大连海域刺参原产地大型底栖动物群落结构调查及修复策略

孙俭，刘剑波，母刚，于世超

（1.大连大华嘉森海洋资源资产价格评估有限公司，辽宁 大连 116001；2.大连海宝渔业有限公司，辽宁 大连 116045；3.大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁 大连 116023；4.辽宁省水产苗种管理局，辽宁 大连 116015）

大连海域刺参原产地大型底栖动物群落结构调查及修复策略

孙俭1，刘剑波2，母刚3，于世超4

（1.大连大华嘉森海洋资源资产价格评估有限公司，辽宁 大连 116001；2.大连海宝渔业有限公司，辽宁 大连 116045；3.大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁 大连 116023；4.辽宁省水产苗种管理局，辽宁 大连 116015）

2014年6月，按照海洋资源调查规范，调查北黄海大连沿岸的刺参Apostichopus japonicas原产区中的旅顺口区塔河湾附近海域和大连金州新区城山头海滨地貌保护区海域内大型底栖动物的种类、密度、生物量，计算优势种、生物多样性和群落物种相似性，探讨其修复策略。结果表明，两处海域刺参生境大型底栖动物群落结构基本相同，优势种组成相似，优势类群均为软体动物；物种组成因饵料条件及周边海域底质不同呈现差异性分化；两处海域内海星类与刺参的密度比分别约为1∶3和1∶1，海星类与刺参的生物量比值与密度比相同；海星类与海胆类密度比均约为1∶1和3∶1，海星类与刺参及海胆类密度和的比分别为1∶4和1∶1，海胆类与刺参密度比均约为1∶2。根据调查结果认为刺参生境和增养殖区的养护、修复策略为：（1）多种共养，以参为主；（2）控制海星，适度增殖海胆；（3）提高初级生产力，降低污染。

刺参生境；大型底栖动物;群落特征;修复策略

辽东半岛东部的城山头至旅顺南部沿海是我国典型的基岩海岸之一，是海参、鲍、扇贝底播增殖的重要场所[1]。刺参（也称仿刺参）Apostichopus japonicus的食品及药用价值极高[2],是产量最大的海参种类[3]。海洋资源的过度开发及海洋环境的日趋恶化，水域生态荒漠化现象日益严重，威胁着海洋生物资源[4,5]，珍贵水生野生动植物资源急剧衰退[6],生物群落结构也发生了显著的变化[7-10]，典型的刺参生境所剩无几，野生刺参已难觅踪迹。底播增殖刺参的品质明显优于其他养殖方式[11-13]已形成普遍共识。如何保护刺参的生境，修复刺参增养殖区的生态环境成为重要的研究课题。李元山等[14]调查了山东威海小石岛海域刺参生活环境，分析了刺参的生长、分布与底质、生物等环境的关系；吴耀泉等[15]研究了山东青岛灵山岛增殖放流后参苗的行为及成活率；隋锡林[16]、于东祥等[17]介绍了刺参增殖海域的选择、增殖区的改造、苗种的放养及管护等；邹积波和马跃华[18]研究了在辽宁大连平岛人工造礁与刺参生长的关系；邢坤[19]认为，浅海典型水域刺参的养殖容量约为109.40g/m2；然而，目前对刺参典型生境中大型底栖动物群落特征及种间关系尚无报道。本文通过调查刺参典型生境中的物种、种群、群落结构特征等，探讨其内在的生态学关系，为刺参增殖业的良性发展及海域生态修复提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查区域概况

在北黄海大连沿岸的刺参原产地及传统捕捞区设置2个调查区域：A区位于旅顺口区南部海域的塔河湾附近，B区位于大连金州新区城山头海滨地貌保护区内（图1）。两个区域的海岸均为基岩海岸，岩礁底质为主，A区和B区均处于潮下带，水深3～12m。

