徐勇 李新正

近海與人類生存生活密切相關(guān)。近海的魚類、蝦蟹等資源物種是人類重要的食物來源，而且近海豐富的石油、天然氣等能源是社會生產(chǎn)所需化石燃料的重要來源。此外，隨著人民生活水平的提高，每年有大量游客去海邊旅游。所以，近海生態(tài)系統(tǒng)在為人類提供大量物質(zhì)和生態(tài)服務(wù)的同時(shí)，還承受著種種壓力。

我國近海生態(tài)系統(tǒng)面臨的脅迫

在過去半個(gè)多世紀(jì)里，我國近海生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)受了極大的壓力，包括自然因素和人為因素，最終對海洋生物資源的可持續(xù)利用造成影響。

自然因素主要有氣候變化導(dǎo)致的海洋表面溫度升高、極端天氣增加，這對近海生態(tài)系統(tǒng)有著重要影響。海洋表面溫度升高不僅使魚卵孵化期和魚類生長期都縮短，致使魚類個(gè)體小型化，而且還使海洋生物的分布發(fā)生變化，例如導(dǎo)致珊瑚蟲因發(fā)生白化而消失。臺風(fēng)等極端天氣會引起表層海流的變化，對一些海洋洄游魚類有重要影響，因?yàn)檫@些魚類的生活史往往包括在海洋表層浮游的幼體階段。

人為因素造成的明顯負(fù)面影響有：①過度捕撈造成近海大黃魚、小黃魚、中國對蝦等水產(chǎn)資源枯竭，難以形成漁汛，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)魚類資源退化，但一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值低的小型魚類數(shù)量卻增加，漁業(yè)衰退的趨勢有增無減[1]。②填海造陸破壞了海岸帶生物原有的棲息地，同時(shí)鋼筋混凝土建造的濱海建筑成為許多外來物種的附著基，引起潮間帶物種在緯度分布上的劇烈變化。例如，長江口北部潮間帶的人工基質(zhì)迅速被一些原來分布于長江口南部巖石潮間帶的物種占據(jù)，從而改變了這些物種的地理分布范圍。③近海水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對近海生態(tài)系統(tǒng)的影響也很大。養(yǎng)殖廢水的排放使得水體中氮、磷等營養(yǎng)元素含量增加，水體發(fā)生富營養(yǎng)化，導(dǎo)致赤潮災(zāi)害。赤潮生物既釋放有毒有害的代謝產(chǎn)物，又迅速消耗水體中的溶解氧，形成海洋中的低氧區(qū)，大量其他海洋生物因中毒或缺氧而死亡。從2007年開始，我國近海每年夏天都會發(fā)生滸苔暴發(fā)的生態(tài)災(zāi)害，大面積滸苔散發(fā)的腥臭對旅游業(yè)和近海養(yǎng)殖都造成巨大影響。④工業(yè)廢水和廢物的排放不僅直接導(dǎo)致大量海洋生物中毒死亡，而且污染海洋生物賴以生存的棲息地。⑤大面積溢油污染海洋和海岸帶，使大量海洋生物因二次污染死亡。

位于我國和朝鮮半島之間的黃海是西北太平洋典型的半封閉邊緣海，也是典型的受人為因素嚴(yán)重影響的海域。近幾十年來，黃海的生態(tài)系統(tǒng)狀況不容樂觀：漁業(yè)資源因過度捕撈等原因日益枯竭；滸苔連年暴發(fā)，嚴(yán)重影響旅游業(yè)；水母的暴發(fā)使本已匱乏的漁業(yè)資源狀況進(jìn)一步惡化；濱海水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢水導(dǎo)致近海出現(xiàn)赤潮和低氧區(qū)，等等。

近海生態(tài)系統(tǒng)健康的評價(jià)

“海洋生態(tài)系統(tǒng)健康”的概念通常用于描述海洋的狀況，反映海洋生態(tài)系統(tǒng)的整體特征。如何判斷近海生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)受到影響，以及受影響的程度？相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，海水中的元素含量、海洋生物群落組成等方面的變化，可以用來判斷海洋生態(tài)系統(tǒng)的演替程度，進(jìn)而對其健康狀況做出評價(jià)。

近海生態(tài)系統(tǒng)健康的科學(xué)評價(jià)需要通過量化的科學(xué)認(rèn)知來了解和掌握，并分析外來壓力（人類活動等）的影響，從而為海洋管理決策提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。如果海洋生態(tài)系統(tǒng)遭受威脅甚至損害，就需要采取有效措施，通過生態(tài)修復(fù)手段減輕受損程度，進(jìn)而使生態(tài)系統(tǒng)健康得以恢復(fù)。

