劉鳳鈺，周 歡，李 聰，許燕茹，饒小珍，2，林 崗，2

(1.福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350117; 2.福建省特色海洋生物資源可持續(xù)利用重點實驗室, 福建 福州 350117;3.福建省漁業(yè)資源監(jiān)測中心, 福建 福州 350003)

大型底棲動物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演至關(guān)重要的角色，多數(shù)生命期長、流動性差，且活動范圍窄小，對環(huán)境壓力極其敏感，因此，研究它們的群落變化可以很好地反映水體生態(tài)狀況[1]。底棲動物是水生生態(tài)系統(tǒng)中連接初級生產(chǎn)者、分解者與捕食者(以魚類為主)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在水生生態(tài)系統(tǒng)中，底棲動物對物質(zhì)循環(huán)和能量流動的作用非常重要[2]，并為海洋生態(tài)監(jiān)測和生態(tài)系統(tǒng)健康的評估提供科學(xué)依據(jù)。

大型底棲動物是易受到環(huán)境氣候變化和人類活動影響的一類生物類群，對海洋環(huán)境變化的敏感性差異較大，因此可以長周期指示某一海域的生態(tài)系統(tǒng)健康情況[3]。潮間帶處于陸海過渡帶，是一個經(jīng)濟和漁業(yè)價值高的海洋生物的捕食場所[4]。近年來很多學(xué)者對潮間帶物種多樣性展開研究，如胡成業(yè)等[5]對浙江沿海沿岸島礁區(qū)的潮間帶軟體動物群落結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)果表明該海域優(yōu)勢種在春、秋季節(jié)變化十分明顯；畢耜瑤等[6]對南麂島潮間帶軟體動物多樣性與群落結(jié)構(gòu)進行研究，結(jié)果表明該海域的軟體動物在夏季受到中等強度的干擾。這些調(diào)查結(jié)果為當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護提供一定的參考。

舊鎮(zhèn)灣位于福建南部沿海的漳浦縣東部，處于六鰲半島和古雷半島北部之間，由東、西北三面環(huán)繞，是典型的淤積型海灣，半封閉性，水動力條件較差[4]。舊鎮(zhèn)灣作為國家漁業(yè)科學(xué)觀測站之一，其多年來積累了大量相關(guān)數(shù)據(jù)，為探討舊鎮(zhèn)灣及附近海域的生態(tài)環(huán)境變化提供了重要的基礎(chǔ)。本研究于2020年5月(春季)及9月(秋季)采集了舊鎮(zhèn)灣3個站位的表層沉積物，評價了表層沉積物營養(yǎng)鹽污染狀況，進一步分析了潮間帶大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)、組成和分布特征，并對舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲類的物種分布格局、季節(jié)動態(tài)變化以及空間分布特征進行了探討，為舊鎮(zhèn)灣及福建海灣潮間帶生境變化和進一步合理開發(fā)利用潮間帶海洋資源提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)

分別于2020年5月(春季)和9月(秋季)，在地理坐標范圍E 117°69′～117°71′、N 23°96′～24°00′的舊鎮(zhèn)灣近岸潮間帶進行生物采樣和生態(tài)調(diào)查，沿海岸設(shè)置3個調(diào)查站位，分別為L1(117°71′E，24°0′N，劉坂村)、L3(117°69′E，23°98′N，白石村)、L5(117°70′E，23°96′N，北江村外)。

1.2 樣品采集和分析

參照GB17378.3-2007《海洋調(diào)查規(guī)范》和GB/T12763.6-2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》[7-8]，使用灘涂定量采樣框采集低潮區(qū)0～5 cm內(nèi)的表層沉積物，分裝入清潔自封袋中。低溫保存帶回實驗室后放置于通風(fēng)處晾干、剔除雜物過篩后，對沉積物總氮(TN)和總磷(TP)分別采用半微量法和鉬銻抗比色法測定，有機碳(OC)測定采用重鉻酸鉀氧化-分光光度法[9-10]。

