辽东湾海域底栖动物次级生产力研究及生境适宜性评价

李轶平，于旭光，孙 明，郭 栋，段 妍，董 婧

( 辽宁省海洋水产科学研究院, 辽宁省海洋生物资源与生态学重点实验室，辽宁 大连 116023 )

辽东湾海域底栖动物次级生产力研究及生境适宜性评价

李轶平，于旭光，孙 明，郭 栋，段 妍，董 婧

( 辽宁省海洋水产科学研究院, 辽宁省海洋生物资源与生态学重点实验室，辽宁 大连 116023 )

为了解辽东湾海域底栖动物次级生产力水平和时空分布特点，根据2007年的4月和10月辽东湾海域大型底栖动物调查数据，运用Brey经验公式计算大型底栖动物次级生产力和P/B值，并结合海洋生物指数方法对辽东湾海域进行生境适宜性评价。分析结果表明，该海域大型底栖动物年平均次级生产力为5.59 g/(m2·年)，年平均P/B值为3.16，辽东湾大型底栖动物次级生产力空间分布呈现出自沿岸向中部递增的趋势，P/B值空间分布与底栖动物次级生产力相反，呈现出自沿岸向中部递减的趋势，群落组成中以个体小、生活史短、代谢快的底栖动物为主。

大型底栖动物；次级生产力；P/B值；海洋生物指数方法

底栖动物作为海洋中的一个重要的生态群落，在海洋生态系统能量和物质流动中占有非常重要的地位[1]。以次级生产力为表征(次级生产力是指生态系统中的异养微生物和动物通过生长和繁殖而增加的生物量或储存的能量)，在海洋生态系统中，底栖动物是次级生产力的主要贡献者之一[2]。研究底栖动物的次级生产力，量化底栖动物生态过程，不仅帮助了解生态系统中物质和能量的动态变化[3]，而且对海洋生物资源可持续利用和海洋生态系统动力学研究等具有重要意义[4-6]。国内关于底栖动物次级生产力研究已有报道，多集中在胶州湾和长江口等近岸水域，以及黄海和东海等开阔外海水域[2,6-9]，而针对于辽东湾的研究报道则相对较少，仅见辽东湾西部局部海域的相关研究[1]。

辽东湾位于渤海东北部[10-11]，是多种经济鱼类、虾类和贝类的产卵场、索饵场和育肥场。近年来，由于受到气候变化和人类活动等影响，辽东湾生态环境和渔业资源状况发生了很大变化，因此，有必要通过辽东湾海域次级生产力分析研究，对辽东湾海域进行生境适宜性评价。Borja等[12]曾对欧洲近岸及河口海域软底质生态质量状况进行了完整性评价，在Pearson等[13-15]的理论框架模型基础上提出了海洋生物指数方法，该方法在不同的环境胁迫条件下均可使用[17]。近年来，这种方法也被应用于评价我国近岸海域[17-21]及河口地区[22-23]的生态环境质量状况，其评价效果和适用性得到了认可和肯定。笔者以2007年的4月和10月辽东湾海域大型底栖动物调查数据为依据，探讨其次级生产力及其时空变化规律，并结合海洋生物指数方法对辽东湾海域进行生境适宜性评价，研究结果可为辽东湾海域海洋资源科学利用与可持续发展提供一定的技术支撑和现实依据。

1 材料与方法

1.1 样品调查与测定

于2007年的4月(春季)和10月(秋季)对辽东湾海域进行2个航次的调查，调查站位见图1。调查采用0.05 m2HNM-1型采泥器采集底泥，用网目0.5 mm的套筛漂洗底质样品，所获生物样品用5%甲醛溶液固定，在实验室进行种类鉴定、计数、称量质量和计算。以上步骤均按照《海洋监测规范》[24]和《海洋调查规范》[25]进行。

