方 超，邱廣龍，蘇治南

(廣西科學(xué)院廣西紅樹(shù)林研究中心，廣西紅樹(shù)林保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西北海 536000)

0 引言

海草床由大面積的連片海草植物組成，它與珊瑚礁、紅樹(shù)林共同構(gòu)成了三大典型海洋生態(tài)系統(tǒng)[1]。海草床通常位于近海、河口、海灣和潟湖沿岸淺水區(qū)域，其全球分布面積僅約占海洋的0.05%，但卻貢獻(xiàn)了海洋1%的凈初級(jí)生產(chǎn)力，具有極高的生態(tài)服務(wù)價(jià)值[2]。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的海草床既是大量海洋水生動(dòng)物的重要育幼場(chǎng)所[3,4]，又是近岸魚(yú)類、小型腹足類、多毛類和頭足類等的良好產(chǎn)卵場(chǎng)所[5,6]。兩棲類和海洋無(wú)脊椎動(dòng)物通常將卵粒包被在凝膠狀基質(zhì)或革質(zhì)卵囊中，形成卵塊，可以降低早期發(fā)育風(fēng)險(xiǎn)[7-10]。潮間帶海洋生物對(duì)產(chǎn)卵基質(zhì)(Oviposition substrate)的選擇影響卵塊的發(fā)育，大量腹足動(dòng)物將其凝膠狀的卵塊或者具卵囊的卵塊附著于海草葉片上，例如葡萄螺(Haminoeavesicula)[11]。Dassow和Strathmann[12]發(fā)現(xiàn)，與貝殼和綠藻葉片相比，鰻草(Zosteramarina)葉片上葡萄螺的黏性卵塊數(shù)量最高，并且在室外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)卵塊數(shù)量和成體產(chǎn)卵數(shù)量均隨著人造鰻草的增加而增加。同時(shí)，鰻草顯著影響其葉片附著卵塊的發(fā)育率、孵出的幼體大小和附著卵塊受細(xì)菌污染的程度[11]。

廣西北部灣海草床主要分布在北海鐵山港與防城港珍珠灣[13]。日本鰻草是我國(guó)分布范圍最廣的海草種類，是中國(guó)南方最主要的海草種類之一，也是廣西珍珠灣的優(yōu)勢(shì)海草種類[13-15]。目前我國(guó)海草床的產(chǎn)卵場(chǎng)功能研究較少，針對(duì)廣西珍珠灣海草床產(chǎn)卵育幼方面的研究仍是空白[16]。

本研究通過(guò)采集廣西珍珠灣海域日本鰻草葉片附著卵塊(本研究中“卵塊”是指單個(gè)包含多個(gè)卵粒的凝膠狀或革質(zhì)卵囊)，分析海草床葉片附著卵塊的季節(jié)變化和分布特征，同時(shí)探究日本鰻草總植株密度、地上生物量、平均葉長(zhǎng)、單株葉面積等海草群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)對(duì)卵塊分布的影響，以期明確葉片附著卵塊與珍珠灣日本鰻草群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系，為該海域海草床的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

廣西防城港珍珠灣位于北部灣海域，呈漏斗狀，面積94.2 km2。該海灣全年平均氣溫22.5℃，年均降雨量為2 220.5 mm，集中于夏季(6-8月)，是廣西沿海降雨量較豐富的地區(qū)[17]。

日本鰻草是我國(guó)分布范圍最廣、生長(zhǎng)緯度跨度最大的海草種類，也是廣西珍珠灣的優(yōu)勢(shì)海草種類，生長(zhǎng)在珍珠灣紅樹(shù)林外的廣闊潮間帶[14,15]。2019年12月(冬季)、2020年5月(春季)和7月(夏季)，在珍珠灣日本鰻草(Zosterajaponica)海草床面積較大的斑塊內(nèi)，隨機(jī)均勻設(shè)置9個(gè)固定采樣點(diǎn)(各采樣點(diǎn)間隔20 m)，每個(gè)點(diǎn)采集25 cm×25 cm的所有海草(圖1)。2020年9月后實(shí)驗(yàn)區(qū)日本鰻草群落地上部分衰退消失，故未進(jìn)行秋季海草葉片附著卵塊采集。

