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  南方水产科学   2018, Vol. 14 Issue (5): 21-28.  DOI: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.05.003
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谢志超, 孙典荣, 刘永, 林琳, 王腾, 肖雅元, 李纯厚. 江门海域游泳动物群落组成及其多样性初步分析[J]. 南方水产科学, 2018, 14(5): 21-28. DOI: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.05.003.
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XIE Zhichao, SUN Dianrong, LIU Yong, LIN Lin, WANG Teng, XIAO Yayuan, LI Chunhou. Preliminary analysis of nekton composition and diversity in Jiangmen waters, China[J]. South China Fisheries Science, 2018, 14(5): 21-28. DOI: 10.3969/j.issn.2095-0780.2018.05.003.
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资助项目

公益性行业 (农业) 科研专项经费项目 (201403008);国家自然科学基金NSFC-广东联合基金重点项目 (U1301235);广东省渔业生态环境重点实验室开放项目(LFE-2016-14)

作者简介

谢志超(1993 — ),男,硕士研究生,从事水产动物种群遗传学研究。E-mail: 197277499@qq.com

通信作者

李纯厚(1963 — ),男,研究员,从事水生生物学研究。E-mail: chunhou@scsfri.ac.cn

文章历史

收稿日期:2018-02-07
修回日期:2018-05-03
江门海域游泳动物群落组成及其多样性初步分析
谢志超 1,2, 孙典荣 2, 刘永 2, 林琳 2, 王腾 2, 肖雅元 2, 李纯厚 2    
1. 浙江海洋大学水产学院,浙江 舟山 316022;
2. 中国水产科学研究院南海水产研究所,农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东 广州 510300
摘要:为探究广东江门海域游泳动物种类组成、资源密度、优势种和多样性及其变化趋势,于2016年1月(冬季)、4月(春季)、8月(夏季)和10月(秋季)对该海域进行了4个航次的拖网数据调查。结果显示,江门海域共发现游泳动物132种,隶属17目60科,其中鱼类94种,甲壳类31种,头足类7种。各季节渔获种类数差异较小,渔获物中以鱼类占绝对优势,其次为甲壳类和头足类。游泳动物全年的平均资源密度为291.61 kg·km–2,其中秋季最高(484.67 kg·km–2),夏季最低(76.76 kg·km–2)。相对重要性指数(IRI)表明,该海域主要优势种为康氏小公鱼(Stolephorus commersoni)、周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)、凤鲚(Coilia mystus)和裘氏小沙丁鱼(Sardinella jussieu)等(IRI>1 000),其中康氏小公鱼为全年优势种。物种丰富度指数(D)变化范围为2.325~3.029,均匀度指数(J' )变化范围为0.500~0.708,多样性指数(H' )变化范围为1.201~3.032。分析表明,该海域渔获物以小型鱼类为主,个体小型化明显,甲壳类优势种类单一,与周边海域对比,江门海域多样性处于中等水平。
关键词游泳动物    群落结构    优势种    多样性    江门海域    
Preliminary analysis of nekton composition and diversity in Jiangmen waters, China
XIE Zhichao1,2, SUN Dianrong2, LIU Yong2, LIN Lin2, WANG Teng2, XIAO Yayuan2, LI Chunhou2    
1. Marine Fishery College of Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316022, China;
2. Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300, China
Abstract: Based on four bottom trawl surveys in the Jiangmen waters of Guangdong Province in January (winter), April (spring), August (summer) and October (autumn) of 2016, we analyzed the species composition, stock density, dominant species and biodiversity index in that area. A total of 132 nekton species were captured (94 fishes, 31 crustaceans and 7 cephalopods). The species composition had little difference among seasons. The main species were of Fish, followed by Crustaceans and Cephalopoda. The average annual stock density was 291.61 kg·km–2, highest in autumn (484.67 kg·km–2) and lowest in summer (76.76 kg·km–2). According to the index of relative importance (IRI), the main dominant species were Stolephorus commersoni, Metapenaeus joyneri and Sardinella jussieu, among which S.commersoni was the dominant species of the year. The Margalef species richness index D ranged from 2.325 to 3.029. The Pielou evenness index J' ranged from 0.500 to 0.708. The diversity index H' ranged from 1.201 to 3.032. The results reveal that the catches in this area are mainly small fish, and the individual miniaturization is obvious. The dominant species of Crustacean is single. Compared with the surrounding sea area, the diversity in Jiangmen waters is at middle level.
Key words: necton    community structure    dominant species    diversity    Jiangmen waters    