根據(jù)GB17378.3-2007《海洋調(diào)查規(guī)范》和GB/T12763.6-2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》采集樣品，每個斷面的高、中、低潮區(qū)用不銹鋼取樣框各采集4個樣方，每個樣方面積為25 cm×25 cm，深度為30 cm，取樣完畢后使用0.5 mm孔徑篩網(wǎng)進行篩分，然后挑選樣本并添加5%的中性甲醛進行固定，帶回實驗室處理分類、計數(shù)和稱重，統(tǒng)計生物種名錄，計算每個門類的生物量、個體數(shù)量和豐度。

1.3 評價方法

1.3.1表層沉積物營養(yǎng)鹽污染評價指數(shù) 采用單因素污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)[9]對表層沉積物氮磷營養(yǎng)鹽的污染程度進行分析。(1)當STN小于1.0，清潔；STN介于1.0～1.5，輕度污染；STN介于1.5～2.0，中度污染；STN大于2.0時，重度污染。(2)當STP小于0.5，清潔；STP介于0.5～1.0，輕度污染；STP介于1.0～1.5，中度污染；STP大于1.5，重度污染。(3)當F小于1.0，清潔；F介于1.0～1.5，輕度污染；F介于1.5～2.0，中度污染；F大于2.0時，重度污染。計算公式為：

Si=Ci/Cs

(1)

(2)

式中：Si表示污染物的污染指數(shù)；Ci為沉積物的實測數(shù)值；Cs為污染物的評價標準；STN=1000 mg·kg-1，STP=420 mg·kg-1。F為STN和STP的平均值。Fmax為STN和STP的最大值。

1.3.2有機污染評價指數(shù) 采用有機污染指數(shù)[10]評價海域沉積物的有機環(huán)境質(zhì)量。當OI<0.05時，清潔；OI介于0.05～0.2時，輕度污染；OI介于0.2～0.5時，中度污染；OI≥0.5時，重度污染。計算公式為：

ON=TN×0.95

(3)

OI=OC×ON

(4)

式中：ON為有機氮(%)，其值以總氮(TN)質(zhì)量分數(shù)的95%計算；OI為有機指數(shù)(%)；OC為有機碳(%)。

1.3.3Pinkas相對重要性指數(shù) 采用Pinkas相對重要性指數(shù)(Index of relative importance，IRI)[11]來確定大型底棲動物群落的優(yōu)勢種，這一指數(shù)可以綜合考慮大型底棲動物豐度和生物量，并反映各個物種的分布狀況，計算公式為：

IRI=(W+N)×F

(5)

W是各個物種生物量在生物總量中的比例；N為各個物種豐度在總豐度中的比例；F為該種出現(xiàn)的頻率。根據(jù)程濟生[12]的分類方法，將IRI>1000的種視為優(yōu)勢種；IRI值在100～1000的種歸為重要種；IRI在10～100的種為常見種；IRI<10的種歸為少見種。

1.3.4大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù) 采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J′)和Margalef豐富度指數(shù)(d)等指標[13-15]來評估大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的多樣性。計算公式如下：

物種多樣性Shannon-Weaver指數(shù)：

(6)

物種豐富度(Margalef′ s species richness)：

d=(S-1)/lnN

(7)

均勻度指數(shù)(Pielou′ s evenness)：

l=H′/lnS

(8)

式中：S為樣品中的種類數(shù)目；N為樣品中的個體總數(shù)；Pi為樣品中第i種的個體數(shù)占總個體數(shù)量的比例。

1.3.5大型底棲動物污染指數(shù) 采用大型底棲動物污染指數(shù)(Macrobenthos pollution index，MPI)對大型底棲生物群落的污染狀況進行分析[16]。當MPI大于4時，嚴重污染；MPI介于0～4時，中度污染；MPI介于-6～0時，輕度污染；MPI小于-6時，清潔。計算公式為：

MPI=10(2+k)[∑(Ai-Bi)]/S1+k

(9)