1.2 调查面积及站位布设

在A区设置30个调查站位，调查面积约19.27hm2（图2）；在B区设置88个调查站位，调查面积约634.1hm2（图3）。

1.3 样品采集与分析

2014年6月，参照《海洋调查规范海洋生物调查》（GB/T12763.6-2007）要求[20]，在 A区和 B区采集样品、处理，收集数据，调查大型底栖动物。利用GPS对站位进行定位，对各站位进行定量和定性采样。定量采样时，在每个站位用定量框（2.0m×2.0m）取2个样方；样方内采集的所有大型底栖动物分别放入编号的密封袋中，带回实验室用5%的甲醛溶液固定保存，鉴定物种、计数、称量质量。

图1 调查区域位置Fig.1 Location of sampling stations

图2 A区调查站位Fig.2 Location of sampling sites in area A

图3 B区调查站位Fig.3 Location of sampling sites in area B

1.4 数据分析处理

1.4.1 相对重要性指数

相对重要性指数（Index of relative importance，IRI）[21]，IRI=（N+W）×F，式中：N 为某一种类的个体数占总个体数的百分率；W为某一种类的重量占总重量的百分率；F为某一种类出现的站位数占调查总站位数的百分率。

1.4.2 群落物种多样性

式中，N为样品中所有物种的总体个数；S为样品中的种类数；Pi为第i种的个体数与样品中的总个数的比值。

1.4.3 群落物种组成相似性指数（Bray-Curtis指数CN[22]）

式中，Na为样地a的个体数之和；Nb为样地b的个体数之和；Nj为样地a和样地b共有种个体数较小者之和。

2 结果与分析

2.1 种类组成与分布

经鉴定，A区与B区分别有15种和21种大型底栖动物（表1）。两区均出现的物种有13种：刺参、光棘球海胆Strongylocentrotus nudus、黄海胆Glyptocidaris crenularis、罗氏海盘车Asterias rollestoni、砂海燕A.pectinifera、脉红螺 Rapana venosa、锈凹螺Chlorostoma rusica、三棱骨螺Tritonalia emarginatus、虾夷扇贝Patinopecten yesoensis、栉孔扇贝Chlamys farreri、长牡蛎Crassostrea gigas、寄居蟹Pagurus sp.和日本蟳 Charybdis japonica。

A区大型底栖动物隶属于3门12科,其中，棘皮动物门4科5种，占种类数的33.3%；软体动物门6科8种，占种类数的53.3%；节肢动物门2科2种，占种类数的13.3%。

B区大型底栖动物隶属于4门17科，其中，棘皮动物门5科6种，占种类数的30.0%；软体动物门9科12种，占种类数的60%；节肢动物门2科2种，占种类数的10%；螠门1科1种，占种类数的4.3%（表 1）。

2.2 生物量和密度的组成与分布

2.2.1 密度组成与分布

A区与B区大型底栖动物的平均密度分别为5.03个/m2和1.04个/m2，海星类（罗氏海盘车、砂海燕）与刺参密度比分别约为1∶3和1∶1；A区和B区中海星类与海胆类（光棘球海胆、黄海胆、马粪海胆）密度比分别约为1∶1和3∶1；海星类与刺参及海胆类密度和的比分别为1∶4和1∶1；A区和B区中海胆类（光棘球海胆、黄海胆、马粪海胆）与刺参密度比约为1∶2。

表1 大型底栖动物种类名录及分布区域Tab.1 The list of species and distribution of macrobenthos in area A and area B

A区棘皮动物门的平均密度为3.13个/m2，占总密度的62.25%；软体动物门平均密度为1.7个/m2，占总密度的33.78%；节肢动物门平均密度为0.2个/m2，占总密度的3.97%。

B区海域棘皮动物门平均密度为0.71个/m2，占总密度的68.14%；软体动物门平均密度为0.28个/m2，占总密度的27.29%；节肢动物门平均密度为0.05个/m2，占总密度的4.5%；腔肠动物门平均密度为0.003个/m2，占总密度的0.27%。

2.2.2 生物量组成与分布

A区与B区大型底栖动物的平均生物量分别为 378.93g/m2和 63.87g/m2。

A区棘皮动物门平均生物量为284.5g/m2，占总生物量的75%；软体动物门平均生物量为82.6g/m2，占总生物量的22%；节肢动物门平均生物量为11.83g/m2，占总生物量的3%。