江门市位于广东省中南部,珠江三角洲经济区以西,南濒南海,陆基海岸线长约414.8 km,海域面积约2 886 km2[1]。江门海域毗邻珠江口,为近岸、河口和岛屿等相复合的海洋生态系统,生境复杂多样,渔业资源丰富,是多种经济种类的重要产卵场、索饵场和栖息地[2-4]。同时该海域还设有上、下川岛中国龙虾(Panulirus stimpsoni)国家级水产种质资源保护区和江门中华白海豚(Sousa chinensis)省级自然保护区[5-6]。江门海域以其优越的自然海洋条件,已成为广东省近海捕捞和养殖渔业的重要区域,具有重要的渔业经济地位和生态保护价值[7]。近年来多项研究表明,受过度捕捞和海洋开发的影响,江门海域生态环境受到严重污染[8],渔业资源显著衰退[9-10]。海洋生境的严峻现状给海洋生物资源管理和保护工作带来了新的挑战。准确掌握游泳动物群落结构及动态变化特征,是合理制定海洋生物资源管理措施和保护方案的前提[11]。早在20世纪80年代后期,中国水产科学研究院南海水产研究所就对江门川岛海域的海洋生物和渔业资源进行了详细的报道[2,12]。随着时间推移和海洋生态环境改变,势必会对江门海域游泳动物群落的组成产生一定影响。因此,为了解现阶段江门海域游泳动物资源情况,根据2016年在该海域4个季节的拖网调查资料,对游泳动物群落结构和多样性特征进行了初步分析,并与历史资料比较,以期为该海域生物资源保护和渔业资源可持续利用提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 数据来源

2016年1月18—23日(冬季)、4月6—11日(春季)、8月9—12日(夏季)和10月25—28日(秋季)在江门近岸海域进行了4个航次的拖网调查。自西向东分别在镇海湾(D8和D7)、广海湾(D6和D5)、大襟岛以南海域(D4、D3和D2)和黄茅海水域(D1)共布设8个调查站位(112°23′30″E~113°04′30″E,21°39′30″N~22°02′30″N,图1)。样品采集及分析测试等均按照《海洋监测规范》(GB 17378—2007)和《海洋调查规范》(GB/T 12763—2007)执行。拖网方式为双船拖网,均在白天作业,每季节各站拖网1次,拖网时间30 min,平均拖速3 kn。调查船为“粤新会渔00125”和“粤新会渔00128”,两船规格相同,总吨位75 t,船全长21.3 m,宽6.2 m,吃水深度2.7 m,主机功率322 kW。调查网具网衣全长95 m,浮纲长70 m,网囊网目为30 mm。渔获物出水后立即冰冻保存,带回实验室进行种类鉴定和形态学参数测定。

图 1 调查站位 Fig.1 Survey stations in Jiangmen waters
1.2 数据分析方法

采用种类更替率来表示江门海域游泳动物组成的季节更替,公式为:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad A{\rm { = }}\frac{C}{{C + N}} \times 100\% $ (1)

式中C为季节间种类增加及减少数之和,N为两季节相同的种类数,A为相邻两季节种类更替率,例如春季与冬季比较,夏季与春季比较。

采用扫海面积法[13]估算游泳动物相对资源密度,公式为:

$\quad\quad \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad D = C/\left( {q{\rm{\cdot}}a} \right)$ (2)

式中D为渔业资源密度;C为平均每小时拖网渔获量;a为每小时网具扫海面积;q为网具捕获率(取0.5)。

采用相对重要性指数(index of relative importance,IRI)来评价渔获种类的优势种[14]

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad{\rm IRI}{\rm{ = (}}N + W ) \times F $ (3)

式中N表示某一种类的个体数量占渔获总数量的百分比;W表示某一种类的质量占渔获总质量的百分比;F表示某一种类出现的站位数占调查总站位数的百分比。

通过Margalef种类丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J')来分析渔业资源群落生态多样性[15-17]。计算公式分别为:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad D = \frac{{(S - 1)}}{{{\rm ln}N}}$ (4)
$\quad\quad \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\; H' = - \sum\limits_{i = 1}^S {{P_i}} {\rm lo{g}_2}{P_i}$ (5)
$\quad\quad \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad J' = \frac{{H'}}{{{\rm lo{g}_2}S}}$ (6)

