王宇，房恩军，郭彪，高燕，侯纯强，王群山
（天津渤海水产研究所，天津经济技术开发区300457）
基金项目：天津市科技兴海项目“天津大神堂海洋特别保护区资源修复与生境评价技术研究”资助（KJXH2011-14）。
作者简介：王宇（1986-），女，硕士，助理工程师，主要从事海洋浮游动物分类和生态学研究，Email：iocaswy@163.com
摘要：2012年4月、9月和2013年5月、9月份对渤海湾天津大神堂海洋特别保护区分别进行了大型底栖动物调查，用丰度/生物量比较曲线法分析了6个调查站位的大型底栖动物群落投礁前后受污染扰动的变化状况。结果表明，在调查期间保护区大型底栖动物群落表现出从最初的受到中等程度干扰→趋向于受到干扰→群落状况趋向正常，保护区生态状况已经大有好转，人工生态修复效果初显。
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关键词 ：大型底栖动物；丰度/生物量曲线；扰动；修复
1研究背景
近岸海域是人类生产活动的重要经济带，也是人类优先开发海洋的区域。随着人们不断开发与利用海洋，海洋污染的不断加剧，近岸海域环境污染和富营养化严重危及到海洋渔业资源与环境。目前对海洋环境污染的监测已引起沿海各国的重视，而对海洋渔业环境的危害与风险评估技术研究跟不上海洋污染的速度。海洋底栖生物是指栖于海洋基底表面或沉积物中的生物，是海洋生物中种类最多的一个生态类型，在食物链中位于第二或更高的层次[1-4]。大型底栖动物生活相对稳定，对海洋环境污染敏感，常作为污染效应的指示种。
人类活动以及环境的变化，是直接导致海洋生物群落和海洋生态系统结构改变的两大因素。海洋生态学家通过提出一系列指标，来定量度量这些干扰对海洋生物群落乃至整个生态系统的影响。1986年，Warwick提出用丰度/生物量比较曲线法（ABC曲线法）来评估监测环境污染对大型底栖动物群落的扰动[1-4]，通过不同海域、不同生境中的大型底栖动物群落进行了验证，表明：大型底栖动物群落对任何物理性、生物性以及污染扰动都会有响应变化，都能通过ABC曲线法体现。
ABC法的原理是稳定的海洋环境中，底栖生物群落结构近似平衡，而群落的生物量由一个或几个大型的种占优势，且数量较少，因此生物量较丰度分布显优势。若将每个种的生物量和丰度对应作图在K-优势度曲线图上，生物量曲线应位于丰度曲线上方。当底栖生物群落受到不同情况干扰时，ABC曲线可作为一种基于生态系统管理的基本方法进行简单明了的分析。因此应用ABC曲线分析人为干扰(捕捞)对底栖生物群落的影响，确定生物群落对干扰产生预期的反应，对于底栖生物资源的研究与保护意义重大。本研究利用2012-2013年天津大神堂海洋特别保护区大型底栖动物的调查资
料，应用ABC曲线方法探讨了生态修复前后大型底栖动物群落受扰动的状况。初步评价了保护区生态修复的效果，以期为受损生态系统的修复以及今后的人工鱼礁工程建设提供基础资料。
天津市大神堂海洋特别保护区位于汉沽区以南，面积大约35 km2，位于5 m水深处砂岗外。大神堂海域曾经是渤海湾重要的贝类（如扇贝、牡蛎等）渔场和栖息场所，是具有独特的生态环境和海洋生物资源的海域[5]。它是华北平原唯一保存下来的现代纯天然泥质活体牡蛎礁，该海域形成了活牡蛎礁为依托的独特生态系统。90年代后期，随着周围捕捞品种的不断减少，渔民加强了对这一海域贝类资源的开发利用。贝类资源成为主要采捕对象，生态环境和资源遭到严重破坏。近年来，随着天津海域的不断开发利用，研究区域附近就有如北疆电厂、中心渔港、汉沽产业园等多个大型用海工程立项实施，这些工程的建设都对该区域的海洋水动力环境造成了一定的影响[6-7]。
为了降低大神堂保护区海域周边建设项目对生态系统环境的影响，提高生物多样性，改善生物栖息地生态环境，遏制生态系统退化，维护区域生态平衡。通过鱼礁及牡蛎礁的投放、沙岗地形特别生境维持与修复技术、底栖生物种群增殖技术，重塑大神堂海洋特别保护区特殊生境。