圖1 研究地點(diǎn)位置

將海草組織與附著卵塊的葉片帶回實(shí)驗(yàn)室后，用鑷子把卵塊從葉片上小心地剝離，分放到凍存管中，用5%的甲醛溶液固定[18]。剝離海草葉片附著卵塊時(shí)，以其株高的二分之一處為分界點(diǎn)，分別對(duì)葉片上部和葉片下部附著的卵塊數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)以游標(biāo)卡尺測(cè)量海草株高、葉鞘長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)、葉寬(精度為0.01 mm)，并將海草組織分地上、地下部分分別置于恒溫干燥箱(101-1-BS型)中，以60℃烘至恒重，以電子天平(BSM220.4型)稱重[13]，最后計(jì)算海草群落的結(jié)構(gòu)指標(biāo)，包括單株葉面積(LAS)、株高(SH)、平均葉長(zhǎng)(ALL)、總植株密度(TSD)、最大葉長(zhǎng)值(MLL)、平均葉寬(ALW)、最大葉寬(MLW)、地下生物量(BGB)、總生物量(TB)。

1.2 海草葉片附著卵塊的鑒定

目前對(duì)小型腹足類繁殖生物學(xué)的研究較少[19,20]，因此，在鑒定葉片附著卵的過(guò)程中，我們一方面參考已有文獻(xiàn)對(duì)卵塊形態(tài)的描述[21-23]，另一方面將海草床內(nèi)腹足類帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培育，比較其在室內(nèi)海草葉片上所產(chǎn)卵塊的形態(tài)與野外采集卵塊的形態(tài)，進(jìn)而輔助鑒定葉片附著卵塊的種類。具體做法如下：在實(shí)驗(yàn)區(qū)及其周?chē)杉湫透棺泐愑H體，將海草葉片及腹足類帶回實(shí)驗(yàn)室，按種類區(qū)分把腹足類分放至透明亞克力孵化盒中。培育水溫和采樣海區(qū)水溫保持一致，鹽度約30，pH值約8.0。每個(gè)孵化盒內(nèi)放入適量日本鰻草葉片，每7 d換水一次，換水后飼喂小球藻粉[24]。每天觀察腹足類產(chǎn)卵情況，并對(duì)比研究區(qū)采集帶回卵塊的形態(tài)特征，鑒定卵塊的種類。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

通過(guò)PRIMER6.0軟件對(duì)日本鰻草葉片附著卵塊的季節(jié)變化進(jìn)行多元變量統(tǒng)計(jì)分析，以相似性分析檢驗(yàn)(ANOSIM)比較附著卵塊的季節(jié)和分布位置差異，以相似性百分比分析(SIMPER)對(duì)分布差異起重要作用的卵塊種類。采用上述方法，分析海草群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)差異，并確定導(dǎo)致海草群落結(jié)構(gòu)差異的主要指標(biāo)[25]。

在RStudio 1.4.1717集成編程環(huán)境下利用R 4.0.3軟件中自帶stats包的princomp函數(shù)，對(duì)海草群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后生成的相關(guān)系數(shù)矩陣做主成分分析(PCA)。先將前兩個(gè)主成分因子作為自變量進(jìn)行線性回歸分析，再將主成分回歸模型中的主成分因子變量還原為原始變量，分析葉片附著卵塊與海草群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系[26,27]。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，顯著性水平設(shè)置為P<0.05。使用Origin 2018與Excel 2007軟件對(duì)圖表進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 海草群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化動(dòng)態(tài)