图1 2007辽东湾海域大型底栖动物采样站位示意

1.2 次级生产力计算

计算各站位不同物种的个体数量、干质量和去灰干质量。其中，生物量湿质量转换为干质量的比例为5∶1，干质量转换为去灰干质量的比例为10∶9[4]。

采用Brey[26]的经验公式计算大型底栖动物次级生产力：

lgP=-0.4+1.007lgB-0.27lgm

为便于计算，根据m=B/A，将上述公式转换为：

lgP=0.27lgA+0.737lgB-0.4

式中，P为底栖动物的年平均次级生产力[g/(m2·年)]，A为年平均丰度(个/m2)，B为年平均生物量(g/m2)，m为年平均个体质量(g)(去灰干质量)。

将每个站位大型底栖动物两个季节的丰度和生物量平均值作为该种的年平均丰度和年平均生物量，应用以上公式逐种计算年平均次级生产力，并将站位所属种类的次级生产力相加，得到该站位大型底栖动物群落的年平均次级生产力；将所有种类的平均生产力相加，得到整个种群的年平均生产力[5]。

1.3 评价方法

海洋生物指数法根据各种底栖动物环境敏感度的不同，分为5个生态组[12]：① EGⅠ为干扰敏感种；②EGⅡ为干扰不敏感种；③EGⅢ为干扰耐受种；④ EGⅣ为二阶机会种；⑤ EGⅤ即一阶机会种。底栖动物通过AZTI中心网站公布的种类名录最新数据(2014年11月)进行生态组分组，当数据库中未查到某一生物相应的生态组时，将其与已经分组的同一科或者同一属的物种归到同一组[27]。

BI值表示占优势地位的生态组别[15]，由此指示观测点受干扰程度及底栖群落健康状况。

表1 海洋生物指数值分级与相应的环境质量状况[12]

2 结果与分析

2.1 种类、丰度和生物量

春秋两季辽东湾海域调查共获得大型底栖动物46种，隶属6门7纲22目37科(表2)，主要以环节动物(19种)、软体动物(14种)、节肢动物(10种)为主，占总种数的93.48%。大型底栖动物的年平均丰度为93.16个/m2，最高值出现在3号站，为240个/m2，最低值出现在7号站，为20个/m2；大型底栖动物的年平均生物量分别为30.60 g/m2，最高值出现在11号站，为211.87 g/m2，最低值出现在4号站，为0。

2.2 群落次级生产力与P/B值

运用Brey[26]经验公式计算得到2007年辽东湾大型底栖动物的年平均次级生产力为5.59 g/(m2·年)，其中对其贡献最大的是软体动物，占大型底栖动物次级生产力的39.20%，其次是甲壳动物占33.92%，环节动物占20.08%。

年平均次级生产力最高值出现在11号站，为18.67 g/(m2·年)，最低值出现在4号站，为0，该站位生物量也为0，辽东湾大型底栖动物次级生产力空间分布呈现出自中部向沿岸递减趋势(图2a)；年平均P/B值为3.16，最高值出现在18号站，为8.72，最低值出现在4号站，为0，P/B值空间分布与底栖群落次级生产力相反，呈现出自中部向沿岸递增趋势(图2b)。

2.3 评价结果

根据海洋生物指数 V 5.0软件种类名录(V5-2014-11)进行生态分组并分析，结果见表3、表4。春季共有3个样本的BI=0，占总样本数的15.79%，5个样本的BI=1，占总样本数的26.32%，11个样本的BI=2，占总样本数的57.89%；秋季共有2个样本的BI=0，占总样本数的10.53%，2个样本的BI=1，占总样本数的10.53%，13个样本的BI=2，占总样本数的68.42%，2个样本的BI=3，占总样本数的10.53%。

