三亚红塘湾珊瑚礁生态系统健康评价与影响因素分析

2020-06-10李元超林国尧陈石泉吴钟解蔡泽富骆丽珍庞巧珠

海洋渔业 2020年2期

李元超,林国尧,陈石泉,吴钟解,蔡泽富,沈捷,骆丽珍,庞巧珠

(海南省海洋与渔业科学院，海口 570125)

海南岛珊瑚礁主要分布于文昌、琼海、万宁、陵水、三亚、东方、昌江、临高、儋州及澄迈等市县沿岸[1-2]，其中南部的三亚海棠湾至大小洞天沿岸珊瑚礁断续分布，离岛岸礁主要有蜈支洲、东排、西排、东锣岛、西鼓岛等，是我国重要的岸礁研究区域[3]。

早在20世纪60～70年代三亚大东海、鹿回头和东西瑁洲岛的沿岸珊瑚礁就已成为许多科研工作者的科学考察和研究对象[4-9]。近几十年，由于缺乏保护珊瑚礁意识，当地村民随意采挖珊瑚，采用珊瑚礁烧石灰或垒砌房子以及在珊瑚礁区毒鱼、炸鱼、抛锚、放网等活动，给近岸水域珊瑚礁带来严重破坏，使珊瑚礁生态系统面临严重威胁[3,10]。同时，随着海南城镇化及国际旅游岛建设进程的加快，沿岸各类海洋开发活动持续增加，导致近海海洋环境发生污染、海水水质下降及藻类暴发等一系列生态环境问题，加剧了海南近岸珊瑚礁生态系统的退化[11-12]。

红塘湾位于海南三亚天涯镇，周围有旅游区、航道区，受到人类旅游、航运、围填海建设等一系列开发活动的影响。因此，红塘湾附近海域的珊瑚礁生态系统可能会发生变化。

本文对三亚红塘湾附近海域的珊瑚礁资源进行了调查，并应用健康指数法(condition index，CI)评估了调查区域珊瑚礁生态系统的健康状况，分析了影响珊瑚健康状况的主要环境因素，旨在为海南三亚珊瑚礁研究提供基础数据及理论参考。

1 材料与方法

1.1 调查站位概况

红塘湾位于三亚市天涯镇，东邻天涯海角景区，西接南山佛文化旅游区，三面环山(东为马岭，西为红塘岭)，南临广阔南海。区域内气候属热带海洋性季风气候，冬季气候温暖干燥，雨量较少；夏季高温多雨，并常有雷电、暴雨、台风，年均气温为25.8℃，年平均相对湿度78.30%，年平均降水量为1 392 mm。

2017年3月，自马岭至红塘岭，共布设珊瑚调查站位12个，一般调查站位选择在不同的珊瑚礁生境类型、活体珊瑚分布较好区域或珊瑚分布发生明显变化的区域，调查站位见图1。

1.2 调查方法

珊瑚调查采用截线法，根据珊瑚分布的密度、均匀度、优劣情况以及海底地形，分别在3、6、9 m水深地段，选择具有代表性的珊瑚生境，布设50 m的皮尺，用水下摄像机拍摄，室内判读。

将珊瑚礁生态系统的本底数据分为6类：造礁石珊瑚(hermatypic coral, HC)、死珊瑚(dead coral, DC)、软珊瑚(soft coral, SC)、非生物物质(abiotic, AB)、藻类(algae, AL)和其他生物(other fauna, OT)。

统计每组50 cm×50 cm 样框照片中拥有直径小于5 cm 的珊瑚个体的数量，计算硬珊瑚补充量(单位：个·m-2)。

通过某一种珊瑚出现在样带中的频度高低确定其是否为优势种。

历史数据主要来源于海南省海洋生物多样性调查项目。

1.3 水环境评价

珊瑚礁生态系统健康评价按照《近岸海洋生态健康评价指南》(HY/T 087-2005)执行，水环境主要评价指标为pH值、叶绿素a、浊度、活性磷酸盐及无机氮，样品的采样、储存、运输和预处理、检测分析按照《海洋监测规范》(GB17378-2007) 执行，采样时间与珊瑚礁调查时间同步进行。每项评价指标的赋值按公式(1)进行，水环境健康指数按公式(2)进行，参考《近岸海洋生态健康评价指南》(HY/T 087-2005)；相关计算公式及水体环境赋值见表1及表2。

1.4 珊瑚礁生态系统评价

珊瑚健康指数(condition index, CI)，表示珊瑚礁生态系统的健康状况和遭受环境压力的程度，根据半定性估算尺度[13](表3)评价该区域的珊瑚礁生态系统健康状况，并计算公式(3)(表1)。