總植株密度和地上生物量(干重)的季節(jié)變化趨勢(shì)相似，冬季總植株密度低至(1 145±93) shoots/m2，同時(shí)地上生物量干重低至(2.79±0.21) g/m2。調(diào)查期間地下生物量干重呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，夏季達(dá)最大值(27.45±3.68) g/m2(圖2a)，同時(shí)地上/地下生物量比值最低至(0.76±0.13)。調(diào)查期間，僅春季的地上生物量大于地下生物量，其比值為(1.44±0.14)。類似于總植株密度和地上生物量的變化趨勢(shì)，株高與單株葉面積均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。春季的株高和單株葉面積分別達(dá)最高值(155.21±5.83) mm和(490.96±25.15) mm2(圖2b)。平均葉長(zhǎng)變化趨勢(shì)與單株葉面積相似，春季高達(dá)(90.81±3.54) mm；而平均葉寬在春季和夏季無(wú)明顯差異，分別為(1.59±0.03) mm和(1.64±0.02) mm(圖2c)。

圖2 廣西珍珠灣日本鰻草群落時(shí)間動(dòng)態(tài)

2.2 海草群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化分析

ANOSIM分析表明，不同季節(jié)的日本鰻草群落結(jié)構(gòu)特征差異極顯著(R=0.840，P=0.001)。其中，冬季和春季海草群落結(jié)構(gòu)差異最大(R=0.095 9，P=0.001)，冬季和夏季差異次之(R=0.868，P=0.001)，春季和夏季差異最小(R=0.704，P=0.001)。

SIMPER分析顯示，冬季和春季海草群落之間差異性主要由單株葉面積、株高、平均葉長(zhǎng)、總植株密度和最大葉長(zhǎng)引起，累積貢獻(xiàn)率為50.09%。冬季和夏季的差異主要由平均葉寬、最大葉寬、地下生物量、總生物量和總植株密度造成，累積貢獻(xiàn)率為76.20%。春季和夏季的差異主要來(lái)源于單株葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)、平均葉長(zhǎng)、株高和單株葉面積，其累積貢獻(xiàn)率為68.12%(表1)。

表1 海草群落主要結(jié)構(gòu)特征SIMPER分析結(jié)果

2.3 海草葉片附著卵塊的組成及其季節(jié)變化

本研究的調(diào)查站位設(shè)置在大片連續(xù)的海草斑塊中央，但是從日本鰻草葉片僅采集到奧萊彩螺(Clithonoualaniensis)和秀麗織紋螺(Nassariusfestivus)的卵塊，均為小型腹足類的卵塊(圖3)。此外，調(diào)查期間的鄰近裸灘區(qū)域也未見(jiàn)卵塊分布，同時(shí)該區(qū)周?chē)鄙倨渌愋偷母街?海藻和牡蠣殼等)，現(xiàn)有的非海草基質(zhì)上也未發(fā)現(xiàn)附著卵塊。

在冬季(2019年12月)時(shí)，秀麗織紋螺卵塊有最高的密度(1 026 ind./m2)，春季密度(191 ind./m2)大幅下降，夏季密度與春季相同；冬季未采集到奧萊彩螺卵塊，但春季密度(209 ind./m2)上升，夏季密度(268 ind./m2)上升放緩。在春季和夏季，葉片同一部位附著的奧萊彩螺卵塊密度約是秀麗織紋螺卵塊密度的2-6倍(圖4)。

(a)奧萊彩螺卵塊Egg masses of Clithon oualaniensis

(b)秀麗織紋螺卵塊Egg masses of Nassarius festivus

圖4 日本鰻草葉片不同部位附著卵塊密度的季節(jié)變化

ANOSIM分析表明，日本鰻草葉片附著卵塊分布的季節(jié)差異極顯著(R=0.239，P=0.001)。雙尾顯著性檢驗(yàn)顯示，冬季和春季(R=0.261，P=0.003)以及冬季和夏季(R=0.454，P=0.001)葉片附著卵塊的分布差異極顯著。葉片上部和下部的附著卵塊的分布差異也極顯著(R=0.305，P=0.001)。

SIMPER分析顯示，秀麗織紋螺的卵塊引起冬季和春季、冬季和夏季的葉片附著卵塊呈現(xiàn)出分布差異性，貢獻(xiàn)率分別為21.81%和15.87%。而奧萊彩螺的卵塊是引起海草葉片上部和下部附著卵塊呈現(xiàn)分布差異性的主要原因，貢獻(xiàn)率為75.69%。