表2 2007年辽东湾大型底栖动物种类

站位EGⅠEGⅡEGⅢEGⅣEGⅤ海洋生物指数BI环境干扰程度底栖群落健康状况185.7%14.3%0.0%0.0%0.0%0.2141未受干扰高2100.0%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0000未受干扰高37.1%92.9%0.0%0.0%0.0%1.3932轻微干扰好40.0%100.0%0.0%0.0%0.0%1.5002轻微干扰好50.0%85.0%14.3%0.0%0.0%1.7142轻微干扰好60.0%0.0%100.0%0.0%0.0%3.0002轻微干扰好7100.0%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0000未受干扰高80.0%75.0%25.0%0.0%0.0%1.8752轻微干扰好950.0%25.0%25.0%0.0%0.0%1.1251未受干扰高100.0%100.0%0.0%0.0%0.0%1.5002轻微干扰好1183.3%16.7%0.0%0.0%0.0%0.2501未受干扰高120.0%100.0%0.0%0.0%0.0%1.5002轻微干扰好1333.3%66.7%0.0%0.0%0.0%1.0001未受干扰高140.0%100.0%0.0%0.0%0.0%1.5002轻微干扰好150.0%66.7%33.3%0.0%0.0%2.0002轻微干扰好16100.0%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0000未受干扰高1733.3%33.3%33.3%0.0%0.0%1.5002轻微干扰好1837.5%62.5%0.0%0.0%0.0%0.9381未受干扰高199.1%90.9%0.0%0.0%0.0%1.3642轻微干扰好

表4 辽东湾秋季大型底栖动物生态环境敏感度分组情况、海洋生物指数值与相应的环境质量状况

由空间分布来看，春季的低值区分布在锦州湾及辽河口附近海域，高值区出现在离岸较远的湾内水域，但分布差异不明显，大部分水域海洋生物指数值为0～2，说明春季辽东湾底栖生境受干扰程度较轻；秋季的分布与春季比较呈现相反的特征，低值区出现在离岸较远的湾内水域，高值区则分布在辽东湾东西两侧近岸水域，说明近岸水域的底栖生境受干扰程度较高，海洋生物指数值分布呈现由近岸水域向湾内水域逐渐降低的趋势。

3 讨 论

3.1 P/B值

P/B值为次级生产力与生物量的比值，其值高低与生物的生命周期有关[4]，该值同时也反映了一个生态群落内物种的新陈代谢的高低和世代更替的速度，个体较小、繁殖较快、生活史短、对环境变化适应较强的物种P/B值较高，反之，P/B值较低[6.28]。底栖动物的P/B值分布具有一定规律性：一年一代的种类P/B值的峰值为4～5；一年两代的峰值为5～6；一年多代P/B值分布较分散，但主要为3～13；两年一代的峰值为2～3；多年一代的种类P/B值较小，峰值主要为0～1[3,5]，辽东湾P/B值为3.16，说明该水域内物种平均每1～2年更替1个世代，此研究结果高于莱州湾[5]、胶州湾[9]和长江口[6]，说明辽东湾大型底栖动物群落中个体小、繁殖较快、生活史短、代谢快的种类所占的比例高于以上海域。

3.2 次级生产力分布格局

辽东湾大型底栖动物次级生产力空间分布呈现出自沿岸向中部递增的趋势，P/B值空间分布与底栖群落次级生产力相反，呈现出自沿岸向中部递减的趋势。次级生产力呈现这一分布格局的原因是沿岸生物个体小，如1号和3号站位分布有耳口露齿螺和短角双眼钩虾等，而中部生物个体大[3-4,28]，如7号和11号站位分布有长偏顶蛤和多皱无吻螠等。该分布与底栖动物的生活环境有密切的关系，沿岸区域受径流的影响，盐度偏低，沉积速率高，加之沿岸港口清淤航道及船只抛锚的影响，底质被扰动，海底环境不稳定，在一定程度上限制了大型底栖动物的生存和发展，因而导致沿岸生物个体小；中部海域距河口较远，温盐变化和沉积环境趋于稳定，陆源性营养物质大量沉淀，使沉积物中有机质含量较高，为大型底栖动物的生存和发展提供了有力条件，因而中部海域生物个体较大[6]。