K=│∑(Ai-Bi)│/∑(Ai-Bi)

式中：Ai為豐度累積百分比優(yōu)勢度；Bi為生物量累積百分比優(yōu)勢度；S為單位面積內(nèi)生物種數(shù)量；當∑(Ai-Bi)為正值時，K=1，當∑(Ai-Bi)為負值時，K=-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 舊鎮(zhèn)灣潮間帶春秋季環(huán)境理化指標

由表1可知，春季沉積物總氮污染指數(shù)(STN)處于0.46～1.12，均值為0.77；秋季STN在0.58～0.89，均值為0.72；3個站位均為清潔狀態(tài)。春季沉積物總磷污染指數(shù)(STP)處于0.65～1.37，秋季STP在0.74～1.27，春季和秋季3個站位多為輕度污染狀態(tài)。春季氮磷綜合污染指數(shù)(F值)變化范圍為0.78～1.14；秋季F值范圍在0.84～1.08，L5站位輕度污染，L1、L3站位為清潔狀態(tài)，可以看出F的評價與STN的評價結(jié)果較為一致；春季OI變化在0.18～1.11，均值為0.80，除L1站位為重度污染，其他站位處于輕度至污染狀態(tài)；秋季OI變化在0.26～0.61，均值為0.74，除L5站位為重度污染，其他站位處于中度污染狀態(tài)。根據(jù)春季和秋季STN和OI指數(shù)的均值可以看出秋季的環(huán)境狀態(tài)好于春季。根據(jù)各項評價指數(shù)，L3站位在春季和秋季的環(huán)境狀況最佳，L5站位次之，L1站位環(huán)境較差。

表1 春秋季潮間帶低潮區(qū)表層沉積物營養(yǎng)鹽污染評價指數(shù)

2.2 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物類群的結(jié)構(gòu)

由圖1可知，春、秋兩季3個站位共采集到大型底棲動物有6門86種。其中春季共發(fā)現(xiàn)5門61種大型底棲動物，包括軟體動物28種，占全部種類的45.90%；環(huán)節(jié)動物20種，占全部種類的32.79%；節(jié)肢動物11種，占全部種類的18.03%；脊索動物1種；紐形動物1種。秋季大型底棲動物6門60種，其中軟體動物28種，占全部種類的45.90%；環(huán)節(jié)動物18種，占全部種類的30.54%；節(jié)肢動物10種，占全部種類的16.95%；脊索動物2種；紐形動物1種；扁形動物1種。從物種數(shù)量來看，大型底棲動物的主要類群由軟體動物、環(huán)節(jié)動物和節(jié)肢動物構(gòu)成。在這兩季中，大型底棲生物以軟體動物居多，環(huán)節(jié)動物和節(jié)肢動物次之，而脊索動物、紐形動物、扁形動物3個門類數(shù)量較少。春季軟體動物門的物種種類數(shù)與秋季相近。環(huán)節(jié)動物門也呈現(xiàn)類似的趨勢。

圖1 舊鎮(zhèn)灣潮間帶春秋季底棲動物種類構(gòu)成

2.3 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物優(yōu)勢種組成

由表2可知，春季相對重要性指數(shù)高于1000的物種共3種，分別是菲律賓蛤仔Ruditapesphilippinarum、縱帶灘棲螺Batillariazonalis、腺帶刺沙蠶Neanthesglandicincta，在L1、L3、L5站點均有分布，其中菲律賓蛤仔的相對重要性最高(相對重要性指數(shù)為5222)，占總豐度和生物量的39.73%和31.47%。在秋季，菲律賓蛤仔、縱帶灘棲螺和腺帶刺沙蠶仍是舊鎮(zhèn)灣潮間帶的優(yōu)勢種。與春季相比，秋季古氏灘棲螺Batillariacumingi的比重升高，相對重要性指數(shù)由310升至1435，青蛤Cyclinasinensis和菲律賓蛤仔的比重下降。總的來說，春秋季節(jié)舊鎮(zhèn)灣潮間帶的大型底棲動物優(yōu)勢種存在差異。