2材料与方法
2.1研究海域
调查的区域位于渤海湾内的天津汉沽大神堂海洋特别保护区的生态修复区，共设置6个站位进行底栖生物调查(站位分布见图1)。2012年4月26日-28日对大神堂海域进行第一次底栖生物本底调查，2012年9月4日-5日进行了投礁后第一次跟踪调查采样，2013年5月7日-8日，2013年9月12日-13日分别又进行了二次跟踪调查采样。根据本次调查，海域平均水深介于3?4～5.6 m 之间，海底地形总体上呈北高南低的趋势，北侧靠近潮间带，水深较浅。海底地形平均坡降约为0.5‰，海底地形平缓。底部有部分贝壳岗，底质主要由粉砂质砂（TS）、粘土质粉砂（YT）、砂质粉砂（ST）组成。
2.2采样方法
依据《海洋监测规范》(GB17378-1998)[8]，底上动物[9]用网口宽度为1.5 m的阿氏拖网(Agassis Traw1)进行底栖生物的采集。阿氏拖网每站拖网时间为10 min，船速1.00 kn，每网实际扫海面积为463 m2。采样使用0.05 m2的箱式采泥器，每站采泥样面积0.2 m2。对所采泥样经0.5 mm孔径两层网筛小心冲洗掉泥沙，对剩余生物样品及残渣进行挑拣，并用75%（V/V）乙醇溶液固定，编号站位、采样时间，获得每站位的大型底栖生物样品。
2.3分析方法
样品在奥林巴斯解剖镜下尽量鉴定到种并计数，每站每种的样品使用0.000 1 g感量的电子天平（Mettler Toledo MLI04/02）进行称重，以湿重作为重量，称重前使用滤纸将生物体吸干。其中软体动物和寄居蟹去壳称重，管栖多毛类去管称重，群体标本不计算个数[8-9]；各种群的丰度换算为ind·m-2，生物量换算为g·m-2。
2.4优势度计算方法
2.6丰度/生物量比较曲线
应用英国普利茅斯海洋研究所开发的大型多元统计软件PRIMER 5.0(PML，1994)进行数据处理并绘制ABC曲线，x轴表示依物种降序排列序号的对数，y轴表示丰度或生物量的累积百分比。
ABC曲线法具有生态学生活史策略的意义，体现了r选择和k选择的生存和进化的策略。在群落未受干扰的状态下，则底栖生物选择k策略，群落以生长慢、性成熟晚的大个体为主，生物量优势度曲线位于数据优势度曲线之上，w统计值为正。随着干扰的增加，k选择物种的生物量逐渐减少，r选择的物种增多，生物量则逐渐增加，当处于中等干扰的状态时，两条曲线将相交：当群落由选择的物种(生长快、个体小的种类)为主，此时生物量曲线在数量曲线之下，w统计值为负，表明群落处于严重干扰的状态。W统计量公式为：
其中Bi和Ai分别表示序号对应的生物量和数量累积百分比；S为出现的物种数。
3结果
3.1投礁前后试验海域内大型底栖动物的种类组成及生物类群的变化
4个航次共采到大型底栖动物96种，其中投礁前46种，投礁后89种（见表1-表3），其中多毛类33种，软体动物28种，节肢类20种，棘皮动物7种，其他类群8种。各航次大型底栖生物类群构成见表1，随着人工鱼礁的投放时间的延续，底栖生物的种类逐渐增多，节肢动物、棘皮动物和其他动物在底栖生物中的比例逐渐增大。其中，环节动物比投礁前增加19种，软体动物4种，节肢动物8种，棘皮动物5种，其他动物6种。投礁前后物种的相似度为39.4%，其中以软体动物（Js=65.5%）和节肢动物（Js=45.0%）物种相似度最高，棘皮动物和环节动物相似性较小，种类变化较大。
3.2投礁前后调查海区大型底栖生物优势种的变化
本底调查的优势种为凸壳肌蛤(Musculus senhousia)，2012年9月的优势种没有改变，2013年5月调查海区底栖生物优势种为日本角吻沙蚕(Goniada japonica)和凸壳肌蛤，2013年9月为浅古铜吻沙蚕(Glycera subaenea)、青蛤(Cyclina sinensis)和黑龙江河篮蛤(Potamocorbula amurensis)（见表4）。