海洋生物根據(jù)其生活方式被分為三大類群，即浮游生物、游泳生物和底棲生物。底棲生物包括生活在海洋基底表面和沉積物中的各種生物，是海洋生物中種類最多、生態(tài)關(guān)系最復(fù)雜的類群。一般情況下，“底棲生物”只用于表示底棲動物。

我國將不能通過孔徑0.5 毫米篩網(wǎng)的底棲動物定義為大型底棲動物（macrozoobenthos）。我國黃海大型底棲動物多達(dá)853種，其中北黃海和南黃海的年總平均生物量分別為99.66 克/米2和27.69克/米2。由于運(yùn)動能力較弱、活動范圍有限、對逆境的逃避相對遲緩等特點(diǎn)，大型底棲動物在海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)中有著重要作用。以大型底棲動物為研究對象，研究人員提出了許多評價(jià)方法，這些方法大致分為指示生物法和指示指數(shù)法兩大類。

指示生物法

指示生物是指在一定區(qū)域內(nèi)，能反映環(huán)境整體特征或指示其中某一生態(tài)因子特征的生物物種、屬或群落[2]。通過對指示生物及其生理生態(tài)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)和健康狀況的監(jiān)測，來評估整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的方法，就是指示生物法。在生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)體系中，指示生物法由于統(tǒng)計(jì)簡單、所需數(shù)據(jù)量少，而應(yīng)用較早。1916年，德國學(xué)者首次利用多毛類中的小頭蟲來指示海洋中的污染，這也是最早利用生物評價(jià)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的案例。小頭蟲是一種耐污染的厭氧動物，主要以海底的有機(jī)碎屑為食，能在溶解氧濃度相對較低的條件下生存，但對環(huán)境變化敏感，在世界范圍內(nèi)都可作為指示生物。

黃海大型底棲動物中最著名的指示生物也是小頭蟲。1978年，我國研究人員發(fā)現(xiàn)青島灣小頭蟲數(shù)量減少，據(jù)此判斷青島灣的污染比以前有所減輕，環(huán)境有所改善，并指出小頭蟲作為近海污染指示生物的優(yōu)點(diǎn)：世界性分布；生活史明確；生命周期短，僅為30～60天；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)易養(yǎng)殖[3]。他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，小頭蟲在清潔的海水中3～4天就全部死亡[3]。

在青島近海沙質(zhì)海底區(qū)域，研究人員還常常通過調(diào)查海底沉積物表面是否有另一種大型底棲動物——文昌魚來判斷該海域的健康狀況。與小頭蟲相反，文昌魚對污染十分敏感，在受污染的海底無法生存。2017年夏季和秋季，在青島文昌魚水生野生動物市級自然保護(hù)區(qū)海域，有文昌魚生存的地點(diǎn)水質(zhì)優(yōu)良，均處于貧營養(yǎng)水平，其中溶解無機(jī)氮總體水平優(yōu)于海水一類標(biāo)準(zhǔn)值[4]。

在夏季的黃海，深度超過50米、核心區(qū)水溫在10℃以下的黃海冷水團(tuán)（又稱黃海底層冷水）中，有一個(gè)大型底棲動物群落——黃海冷水團(tuán)群落。這個(gè)群落的代表物種在過去60年中發(fā)生了明顯變化，多毛類環(huán)節(jié)動物的數(shù)量明顯減少，而冷水種類淺水薩氏真蛇尾的數(shù)量顯著增加[5]。據(jù)推測，這種變化可能與人類活動有關(guān)，因?yàn)榈讓油暇W(wǎng)會刺激淺水薩氏真蛇尾增加捕食，同時(shí)讓它們的天敵（例如底層魚類）減少，致使其數(shù)量增加，整個(gè)底棲生物群落的穩(wěn)定性變差[6]。

指示指數(shù)法

指示指數(shù)法一般通過計(jì)算與大型底棲動物相關(guān)的一些指數(shù)，根據(jù)數(shù)值高低來判斷海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，但也有一些指數(shù)可通過圖形呈現(xiàn)。

多樣性指數(shù)

在黃海對生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價(jià)時(shí)，應(yīng)用最廣泛的是多樣性指數(shù)。一般認(rèn)為，在沒有干擾的情況下，例如未受污染的清潔海域，生物種類較多，數(shù)量分布相對均勻，生物多樣性較高；受到污染后，敏感種類就會消失，耐污的種類會增加，整體表現(xiàn)為種類相對單一、個(gè)別種類數(shù)量較大，多樣性降低[2]。