式中S为渔获物样品种类数,N为渔获物样品总尾数,Pi表示第i种渔获物质量占总质量的比例。本次调查由于渔获物个体差异较大,因此采用Wilhm[18]提出的方法以生物量来计算种类的H'

2 结果 2.1 种类组成

4个调查航次共捕获游泳动物132种,隶属17目60科(表1)。鱼类种类数最多(94种),隶属12目46科,约占渔获物种类总数的71.22%,其中鲈形目的种类数最多(46种),其次为鲱形目(15种)、鳗鲡目(7种)、鲻形目(6种)、鲀形目和鲽形目(均为5种),其余各目均为2种或1种;甲壳类31种,隶属2目10科,约占渔获物种类总数的23.48%,其中虾类有4科共10种,蟹类有4科共14种,虾蛄类有2科共7种;头足类7种,隶属3目4科,约占渔获物种类总数的5.30%。

分别统计4个季节的渔获种类组成(图2)。江门海域游泳动物各季节渔获组成均以鱼类为主,甲壳类次之,头足类最少。各季节渔获物种类数量差异较小,但种类季节更替明显,春季→夏季→秋季→冬季→春季的种类更替率分别为56.98%、67.39%、66.67%和69.79%,除了春季→夏季的更替率较低外,其余各季节之间的种类更替较明显。在4个季节均出现的渔获种类有19种,占总种类数的14.39%;在3个季节出现的有14种,占总种类数的10.61%;在2个季节出现的有26种,占总种类数的19.70%。

表 1 江门海域游泳动物种类组成 Tab.1 Species composition in Jiangmen waters

图 2 江门海域各季节游泳动物种类组成 Fig.2 Species composition of catches in each season
2.2 资源密度的时空分布

调查海域游泳动物全年的平均资源密度为291.61 kg·km–2,春季、夏季、秋季和冬季平均资源密度分别为283.88 kg·km–2、76.76 kg·km–2、484.67 kg·km–2和321.12 kg·km–2,各季节的资源密度差异明显,秋季资源密度最高,夏季最低。各季节均为鱼类资源密度比例最高,甲壳类次之,头足类最低(图3)。

春季资源密度变化范围为23.16~1 089.00 kg·km–2,高值区集中在黄茅海水域(D1),其次为大襟岛附近海域(D4)和镇海湾(D8),广海湾资源密度相对偏低;夏季资源密度为四季中最低,变化范围为48.78~102.55 kg·km–2,各站位资源密度差异不大,相对较高区域集中在广海湾和镇海湾;秋季资源密度为四季中最高,变化范围为47.39~2 244.34 kg·km–2,其中D3站位的资源密度为本次调查所有站位中最高,达2 244.34 kg·km–2,资源密度高值区集中在大襟岛附近海域(D2、D3和D4),其他区域相对较低;冬季各站位资源密度变化范围为10.12~879.80 kg·km–2,高值区与春季相同,集中在黄茅海水域(D1),其他区域均有密集区出现(图4)。

图 3 各类群游泳动物资源密度季节变化和鱼类、甲壳类、头足类占总密度的百分比 Fig.3 Seasonal variation of stock density and percentage of Fish, Crustacean and Cephalopoda to total stock density

图 4 各站位资源密度平面分布 Fig.4 Distribution of stock density in each season
2.3 优势种

调查显示,具有较高经济价值的种类如黑鲷(Sparus macrocephalus)、二长棘鲷(Parargyrops edita)、银鲳(Pampus argenteus)、棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)、带鱼(Trichiurus haumela)、多齿蛇鲻(Saurida tumbil)、黄斑篮子鱼(Siganus oramin)、杜氏枪乌贼(Loligo duvaucelii)等占总渔获质量的65.62%。而经济价值较低的种类如康氏小公鱼(Stolephorus commersoni)、裘氏小沙丁鱼(Sardinella jussieu)、短吻鲾(Leiognathus brevirostris)等约占总渔获质量的34.38%。

分别计算各季节的IRI,以IRI>200作为优势种的划分标准。各季节优势种组成见表2。康氏小公鱼为江门海域的全年优势种;周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)、裘氏小沙丁鱼、杜氏棱鳀(Thryssa dussumieri)、凤鲚(Coilia mystus)和带鱼为3个季节共有的优势种;短吻鲾为2个季节共有的优势种。