图1 三亚红塘湾珊瑚调查站位分布示意图Fig.1 Distribution of coral survey stations in the Hongtang Bay

表1 珊瑚礁生态系统水环境评价Tab.1 Evaluation of water environment of the coral reef ecosystem

表2 珊瑚礁生态系统水环境评价Tab.2 Evaluation of water environment of the coral reef ecosystem

表3 半定性估算尺度Tab.3 Semi-qualitative scale for the assessment

2 结果与分析

2.1 珊瑚种类

红塘湾分布造礁石珊瑚11科25属55种，优势种主要是多孔鹿角珊瑚(Acroporamillepora)、风信子鹿角珊瑚(A.hyacinthus)、平展蔷薇珊瑚(Montiporasolanderi)、叶状蔷薇珊瑚(M.foliosa)，常见珊瑚种类主要有丛生盔形珊瑚(Galaxeafascicularis)、澄黄滨珊瑚(Poriteslutea)、二异角孔珊瑚(Gonioporaduofasciata)、精巧扁脑珊瑚(Platygyradaeda)、盾形陀螺珊瑚(Turbinariapeltata)等。珊瑚群体较大，如鹿角珊瑚和蔷薇珊瑚可以出现大面积群体的现象，在海南岛其他海区较少见到。软珊瑚主要种类有豆荚软珊瑚Lobophytumsp.、短指软珊瑚Sinulariasp.、肉芝软珊瑚Sarcophytonsp.以及柳珊瑚目(Gorgonacea)一种。

经珊瑚形态类群统计，红塘湾造礁石珊瑚形态类群主要以团块状、分枝状及叶片状为主，分别占总形态类群的30.91%、23.64%及21.82%，其次为皮壳状、板状以及锥状，分别占总类群比例的12.73%、5.45%及1.82%。

2.2 珊瑚分布情况

红塘湾海域海底珊瑚分布沿岸呈半连续分布，沿岸分布宽度多在100～300 m，天涯海角景区以西为砂质底，无珊瑚分布，垂直岸线上呈明显的分带现象；水深1 m以浅的区域相对狭窄，底质类型主要有细砂、小块的礁石和珊瑚碎屑等，有零星的珊瑚分布或无珊瑚分布。

随着水深增加珊瑚分布逐渐减少，水深1～4 m为主要的珊瑚生长带，分布有多种造礁石珊瑚，造礁石珊瑚覆盖率较高，珊瑚个体较大；4 m以深的区域底质类型由礁石向砂质底过渡；5 m以深海域珊瑚明显减少；6 m以深主要为砂质底，基本无珊瑚分布。

造礁石珊瑚平均覆盖率为14.67%，珊瑚分布较好的主要有两块区域，一是三美湾附近海域(站位H1)，造礁石珊瑚覆盖率可以达到45.00%，另一块是人工岛附近区域(站位H5和站位H6)，造礁石珊瑚覆盖率可以达到20.00%以上。研究区域内平均珊瑚补充量范围在0.00～0.67个·m-2，平均补充量为0.15个·m-2(表4)。

软珊瑚主要出现在2～4 m左右水深海区，覆盖率在0.00%～2.00%，平均覆盖率为0.17%。种类虽然不多，但多群体出现，呈地毯状(斑块状)分布，形态万千，颜色极其鲜艳，极具观赏性。此外，柳珊瑚主要分布于4 m以深区域。

2.3 健康状况评价

通过对研究区域各站位5类底质类型及健康指数分析，并结合半定性估算尺度判断研究海域珊瑚生长状况。结果显示，调查站位H1、H2及H6的珊瑚礁健康状况非常好(CI>0.602)，调查站位H4及H5珊瑚礁健康状况较好(0.176

表4 珊瑚分布情况Tab.4 Distribution of coral reef

表5 各站位5类底质类型及健康指数Tab.5 Five benthic life forms and condition index

2.4 历史数据对比

根据研究区域2014年、2016年及2017年珊瑚礁分布情况可见，2014年至2017年造礁石珊瑚种类、石珊瑚覆盖率、软珊瑚覆盖率以及珊瑚补充量均有一定的下降(图2，表6)。其中造礁石珊瑚种类从57种下降到55种，覆盖率从17.33%下降到14.58%；软珊瑚覆盖率从2.01%下降到0.17%，造礁石珊瑚补充量从0.22个·m-2下降到0.17个·m-2。