H、d、D值越高，表示多樣性越高；J值越高，表示均勻度越高。對于同樣面積大小的區(qū)域，這4個(gè)指數(shù)計(jì)算獲得的數(shù)值越高，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況就越好。根據(jù)位于南海的深圳灣福田地區(qū)潮間帶泥灘底棲動物的H值的時(shí)空分布，結(jié)合底棲動物群落結(jié)構(gòu)的變化以及有機(jī)質(zhì)等參數(shù)，有學(xué)者建議按H值大小將污染程度分為5個(gè)等級：嚴(yán)重污染（H=0，無底棲生物）；重度污染（03）[7]。

在黃海應(yīng)用較多的多樣性指數(shù)是香農(nóng)—維納指數(shù)、瑪格列夫物種豐富度指數(shù)和皮盧均勻度指數(shù)，它們被用來說明不同時(shí)期不同站點(diǎn)大型底棲動物多樣性的差異，進(jìn)而評價(jià)近海生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況或趨勢。例如，南黃海東部深水區(qū)的大型底棲動物的H值、d值和J值均顯著低于南黃海其他海域[6]，這意味著南黃海東部深水區(qū)并不是相關(guān)底棲生物生存的理想場所。

AZTI海洋生物指數(shù)

AZTI海洋生物指數(shù)（AMBI）由西班牙漁業(yè)與食品技術(shù)研究所（AZTI）的研究人員提出[8]。它按對環(huán)境變動（有機(jī)物富集等）的耐受能力從低到高，將大型底棲動物劃分為5類生態(tài)類群：①生態(tài)類群Ⅰ（EGⅠ）：由對環(huán)境變動非常敏感、只出現(xiàn)在無污染的原始環(huán)境中的物種組成，包括特化的食肉動物和一些在底泥（指水體底部的有機(jī)與無機(jī)碎屑和土壤的混合物）中攝食的管棲多毛類；②生態(tài)類群Ⅱ（EGⅡ）：由對環(huán)境變動不敏感，但總是在從初始狀態(tài)到輕微不平衡狀態(tài)（有機(jī)物輕微富集）的環(huán)境下低密度出現(xiàn)，且不隨時(shí)間發(fā)生顯著變化的物種組成，包括濾食動物、選擇性不強(qiáng)的食肉動物和食腐動物；③生態(tài)類群Ⅲ（EGⅢ）：由能耐受過量環(huán)境變動的物種組成，可在通常情況下出現(xiàn)，但種群會受有機(jī)物輕微富集刺激，包括管棲的海稚蟲等表層食底泥動物（生活在水底且主要以有機(jī)沉積物為食的底棲動物稱為食底泥動物）；④生態(tài)類群Ⅳ（EGⅣ）：由耐受從輕微到明顯不平衡狀態(tài)的二級機(jī)會種組成，主要為小型多毛類，例如底內(nèi)食底泥動物（穴居或埋棲于沉積物內(nèi)生活的底棲動物稱為底內(nèi)動物）；⑤生態(tài)類群Ⅴ（EGⅤ）：由耐受明顯不平衡狀態(tài)的一級機(jī)會種組成，是一些在沉積物減少的條件下增殖的食底泥動物[8]。其中，機(jī)會種是能在短期內(nèi)利用適宜環(huán)境迅速繁殖的物種。

公式中使用的是各生態(tài)類群的豐度（單位面積內(nèi)的動物個(gè)體數(shù)，而非物種數(shù)）占群落中大型底棲動物總豐度的百分比。采用AMBI一般能獲得從0到6的一系列連續(xù)的值，其中當(dāng)AMBI≤0.2時(shí)，群落未受污染，處于正常健康狀況；當(dāng)5.5

AMBI和M-AMBI已經(jīng)在歐洲近海得到廣泛應(yīng)用，并具有良好的環(huán)境指示作用。在煙臺近海，AMBI和M-AMBI的數(shù)值表明四十里灣和套子灣海域大部分調(diào)查站位在2013年時(shí)處于中等或較好的健康狀況[9]。

底棲多毛類機(jī)會種和端足類指數(shù)

底內(nèi)動物營養(yǎng)指數(shù)

式中各營養(yǎng)類群的數(shù)據(jù)是調(diào)查到的所有物種的個(gè)體總數(shù)。ITI計(jì)算出的數(shù)值在0～100范圍內(nèi)，其中ITI≤30表明研究地點(diǎn)處于被污染的不健康狀況，3060為未受污染的正常狀況。

我們用ITI研究了黃海近岸海域在2000—2011年期間的大型底棲動物群落，發(fā)現(xiàn)這些群落受到中等擾動，表明生態(tài)系統(tǒng)狀況趨向不健康；ITI與AMBI和皮盧均勻度指數(shù)的空間變化趨勢較為一致，驗(yàn)證了ITI用于海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)的有效性。