春季IRI在200以上的有7种,占春季种类数的11.11%,其中IRI大于1 000的有4种(周氏新对虾、短吻鲾、裘氏小沙丁鱼和凤鲚);夏季IRI在200以上的有9种,占夏季种类数的15%,其中IRI大于1 000仅1种(康氏小公鱼);秋季IRI在200以上的有7种,占秋季种类数的11.29%,其中IRI大于1 000的有3种(康氏小公鱼、周氏新对虾和凤鲚);冬季IRI在200以上有5种,占冬季种类数的8.06%,其中IRI大于1 000的有2种(周氏新对虾和康氏小公鱼)。四季的优势种均为沿岸性小型种类,优质经济种较少,仅有凤鲚、带鱼、棘头梅童鱼和龙头鱼 (Harpodon nehereus),且渔获规格均较小。

表 2 江门海域各季节优势种组成 Tab.2 Dominant species in Jiangmen waters
2.4 多样性变化

江门海域游泳动物D变化范围为2.325~3.029,其中夏季最高,秋季最低;J'变化范围为0.500~0.708,其中夏季最高,春季最低;H' 变化范围为1.201~3.032,其中夏季最高,秋季最低(图5)。对4个季节生物多样性参数进行单因素方差分析,不同季节间H' 存在极显著差异(P<0.01),J'D均无显著性差异(P>0.05)。

图 5 江门海域游泳动物多样性指数季节变动 Fig.5 Diversity indices of nekton in Jiangmen waters
3 讨论 3.1 群落组成变化

江门海域毗邻珠江口,海洋环境与珠江口很相似,自20世纪80年代以来,受人类活动和气候变化的影响,江门附近海域游泳动物三大类群(鱼类、甲壳类、头足类)的种类组成比例有明显变化。1991年川山群岛调查中三大类群组成的比例约为40∶56∶4[12];1997年珠江口三大类群组成的比例约为62∶35∶3[19];2010年珠江口伶仃洋海域三大类群组成的比例约为59∶35∶6[20];2012—2016年大襟岛海域的比例约为71∶26∶3[9];本次调查约为71∶24∶5 (表3)。与历年江门附近海域的调查相比,甲壳类占比大幅降低,种类数量大幅减少,一些不常见种类接近消失。甲壳类作为底栖生物,生存主要受底质环境和盐度2个因素的影响[21-22],甲壳类种类数锐减反映出江门海域的底质环境在20多年间发生了巨大改变。过度捕捞是造成海洋底质生境变化的最大原因,大量的底拖网导致海洋底质生境破碎,同时近岸的大量无序养殖也会引起底质环境的破坏,使得底栖生境变为缺氧生境,从而导致甲壳类赖以生存的底栖生境丢失,迫使甲壳类数量减少甚至消亡。

在本次调查的渔获资源密度组成中,以鱼类的资源密度占绝对优势,此情况与历次调查的结果一致,说明鱼类依旧为本海区主要的游泳动物。但在20多年间,鱼类的优势种组成发生了更替。与1991年调查相比[12],主要鱼类种类整体差异不大,以近岸中小型鱼类为主,但之前的主要鱼类杜氏棱鳀、丽叶鲹 [Carangoides (Atule) kalla] 和裘氏小沙丁鱼等的优势度已降低,目前以康氏小公鱼为全年优势种,一些经济价值较高的优势鱼类所占比例锐减,如鳓(Llisha elongata)、棘头梅童鱼、带鱼、斑点马鲛(Scomberomorus guttatus)等。甲壳类以周氏新对虾为主,主要种类趋于单一化。头足类优势种依旧为杜氏枪乌贼。

此外,本次调查的渔获物还出现了低龄化、个体小型化的特征,多数渔获为当年生幼体,渔获物规格较1991年发生了明显变化。以常见经济种带鱼为例,本次调查中该鱼体长范围为36~185 mm,平均体质量为20 g,明显低于1991年(体长范围为55~420 mm,平均体质量为21 g[12])。近年在大襟岛附近海域的调查中也发现了此类现象[9]。结果表明江门海域的渔获物已经呈现小型化、低龄化趋势。

表 3 不同年代间江门附近海域渔业资源调查的种类组成 Tab.3 Comparison of fishery resources in Jiangmen waters in different periods
3.2 资源密度的变化