图2 珊瑚覆盖率Fig.2 Coverage of coral

3 讨论

海南岛周边海域珊瑚礁生态系统都面临珊瑚退化发生的趋势，主要原因有近岸工程、棘冠海星(Acanthasterplanci)侵蚀、采挖珊瑚、炸鱼、礁区排放污水污物等，甚至过度的潜水旅游观光活动也会对珊瑚及其生态环境造成影响[12]。经调查，研究区域未见或少见珊瑚敌害生物核果螺(Drupamorum)和棘冠海星，而且周边旅游活动未成一定规模，本研究结合区域内近几年珊瑚礁分布的变化及现状，认为影响研究区内珊瑚礁健康状况的主要因素为水体环境、围填海活动以及大型藻类等。

3.1 水体环境对珊瑚礁健康状况影响

经水体环境健康指数评价，红塘湾珊瑚礁生态系统水环境pH为8.05～8.30，平均赋值为15；悬浮物含量范围为3.60～28.70 mg·L-1，平均赋值为6.67；活性磷酸盐含量为0.003 5～0.012 0 μg·L-1，平均赋值为15.00；无机氮含量范围为0.004 0～0.026 μg·L-1，平均赋值为15.00；叶绿素a范围为1.03～8.99 μg·L-1，平均赋值为6.67(表7)。红塘湾珊瑚礁生态系统水环境健康评价指数为11.67，参照珊瑚礁生态系统水环境评价标准，红塘湾珊瑚礁水环境为健康状态。

尽管水体环境健康评价为健康，但研究中发现水环境中悬浮物与叶绿素a含量值较大，赋值偏低，平均赋值均为6.67(表7)。

3.2 悬浮泥沙对珊瑚礁分布影响

填海施工会产生大量的悬浮泥沙，在重力、波浪、潮流、风力等因素作用下扩散、运动会对水质环境和海洋生物产生不良影响[14-15]。由于珊瑚生长对水质质量要求很高，悬浮泥沙会影响珊瑚礁的生长繁殖，造礁石珊瑚死亡的主要原因是沉积物较多，覆盖在珊瑚表面，导致珊瑚窒息死亡，其次是悬浮物浓度较高，导致珊瑚共生藻不能进行光合作用，最后白化死亡，珊瑚白化和病害的主要原因是该海域的沉积物大量增加，覆盖在珊瑚表面，造成珊瑚白化，尤其是蔷薇珊瑚、鹿角珊瑚等敏感性种类，白化发生的较多[16]。

研究区域大潮期悬沙值介于3.20～13.60 mg·L-1之间，平均值为5.40 mg·L-1；小潮期悬沙值介于2.60～16.60 mg·L-1之间，平均值为7.20 mg·L-1；含沙量垂向方向上总体由表层至底层增大；除了个别站含沙量最大值出现在涨潮期外，其余测站含沙量最大值出现在落潮期；同时，研究海域发现大量珊瑚白化情况(图3)，尤其是人工岛(2015年开始建设，填海面积S=47.416 6 hm2)附近站位H4、H5、H6、H7和站位H8都出现了造礁石珊瑚白化现象，死珊瑚覆盖率达到了5.00%～6.00%，种类主要是鹿角珊瑚、蔷薇珊瑚、杯形珊瑚等种类，站位H6和站位H7甚至出现了叶状蔷薇珊瑚整株珊瑚白化，其他调查站位的造礁石珊瑚暂时没有发生白化现象。

表6 珊瑚分布数值变化Tab.6 Numerical changes of coral reef distribution

表7 珊瑚礁生态系统水环境评价Tab.7 Evaluation of water environment of the coral reef ecosystem

图3 造礁石珊瑚白化现象Fig.3 Hermatypic coral bleaching

3.3 大型藻类对珊瑚礁健康影响

大型海藻一直以来都被认为是吸收、利用和延缓水质富营养化的有效载体[17]。然而，大型藻类的增多，会在生态位的竞争中影响到造礁石珊瑚生长与分布，由于藻类生长快，会占据更多的生存空间，给造礁石珊瑚的恢复补充带来很大影响，进一步导致珊瑚生长变慢[18]。经调查，研究海域的礁石和岩石底质上生长了大量的大型藻类，平均覆盖率可以达到10.58%，常见的大型藻类有总状蕨藻(Caulerparacemosa)、团扇藻Padinasp.、帚状乳节藻(Galaxaurafastigiata)、亚灌木状乳节藻(G.subfruticulosa)、耳壳藻(Peyssonneliacaulifera)、马尾藻Sargassumsp.、叉节藻(Amphiroaephedraea)、环蠕藻(Neomerisannilata)、羽毛藻(C.serrulata)、海门冬(Asparagopsistaxiformis)等。

通过2014年至2017年藻类与珊瑚礁补充量对比分析可见，藻类覆盖率呈上升趋势，从2016年的6.31%上升到2017年的10.58%；珊瑚礁补充量呈下降趋势，从2014年的0.22个·m-2下降到2017年0.15个·m-2(图4)。