3.3大型底栖动物的丰度和生物量
各调查站大型底栖动物的丰度和生物量见表5和表6，投礁后大神堂海域大型底栖生物的平均丰度呈现减小的趋势，生物量呈现先增大后减小的趋势。大型底栖生物的种类数量和质量逐渐趋于平衡。
3.4丰度/生物量比较曲线
根据所调查的4个航次6个测站的丰度和生物量资料作的丰度/生物量曲线(ABC曲线)见图2和图3。2012年4月航次为本底数据，其他3个航次为跟踪监测。从曲线情况看，大型底栖动物群落由最初的收到严重干扰到中度干扰，到生物量曲线位于丰度曲线之上，且优势度明显，大型底栖生物群落基本未受干扰，趋于稳定。图2显示，仅2012年9月航次中的1号站位大型底栖生物受到中度干扰。图3显示，1～4号站位大型底栖生物群落均受到严重干扰，种类数很少，1号站位2013年9月航次、4号站位2012年4月航次、5号站位2012年9月航次、2013年5月航次和6号站位2012年4月航次、9月航次、2013年9月航次ABC曲线的生物量起点都很低，说明占优势的底栖生物为小型种，大型种有消失的趋势。
4讨论
4.1种类数及优势种的变化
本研究结果表明，大神堂人工鱼礁区投礁后一年，人工鱼礁对大型底栖动物群落的养护作用已初步显现。从数量上看，大型底栖动物种类数由投礁前的46种增加到投礁后的89种（第2、3、4个航次采集到的种类数）。环节动物的种类投礁后增加了15个新种类；软体动物的种类数从投礁前的21种增加到26种；棘皮动物种类数投礁后增加了6种，节肢动物由投礁前的9种增加至投礁后的20种。因此，环节动物和节肢动物种类数增加是种类数增加的主要因素。从种类更替率看，投礁前后底栖生物种类相似度为39.4%，而更替率为60.6%，其中以棘皮动物和环节动物种类更替率最高，说明人工鱼礁成果显著。从优势种类看，大型底栖动物优势种也发生了明显的变化，投礁前凸壳肌蛤为绝对优势种，投礁后优势种被青蛤和黑龙江河篮蛤代替。
投礁后2013年度大神堂海域底栖动物种类为76种（2013年两个航次采集到的种类数），相当于2010年渤海湾大型底栖动物的种类数，且远小于2011年的平均水平[11]。
4.2渤海湾大型底栖生物的历史变动
2009年渤海湾春季大型底栖动物调查的丰度平均值为568.18 ind·m-2，生物量平均值在40.76 g·m-2[12]，本次调查海区投礁后春季底栖动物的丰度减小了，而生物量则较大，可能与调查海区软体动物较多有关。相比2005年房恩军对渤海湾近岸调查结果来看，夏季底栖动物丰度差异不大，生物量则增大[13]。根据渤海湾底栖生物丰度和生物量的年际变化[11]，大神堂海域的丰度和生物量远远低于平均水平。
4.3人工鱼礁对底栖动物的影响探讨
底栖动物群落结构和分布与水环境理化要素和底质性质关系密切。人工鱼礁的投放改变了海底的地貌、海流及沉积物的粒径分布，为海洋生物提供了觅食场所、栖息场所以及隐蔽场所[14-18]。由于人工鱼礁的集鱼效应，吸引了周围海域内的各种大型游泳动物进入人工鱼礁区域栖息觅食，鱼类的排泄物和礁体上附着贝类的脱落死亡形成的碎屑，都给海区底栖动物提供了生长需要的有机质。但人工鱼礁对其影响机理比较复杂，目前也没有相关文献报道和统计资料证明这一猜测，还需对人工鱼礁区域生物链组成的进一步研究。由于大神堂人工鱼礁区的建成时间较短，其对大型底栖动物群落的影响尚不明显，本研究可能是人工鱼礁的建设丰富了礁区的物种丰富度，使原本脆弱的生态系统稍微稳固，使其达到新的平衡。对人工鱼礁对大型底栖动物影响的深入研究，还需要更多次和更长时间的跟踪调查。
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