關(guān)性?；诖? 在今后硨磲保護(hù)政策制定中, 應(yīng)注意(1)加強(qiáng)珊瑚礁保護(hù), 恢復(fù)硨磲棲息地; (2)加強(qiáng)宣傳和執(zhí)法力度, 杜絕非法捕撈硨磲行為; (3)開展硨磲增殖放流活動, 補(bǔ)充周邊海域硨磲種群數(shù)量。