2.4 附著卵塊與海草群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系

通過(guò)對(duì)海草群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)的主成分分析發(fā)現(xiàn)，第一主成分因子的貢獻(xiàn)率達(dá)65.75%(表2)。建立奧萊彩螺卵塊密度與兩個(gè)主成分因子的回歸方程，結(jié)果顯示方程與回歸系數(shù)均不顯著，因此奧萊彩螺卵塊密度與海草群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系。進(jìn)一步建立秀麗織紋螺卵塊密度與兩個(gè)主成分因子的回歸方程，結(jié)果顯示兩個(gè)主成分因子回歸系數(shù)均非常顯著(P<0.05)(表3)，秀麗織紋螺卵塊密度與兩個(gè)主成分顯著相關(guān)。同時(shí)單株葉面積、地上生物量以及平均葉長(zhǎng)等指標(biāo)對(duì)主成分Comp.1影響較大(表2)，并與秀麗織紋螺卵塊密度密切相關(guān)。將主成分Comp.1和Comp.2還原為原始變量后所得回歸方程如下：

表2 前2個(gè)主成分的特征向量描述

表3 主成分回歸分析結(jié)果

y=1482.653-0.176XTSD-7.025XAGB+93.935XA∶B+0.680XALL-462.095XALW+0.018XLAS，

其中，y為秀麗織紋螺卵塊密度(ind./m2)，XTSD為總植株密度(shoots/m2)，XAGB為地上生物量(dry weight g/m2)，XA∶B為地上生物量與地下生物量比值，XALL為平均葉長(zhǎng)(mm)，XALW為平均葉寬(mm)，XLAS為單株葉面積(mm2)。

3 討論

海草葉片是魚(yú)類和無(wú)脊椎動(dòng)物的重要產(chǎn)卵基和食物來(lái)源，對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)力有積極影響，但海草葉片直接作為產(chǎn)卵基的直接證據(jù)并不多見(jiàn)[16]。不同的海草種類的葉片形態(tài)差異較大[28]，不同海洋物種可能會(huì)將卵塊附著在不同的海草葉上[16]。Jiang等[16]在海南島黎安崗泰來(lái)草葉鞘和廣東省流沙灣卵葉喜鹽草(Halophilaovalis)葉片上分別發(fā)現(xiàn)金環(huán)寶螺(Monetariaannulus)和三線紫胸魚(yú)(Stethojulistrilineata)的卵。本研究調(diào)查期間，在防城港珍珠灣日本鰻草葉片上僅發(fā)現(xiàn)秀麗織紋螺和奧萊彩螺的卵塊。廣西沿海灘涂頻繁的漁業(yè)活動(dòng)如挖螺、電蝦等，使得海草床面臨著較高的人類活動(dòng)干擾[28]，這將導(dǎo)致產(chǎn)卵基可用性的降低。蘇治南等[29]研究發(fā)現(xiàn)，短期內(nèi)高壓水槍作業(yè)和連片集中式的人工挖掘?qū)２荽埠痛笮偷讞珓?dòng)物群落具有較大的負(fù)面生態(tài)影響，不僅改變了海草床大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)，也降低了大型底棲動(dòng)物的多樣性。頻繁的漁業(yè)活動(dòng)可能影響魚(yú)類和無(wú)脊椎動(dòng)物將海草葉片作為附著基進(jìn)行產(chǎn)卵，導(dǎo)致研究區(qū)不管是產(chǎn)卵動(dòng)物的種類或數(shù)量都較低。