表2 大型底棲動物春、秋季的相對重要性指數(shù)

2.4 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物的生物量分布

由圖2可知，春季各站位生物量的動態(tài)變化幅度較大，在91.23～452.54 g·m-2，平均為288.87 g·m-2。L1站位生物量最小，為91.23 g·m-2，各類群的生物量組成以軟體動物門最高，為67.32 g·m-2，環(huán)節(jié)動物門最低，為5.05 g·m-2；L5站位的生物量最高，達452.54 g·m-2，L5站位各類群生物量組成也以軟體動物門最高，為439.61 g·m-2，環(huán)節(jié)動物門最低，為4.01 g·m-2；春季生物量最高站位是最低站位的4.96倍。秋季各站位生物量的動態(tài)變化幅度為91.97～466.81 g·m-2，平均為291.03 g·m-2。L1站位生物量最小，為91.97 g·m-2，各類群的生物量組成以軟體動物門最高，為74.57 g·m-2，環(huán)節(jié)動物門最低，為4.97 g·m-2；L3站的生物量最高，達466.81 g·m-2，L3站位各類群組成也以軟體動物門最高，為448.82 g·m-2，環(huán)節(jié)動物門最低，為2.28 g·m-2。

圖2 春秋季節(jié)舊鎮(zhèn)灣大型底棲動物生物量分布

從時間分布上看，春季和秋季兩個季節(jié)生物量分布都不均勻。從空間分布上看，各站位之間的生物量存在一定差距。春季生物量呈現(xiàn)灣口站位L5相對較高，灣底L1站位較低的特點，秋季生物量呈現(xiàn)中部站位L3相對較高，灣底L1站位較低的特點。

2.5 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物的豐度分布

由圖3可知，春季大型底棲動物在各站位豐度的動態(tài)變化幅度較大，在534.4～1461.6 ind·m-2，平均為938.13 ind·m-2。L1站位豐度最小，為534.4 ind·m-2，各類群的豐度組成以環(huán)節(jié)動物門最高，為405.6 ind·m-2，節(jié)肢動物門最低，為17.6 ind·m-2；L3站的豐度最高，達1461.6 ind·m-2，各類群的豐度組成也以軟體動物門最高，為1364 ind·m-2，節(jié)肢動物門最低，為32 ind·m-2；春季豐度最高站位是最低站位的2.74倍。

圖3 春秋季節(jié)舊鎮(zhèn)灣海域大型底棲動物豐度分布

秋季大型底棲動物在各站位豐度的動態(tài)變化幅度為598.4～1068 ind·m-2，平均為798.93 ind·m-2。L1站位豐度最小，為598.4 ind·m-2，各類群的豐度組成以環(huán)節(jié)動物門最高，為401.6 ind·m-2，節(jié)肢動物門最低，為22.4 ind·m-2；L3站位的豐度最高，達1068 ind·m-2，各類群組成以軟體動物門最高，為846.4 ind·m-2，節(jié)肢動物門最低，為23.2 ind·m-2。由豐度分布可以看出舊鎮(zhèn)灣的大型底棲動物豐度較高、分布不均，春季底棲動物豐度高于秋季。除L1站位，兩季均以軟體動物門占優(yōu)勢。

2.6 大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)的季節(jié)變化

由圖4可知，春季J值在0.46～0.53，均值0.50；秋季各站位J值在0.58～0.62，均值0.60。春季d值在2.24～3.80，均值2.97，秋季各站位d值在2.99～3.56，均值3.33。春季H′值在2.07～2.82，均值2.49，表明春季處于中度污染狀態(tài)；秋季比春季略高，各站位H′值在2.99～3.12，均值3.04，表明秋季處于輕度污染狀態(tài)。

圖4 舊鎮(zhèn)灣潮間帶多樣性指數(shù)的季節(jié)變化

2.7 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物群落污染指數(shù)