该分布格局与长江口次级生产力自入海口向东呈递增的趋势相类似[6]，长江口附近近岸次级生产力最低，东南部外海水域次级生产力的渐变达到最高，这表明入海径流对河口底栖动物有着相似的影响方式，但在自然地理特征方面，辽东湾与长江口水域存在显著差异，辽东湾北部水域三面环陆，受沿岸人类活动的影响更为剧烈，导致底栖动态环境更为复杂多变[29]；纪莹璐等[1]曾指出，在辽东湾西部海域大型底栖动物年平均次级生产力由西部近岸区域向东部远岸区域逐级递增，本次辽东湾格局分析不仅证实了这一结论，而且将分布趋势拓展至整个辽东湾。

将研究结果与同处渤海海域的莱州湾[5]和渤海中部[4]进行比较，辽东湾次级生产力为5.59 g/(m2·年)，莱州湾次级生产力为5.60 g/(m2·年)，渤海中部次级生产力为4.46 g/(m2·年)，联系三个海域的水深，符合Brey等关于大型底栖动物次级生产力随水深增加而降低的一般性推论[30]。

3.3 底栖群落受扰动状况

海洋生物指数是通过大型底栖生物各种主要类群组成的变化——耐受种和敏感种类的消长情况来判定海洋环境干扰程度的高低[31]，如本研究所示，春季锦州湾及辽河口附近海域受干扰程度低，离岸较远的湾内水域干扰程度高，但大部分水域海洋生物指数值均处于0～2，说明春季辽东湾底栖生境受干扰程度普遍较轻；秋季与春季特征相反，离岸较远的湾内水域受干扰程度低，辽东湾东西两侧近岸水域受干扰程度高，这主要由于近岸底栖生态环境受到盐度、水深等环境因子及海岸工程、污染物排放、围垦养殖等人为干扰的影响更为突出。这同时也从一个侧面解释了辽东湾次级生产力的分布格局。

海洋生物指数法不仅可以评价环境干扰程度，还可以反应底栖生物群落健康状况[17]。在水深较浅、盐度较低和污染相对较重的河口及近岸区域不适宜底栖动物的栖息；在水深较深、盐度较高和无明显污染的海区较适宜大型底动物栖群落的栖息[22]。辽东湾大型底栖动物群落健康状况显示：近岸水域受陆源污染以及航道疏浚等人类活动的影响剧烈，底栖动物群落较为脆弱；离岸水域受陆源污染和海洋工程等人类活动的影响较少，底栖动物群落较为健康。

致谢

感谢辽宁省海洋水产科学研究院渔业资源研究室全体成员在外业调查和室内生物学鉴定过程中辛勤的付出！

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SecondaryProductivityofZoobenthosandHabitatSuitabilityEvaluationinLiaodongBay

LI Yiping，YU Xuguang，SUN Ming，GUO Dong，DUAN Yan，DONG Jing

( Key Laboratory of Marine Biological Resources and Ecology, Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute, Dalian 116023,China )

The secondary productivity and P/B value of macrozoobenthos were estimated by Brey empirical formula and the suitability of habitat was evaluated by AMBI method based on the survey data of macrobenthos in Liaodong Bay in April and October of 2007, in order to get the secondary productivity level and the characteristics of spatial and temporal distribution of zoobenthos in Liaodong Bay. The results showed that the annual average secondary productivity of the macrozoobenthos was 5.59 g/(m2·a), and the annual average P/B value was 3.16. The spatial distribution of secondary productivity of macrozoobenthos showed a trend of increasing from the coast to the middle part, but the spatial distribution of P/B value was opposite from the zoobenthos secondary productivity, presenting the trend of decreasing from the coast to the middle part. The community composition was mainly of zoobenthos with small individuals, short life history and fast metabolism.

macrozoobenthos; secondary productivity; P/B value;AMBI

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.06.006

S922.91

A

1003-1111(2017)06-0728-07

2016-10-31；

2016-12-30.

国家海洋公益性行业科研专项(201405010)；中国近海海洋综合调查与评价-908辽宁专项(LN-908-01-01-06).

李轶平(1981-)，男，助理研究员，硕士；研究方向：地理信息系统、底栖生物.E-mail:yiping463@sina.com.通讯作者: 董婧(1966-)，女，研究员：研究方向：渔业资源、水母生态学.E-mail:dj660228@tom.com.