當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)者或捕食者存在時(shí)，會(huì)引起其他海洋動(dòng)物的行為響應(yīng)。秀麗織紋螺生活在潮間帶，以雙殼類和魚(yú)類等動(dòng)物尸體為食，憑借其敏感的腹足和觸角，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。奧萊彩螺與秀麗織紋螺附著卵塊的分布差異，表明這兩種腹足類之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)或捕食行為[30,31]，這類似于魚(yú)類的生境選擇行為。Schofield[3]研究丑侏蝦虎魚(yú)(Microgobiusgulosus)和壯體蝦虎魚(yú)(Gobiosomarobustum)的生境選擇。當(dāng)這兩種蝦虎魚(yú)單獨(dú)存在時(shí)，都傾向于選擇結(jié)構(gòu)復(fù)雜的海草微生境；當(dāng)兩種蝦虎魚(yú)同時(shí)存在時(shí)，由于相互競(jìng)爭(zhēng)，丑侏蝦虎魚(yú)會(huì)選擇裸沙微生境，壯體蝦虎魚(yú)由于有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)則留在其偏好的海草生境；當(dāng)將捕食者限制在一個(gè)籠子里并放置在海草微生境的中心，發(fā)現(xiàn)60%的壯體蝦虎魚(yú)和67%的丑侏蝦虎魚(yú)會(huì)選擇留在裸沙微生境。這些研究表明，魚(yú)類選擇海草還是裸沙，可能只是為了躲避附近的捕食者。因此，海草床及其附近生境動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其季節(jié)變化，可能會(huì)影響某些動(dòng)物對(duì)海草床的利用，進(jìn)而影響海草葉片附著卵的分布。

密集或復(fù)雜的植物群落結(jié)構(gòu)有利于生物的棲息。研究發(fā)現(xiàn)在切薩皮克灣海草床中的藍(lán)蟹(Callinectessapidus)密度隨著鰻草植株密度的增加而增加[32]。然而，動(dòng)物的覓食能力和存活率等并非總是與棲息地結(jié)構(gòu)復(fù)雜性呈正相關(guān)關(guān)系[33]。例如在加利福尼亞，研究人員通過(guò)束縛實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加利福尼亞的紅蟹(Cancerproductus)幼體存活率與鰻草植株密度呈正相關(guān)關(guān)系，但與鰻草覆蓋面積以及生物量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[34]。本研究結(jié)果表明，秀麗織紋螺卵塊密度與日本鰻草植株密度、地上生物量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但與單株葉面積、平均葉長(zhǎng)呈正相關(guān)關(guān)系。這可能是因?yàn)橹仓昝芏冗^(guò)高會(huì)阻礙繁殖個(gè)體的移動(dòng)，進(jìn)而影響它們可移動(dòng)的產(chǎn)卵范圍[33]。

調(diào)查期間，日本鰻草葉片上部和下部的附著卵塊分布存在顯著差異，兩種腹足類都傾向于將卵塊產(chǎn)在植株葉片的下半部分。這與Jiang等[16]在海南島黎安港發(fā)現(xiàn)金環(huán)寶螺(Monetariaannulus)將卵塊產(chǎn)在泰來(lái)草(Thalassiahemprichii)葉鞘上的結(jié)果類似。潮間帶環(huán)境因子的變化可能會(huì)影響卵塊內(nèi)胚胎的發(fā)育和后代的存活，尤其是紫外線或者極端的鹽度、溫度都會(huì)影響卵塊內(nèi)胚胎發(fā)育[8]。雌性可能傾向于選擇捕食風(fēng)險(xiǎn)低，不易受暴露脅迫的產(chǎn)卵地點(diǎn)，從而保證卵塊在適宜小生境中發(fā)育[7]。此外，研究區(qū)的海草處于潮間帶生境，退潮時(shí)(尤其是夏季)海草植株和附生生物易受到干燥和高溫的影響[15]，分布于葉片下部的卵塊由于受到海草葉片的遮蔽以及更接近濕潤(rùn)的地質(zhì)，比葉片上部的卵塊受到干燥和高溫的影響相對(duì)更小[16]。

4 結(jié)論

海草床的產(chǎn)卵場(chǎng)和育幼場(chǎng)功能，對(duì)于維持近海物種的多樣性至關(guān)重要。本研究表明，廣西珍珠灣日本鰻草葉片附著卵塊的密度具有明顯的季節(jié)變化，冬季卵塊密度顯著高于春季和夏季，并且日本鰻草葉片下部的附著卵塊密度顯著高于上部。同時(shí)，海草群落結(jié)構(gòu)影響了葉片附著卵的分布格局。但是，調(diào)查期間珍珠灣日本鰻草海草床產(chǎn)卵動(dòng)物種類較單一，數(shù)量較少的原因仍有待進(jìn)一步研究。