B区棘皮动物门平均生物量为44.57g/m2，占总生物量的69.78%；软体动物门平均生物量为17.33g/m2，占总生物量的27.13%；节肢动物门平均生物量为1.93g/m2，占总生物量的3.02%；螠门动物平均生物量为0.04g/m2，占总生物量的0.07%（表2）。

2.3 生态优势度

由相对重要性指数（IRI）＞100为优势种的标准得知，A区有6种优势种：刺参（4660.69）、光棘球海胆（1619.76）、砂海燕（517.12）、脉红螺（339.07）、锈凹螺（304.54）和三棱骨螺（230.07）；B区有5种优势种：刺参（2152.75）、罗氏海盘车（896.04）、砂海燕（860.67）、脉红螺（582.68）和光棘球海胆（101.21）（表 3）。

表2 各区大型底栖动物密度及生物量Tab.2 The abundance and biomass of macrobenthos in area A and area B

2.4 群落多样性指数

本次调查显示，A区和B区的物种多样性（H'）指数分别为3.06和3.32；丰富度指数（dma）分别为1.93和2.10，A区小于B区；均匀度指数（J）分别为0.78和0.74，A区略高于B区（表4）。

表3 各区的优势种及相对重要性指数Tab.3 The dominant species and indices of relative importance（IRI）of macrobenthos in area A and area B

表4 各区群落多样性指数Tab.4 Biodiversity of macrobenthic community in area A and area B

3 讨论

3.1 刺参增养殖海域大型底栖动物群落特征

本研究结果显示，A区和B区的大型底栖动物群落均以“软体动物门-棘皮动物门-节肢动物门”为基本结构，软体动物的物种数占绝对优势，分别占物种总数的53.3%和60.0%；优势种均以刺参、光棘球海胆、砂海燕、脉红螺为主。本次调查结果与山东小石岛[14]、灵山岛[15,23]海域内群落的基本结构、优势种组成具有一致性。这说明地理位置对刺参生境的大型底栖动物群落的基本结构、优势类群及优势种影响较小。本研究中，A、B区域共有种为13种，但物种组成相似性指数为0.276；虽然A、B区域地理纬度基本一致，底质相近，但物种组成相似度不高，说明A、B区域间物种组成出现差异性分化。现场观察及调查发现，刺参生境的物种组成受饵料条件及周边海域底质影响明显，如A区海藻繁茂，为皱纹盘鲍提供了适宜的饵料，所以A区出现皱纹盘鲍；B区周边为泥沙底，适宜紫石房蛤、毛蚶等埋栖型滩涂贝类生存，因海流带动进入B区。因此认为，刺参生境大型底栖动物群落结构基本相同，软体动物为优势类群，优势种组成相似；物种组成因饵料条件及周边海域底质不同呈现差异性分化。

3.2 修复策略

3.2.1 多种共养，以参为主

任何一个生物的生存都需要一定的环境条件[24]；良好的环境是生产优质刺参的前提条件，也是刺参增养殖区的必备条件之一。以往进行刺参增养殖时，更多的关注刺参的投放量与捕捞量，忽视了刺参的生物环境对刺参生存、生活、生长的影响。本研究结果显示，A区和B区的大型底栖动物群落共有种为13种，且优势种均为刺参。这一现象反映了大型底栖动物对生境的适应性[24]；启示人们，在刺参增养殖区养护、修复时应按照“多种共养，以参为主”的模式开展工作。“多种共养”是指在适宜海区投放可以直接或间接为刺参提供食物的物种，如牡蛎、扇贝、海胆等；“以参为主”是指在海区投放牡蛎、扇贝、海胆后，适时投放刺参，以刺参为主养种类。

3.2.2 控制海星，增殖海胆

据姜洪涛等[25]调查，在山东小石岛海域海星类是刺参的敌害之一。从前述结果可知，A区海星类的密度与生物量绝对值均高于B区，但A区刺参和海胆类的生物量绝对值均高于B区。此现象说明海星类作为刺参和海胆类的敌害，限制了刺参和海胆类的种群繁殖。因此，控制海星类数量是提高刺参产量或修复刺参资源量的必要措施。由本调查结果可知，海星类与刺参的密度比小于1∶3或海星类与刺参及海胆类密度和的比小于1∶4为宜。