豐度—生物量比較曲線

豐度—生物量比較（ABC）曲線方法通過比較大型底棲動物的豐度的K-優(yōu)勢度曲線與生物量的K-優(yōu)勢度曲線在同一圖上的相對位置，來判斷海域的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，其中，K-優(yōu)勢度曲線是依據(jù)物種豐度（或生物量）的百分比進(jìn)行降序排列得到的物種豐度（或生物量）的累積百分比曲線。根據(jù)1959年7月、2004年6月和2012年8月南黃海冷水團(tuán)中心內(nèi)部、外部大型底棲動物群落的ABC曲線特征判斷，該中心內(nèi)部、外部的群落狀況良好，生態(tài)系統(tǒng)處于健康狀況[10]。

上述介紹的方法雖然比較成熟、應(yīng)用較廣，但它們都是在物種級別上的健康評價(jià)，將群落中的每個(gè)物種視為一致[11]。近年來，將大型底棲動物之間的進(jìn)化關(guān)系及分類距離應(yīng)用于海洋環(huán)境污染監(jiān)測的探索逐漸增加，發(fā)展出平均分類差異（average taxonomic distinctness， AvTD）指數(shù)等分類多樣性（taxonomic diversity）指數(shù)，這些指數(shù)具有不受采樣方法及環(huán)境條件影響、僅用物種名錄便可計(jì)算等優(yōu)勢。AvTD已經(jīng)在黃海的污染監(jiān)測與健康評價(jià)方面顯示出良好的應(yīng)用前景，但它涉及物種之間分類距離的路徑長度權(quán)重值等參數(shù)，計(jì)算過程較為復(fù)雜[11]。

在黃海，利用大型底棲動物進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)的嘗試越來越多，這無疑有助于我國的海洋資源管理和環(huán)境保護(hù)。然而，目前多數(shù)評價(jià)案例的理論基礎(chǔ)借鑒的是國外的研究，缺乏自主開發(fā)、更適合我國近海特點(diǎn)的方法。建立本土化的大型底棲動物指標(biāo)體系是我國近海生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)迫切需要解決的問題，這需要積極探索，以便更好地服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略和海洋生態(tài)修復(fù)。

[1]孫松， 蘇紀(jì)蘭， 唐啟升. 全球變化下動蕩的中國近海生態(tài)系統(tǒng).科學(xué)時(shí)報(bào)， 2010-03-10（A3）.

[2]羅先香， 楊建強(qiáng). 海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)的底棲生物指數(shù)法研究進(jìn)展. 海洋通報(bào)， 2009， 28（3）： 106-112.

[3]孫道元， 陳木. 小頭蟲作為有機(jī)質(zhì)污染指示生物的調(diào)查研究. 環(huán)境科學(xué)， 1978， （01）： 17-19.

[4]王昊， 辛梅， 陳碧鵑， 等. 青島文昌魚自然保護(hù)區(qū)營養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征及富營養(yǎng)化評價(jià). 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展， 2019， 40（05）： 34-41.

[5]Xu Y， Sui J， Ma L， et al. Temporal variation of macrobenthic community zonation over nearly 60 years and the eff ects of latitude and depth in the southern Yellow Sea and East China Sea. Science of The Total Environment， 2020， 739： 139760.

[6]Xu Y， Sui J， Yang M， et al. Variation in the macrofaunal community over large temporal and spatial scales in the southern Yellow Sea. Journal of Marine Systems， 2017， 173： 9-20.

[7]蔡立哲， 馬麗， 高陽， 等. 海洋底棲動物多樣性指數(shù)污染程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的分析. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2002， 41（5）： 641-646.

[8]Borja A， Franco J， Perez V. A marine Biotic Index to establish the ecological quality of soft-bottom benthos within European estuarine and coastal environments. Marine Pollution Bulletin， 2000， 40（12）： 1100-1114.

[9]Li B Q， Wang Q C， Li B J. Assessing the benthic ecological status in the stressed coastal waters of Yantai， Yellow Sea， using AMBI and M-AMBI. Marine Pollution Bulletin， 2013， 75（1-2）： 53-61.

[10]張鵬弛， 徐勇， 李新正， 等. 南黃海冷水中心內(nèi)外夏季大型底棲動物群落分析. 海洋與湖沼， 2017， 48（2）： 312-326.

[11]曲方圓， 于子山. 分類多樣性在大型底棲動物生態(tài)學(xué)方面的應(yīng)用： 以黃海底棲動物為例. 生物多樣性， 2010， 18（2）： 155-160.

關(guān)鍵詞：大型底棲動物 近海生態(tài)系統(tǒng) 健康評價(jià) 黃海 ■