由圖5可知，春季大型底棲動物MPI指數(shù)為0.35，其中L1站位的MPI指數(shù)最高，為0.85，在3個站位中受擾動的程度最大。L3站位和L5站位受擾動程度較小，且L5的MPI值小于L3，受污染程度相對較輕。整體上看，春季3個站位都屬于中度污染的狀態(tài)。秋季的大型底棲動物MPI指數(shù)為-0.36，其中L3站位和L5的MPI值分別為-0.10和-1.06，受擾動程度較小，屬于輕度污染的狀態(tài)，且L5站位的MPI值低于L3站位，受污染程度比L3站位小。秋季3個站位的MPI值均小于春季，總體看秋季受到污染的程度狀況要小于春季，L5站位在春季和秋季受污染小于L3 站位和L1站位。

圖5 春秋季舊鎮(zhèn)灣潮間帶的大型底棲動物污染指數(shù)MPI值

2.8 舊鎮(zhèn)灣潮間帶大型底棲動物優(yōu)勢種的歷史變化

由表3可知，舊鎮(zhèn)灣潮間帶2020年春季與秋季的大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)，與前人2001年和2010年的研究結(jié)果比較分析，發(fā)現(xiàn)舊鎮(zhèn)灣潮間帶的大型底棲動物主要種發(fā)生了顯著變化，多毛類物種逐漸成為重要種，且其豐度、生物量和多樣性指數(shù)呈明顯增加趨勢。本研究中的L3站位在白石村灘涂，與2001年和2010年的調(diào)查站位相近。在2001年至2020年期間，舊鎮(zhèn)灣近岸潮間帶采集到的大型底棲動物種數(shù)略有下降，但各生物類群在總數(shù)上的比例基本保持穩(wěn)定(表3)，其中，軟體動物、環(huán)節(jié)動物和節(jié)肢動物構(gòu)成了大型底棲生物的主要類群。隨著時間的推移，舊鎮(zhèn)灣潮間帶的主要種發(fā)生了更替現(xiàn)象，甲殼類物種逐漸被個體較小的多毛類和雙殼類物種所取代。大型底棲動物的豐度和生物量發(fā)生較大變化，具體數(shù)據(jù)見表3，2020年的豐度是2010年的6.40倍，2001年的3.05倍；2020年的生物量是2010年的6.90倍，2001年的17.91倍。

表3 不同調(diào)查時間舊鎮(zhèn)灣白石村附近底棲動物群落指標比較

3 討論與結(jié)論

沉積物中的總氮(TN)和總磷(TP)含量可以用來評估水體中的營養(yǎng)狀況和污染程度[17]。通過監(jiān)測大型底棲動物，可以了解它們長期接觸污染物所產(chǎn)生的慢性毒性效應(yīng)[18]。而MPI指數(shù)作為一個綜合指標，綜合考慮了底棲動物的種類組成、豐度和生物量等因素，提供了更全面的水體質(zhì)量和污染狀況評估。因此，MPI指數(shù)相較于僅依賴沉積物環(huán)境理化指標，更能揭示水體的生態(tài)健康狀況。在時間分布上，舊鎮(zhèn)灣表層沉積物的環(huán)境理化指標和MPI指數(shù)均表明秋季的環(huán)境健康好于春季，可能是春季調(diào)查期間正值梅雨季節(jié)，降雨量增加沖刷地表，引起河流徑流量增加，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽含量也相應(yīng)增高[19]。在空間分布上，沉積物理化指標和MPI指數(shù)均表現(xiàn)為L1站位環(huán)境健康較差。舊鎮(zhèn)灣是半封閉型的港灣，水動力條件較弱，L1是灣底站位，因此受污染程度較L5、L3站位嚴重；沉積物環(huán)境理化指標表明L3優(yōu)于L5站位，但根據(jù)MPI指數(shù)顯示L5受污染狀況好于L3站位，可能是L3、L5站位均是菲律賓蛤仔養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖戶在放苗前期對底泥進行翻耕，有利于污染物的擴散，減輕污染程度。此外，L5站位靠近灣口水流速度相對較高，受海流影響較大，更有利于污染物的擴散、稀釋和底棲動物的生長。