在天然海域中，刺参与海胆共栖[14,23,26]；刺参与光棘球海胆、虾夷马粪海胆混养既可以提高刺参及海胆的品质，又可以降低饵料系数，避免水质恶化[27-30]。其机理是海带直接为海胆所食，海胆的粪便不能直接为海参摄食[28]，但是放出的氮磷等营养盐为底栖硅藻和石莼等提供了营养；底栖硅藻为海参和海胆等食用[29],等于海带被间接地二次利用，海胆既食海带，又补充了底栖硅藻。本次调查结果表明，在A区和B区中，海胆类与刺参的密度比及生物量比均约为1∶2时，可获较高的刺参产量（A区）。因此在刺参增养殖时，应按照密度（生物量）比为1∶2的比例适量增殖海胆。

3.2.3 提高大型藻类的初级生产力，降低污染

国内外常用多样性指数监测海洋底栖生物群落结构的变化，是较好评价污染程度的工具[31-33]。根据余涛[34]的评价方法，A区和B区均已受到中度偏轻度污染。大量研究表明，净化水产养殖水质的关键是高效、经济和安全除去或转化养殖动物的排泄物和粪便等[28]。针对刺参增养殖海域，可以适量增殖海带、裙带菜、鼠尾藻、孔石莼等大型藻类，这些水生植物既可以提高水体的初级生产力，又可以稳定沉积物、改善及净化海水，还可为刺参第二营养级海洋动物提供优越的产卵场、栖息地和食物。

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Characteristics of Macrobenthic Community and Restoring Strategy in Native Habitat of Sea Cucumber Apostichopus japonicus

SUN Jian1,LIU Jian-bo2,MU Gang3,YU Shi-chao4
（1.Dalian Da Hua Jiasen Asset Prices Appraisal of Marine Resources Co.Ltd.,Dalian 116001,China;2.Dalian Haibao Fisheries Co.Ltd.,Dalian 116045,China;3.School of Mechanical and Power Engineering,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;4.Liaoning Administration Bureau of Aquaculture Breeding,Dalian 116015,China）

The macrobenthic communityincludingspeciescomposition,density,dominantspecies,and speciesdiversitywere investigated in native sea waters of sea cucumber Apostichopus japonicas in Lvshunkou District and Jinzhou District near Chengshantou coastal landform protection area in Dalian in north Yellow Sea in June 2014.The results showed that there was the same community structure and dominant species in benthic animal habitat of sea cucumber,with dominant species in mollusk.However,there was significant difference in species composition between the surveyed coastal areas due to food conditions and the surrounding difference at the bottom.The densityratio ofstarfish to sea cucumberwasfound to be about1∶3 in Lvshunkou Districtand 1∶1 in Jinzhou District in Dalian,the density ratio of starfish to sea urchins about 1∶4 in Lvshunkou District and 1∶1 in Jinzhou District in Dalian and density ratio of sea urchins to sea cucumber about 1∶2 in Lvshunkou District and Jinzhou District.The surveyrevealed that the following restoration strategies should be conducted for sea cucumber habitat conservation:（1）multispecies co-culture,with sea cucumber as principal species;（2）multiplication ofsea urchinsand decrease in starfish density;（3）improvementofprimaryproductivityand reduction in pollution.

habitat of sea cucumber Apostichopusjaponicus；characteristics；macrobenthic community；restoring strategy

S932；S968

A

1005-3832（2017）04-0049-06

2017-04-01

农业部北方海水增养殖重点实验室基金（2014-MESNK-KF-07）.

孙俭（1981-），男，工程师，从事水产资源资产价格评估与渔业技术研究.E-mail:sunjiandlfu@163.com

母刚（1982-），男，实验师，从事渔业装备工程技术研究.E-mail:mugang@dlou.edu.cn