多樣性指數(shù)可以用來評估海洋環(huán)境污染的狀況。一般而言，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)越高，表示底層生態(tài)環(huán)境條件越好。當H′值<1時，表示重污染；13，表示輕度污染或無污染[21]。物種多樣性指數(shù)H′在不同年份表現(xiàn)為2010年<2001年<2020年。黃博強[22]在對福建省海岸帶土地利用變化過程與環(huán)境效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，近年來漳浦縣加快了城市化和工業(yè)化進程。舊鎮(zhèn)灣在2009年至2017年期間圍填海的過程持續(xù)占用了圍墾區(qū)、灘涂以及建設(shè)用地面積不斷增加。與此同時，陸源入海排污口排放總量也急劇增加。這些人為干擾因素可能是影響大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的原因，從而導(dǎo)致了2001年至2010年物種多樣性指數(shù)的下降，從2001年的2.92下降至2010年的2.85。這種下降可能是由周圍陸域未經(jīng)處理的生活和工業(yè)廢水的排放所引起的，進而導(dǎo)致了潮間帶環(huán)境和底棲生物多樣性的惡化，生境質(zhì)量的下降。

舊鎮(zhèn)灣自1958年起不斷進行圍填海工程，持續(xù)占用圍墾區(qū)和灘涂用地，其中大部分用于經(jīng)濟貝類養(yǎng)殖，灣內(nèi)海水養(yǎng)殖面積相對較大。2001年、2010年和2020年生物量相應(yīng)增加，從26.07 g·m-2升高至466.81 g·m-2，均以軟體動物占絕對優(yōu)勢且生物量隨著年份逐漸增加，這與當?shù)刎愵惖娜斯ゐB(yǎng)殖有密切關(guān)系。物種多樣性指數(shù)從2010年的2.85升至2020年的3.12，表明環(huán)境處于較好的狀態(tài)，這可能是因為近年來進行了一系列工作，如入海排污口溯源整治和入海河流治理。這些措施改善了當?shù)睾Ｓ虻乃鷳B(tài)環(huán)境。此外，2020年在潮間帶灘涂修建了貝類養(yǎng)殖區(qū)，主要進行濾食性貝類的養(yǎng)殖，包括菲律賓蛤仔和牡蠣等品種。這些養(yǎng)殖品種通常無須額外投餌，在其攝食過程中可有效過濾水體中微小的懸浮顆粒物質(zhì)，從而改善水質(zhì)的透明度，并幫助降低水中氮、磷和有機質(zhì)含量，對環(huán)境起到積極的影響[23]。

綜上所述，通過對舊鎮(zhèn)灣潮間帶海域3個站位的調(diào)查，共鑒定到86種大型底棲動物，春季優(yōu)勢種為菲律賓蛤仔、縱帶灘棲螺、腺帶刺沙蠶、青蛤、凸殼肌蛤、薄滿月蛤；秋季優(yōu)勢種為縱帶灘棲螺、腺帶刺沙蠶、古氏灘棲螺、菲律賓蛤仔、習(xí)見圓蛤、珠帶擬蟹守螺。春、秋兩季大型底棲動物豐度分別為938.13、798.93 ind·m-2；平均生物量分別為288.87、291.03 g·m-2。春秋兩季的物種多樣性指數(shù)位于一個較高水平。綜合表層沉積物污染指數(shù)、Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H′和MPI分析，認為研究海域秋季受污染擾動較春季小，環(huán)境健康狀況好于春季。與2001年、2010年的調(diào)查資料進行對比，調(diào)查區(qū)域大型底棲動物的豐度、生物量和物種多樣性指數(shù)等都有明顯的增加。

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