渔业资源分布与地理位置有密切关系[23],本次调查将江门近海大致分为4个研究区域。各区域的年均资源密度由高到低依次为黄茅海水域(D1) 538.87 kg·km–2、大襟岛以南海域(D2、D3和D4) 402.30 kg·km–2、镇海湾(D7和D8) 191.10 kg·km–2和广海湾(D5和D6) 102.42 kg·km–2。4个区域的资源密度差异较大,这可能与各区域不同的生境有关。黄茅海水域为典型的河口生境,作为珠江入海口之一,从崖门水道和虎跳门水道流出的径流约分流西江流量的11.2%[24]。如此大的径流流量给黄茅海水域带来了大量的陆源营养物质,为该水域浮游动植物提供了丰富的生源要素,而浮游动植物作为游泳动物的饵料生物,能吸引多数游泳动物在此索饵、产卵,创造了优良的生存环境。由黄茅海过来的径流直接通往大襟岛附近海域,使得该海域也具有适宜游泳动物生长繁殖的优质环境;此外,大襟岛附近海域为中华白海豚保护区[5],渔业资源受到政府相关政策保护,生态环境受人类活动影响相对较小。因此,在本次调查中大襟岛附近海域出现较高的资源密度,资源密度最大值(秋季D3站)也出现在了该区域。镇海湾虽与黄茅海水域同为河口生境,但本次调查的游泳动物资源密度相对较低,由此可以看出该区域的渔业环境已受到一定影响。广海湾为近岸地带,毗邻众多岛屿,周边区域网箱养殖与捕捞活动密集,水质环境受人类活动影响大,该区域在本次调查中资源密度最低,说明广海湾的渔业环境已受到严重干扰。

由于本次调查与1991年川山群岛调查的采样方式相同,根据报告记录的游泳动物渔获率和扫海面积换算成当时的资源密度(春季为553.09 kg·km–2,秋季为484.46 kg·km–2)[12]。相比之下,本次调查春、秋两季的资源密度均低于1991年,表明江门海域的渔业资源存在一定的衰退。

3.3 多样性变化

H'常被用来研究群落结构变化和评价海域受人为影响的程度,当H'小于1为重度影响;H'=1~2为中度影响;H'=2~3为轻度影响。江门海域游泳动物各季节间的多样性指数差异较大,其中夏季最高(3.032),该季节受影响程度较小,可能与伏季休渔有关。5月16日至8月1日是江门海域休渔期,夏季调查实施时间(8月9—12日)在休渔期结束不久,经过2个多月的自然休整,游泳动物多样性获得了一定程度的恢复。秋季的H'最低(仅1.201),说明夏季过后,秋季游泳动物群落结构受到了极大影响,可能是因为休渔期结束后连续高强度的过度捕捞所致。过度捕捞使得一些经济价值较高、个体大的种类资源衰退,生物量降低,甚至为0,从而导致秋季渔获物中各种类的生物量分布极不均匀,H'偏低。

江门海域H'的变化范围为1.201~3.032,年均2.177。与江门周边海域多样性调查结果相比,大襟岛海域为1.577~2.757[9],珠江口南沙海域为1.44[25],海陵湾底栖甲壳动物为1.6~2.9[26],大亚湾鱼类群落为2.40~3.82[27],可见位于珠江口附近的海域H'差异较小,整体上表现为受到轻度人为影响。与我国其他类似水域相比,东山湾为1.65[28],长江口为2.37~3.02[29],莱州湾为1.655[30],综合来看,江门海域的多样性水平在国内沿海处于中等水平。

3.4 江门渔业保护建议

调查显示,江门渔业资源已出现显著的衰退现象,亟需开展相关保护工作,为此,政府部门已采取了许多有效措施,如延长休渔期、重要经济种增殖放流、划定保护区和开展海洋牧场建设等。伏季休渔虽是保护渔业资源的基本方法,但难以从根本上解决问题,有研究表明在伏季休渔前后捕捞强度的差异十分明显,鱼类群落结构稳定性较低[31]。本次调查发现休渔前后的资源密度差异较大,说明江门近海仍存在很大的捕捞压力,虽然休渔期适当延长,但休渔过后的连续高强度捕捞对渔业资源的破坏严重,休渔成果急速消失。因此,应着重从控制捕捞强度、限制捕捞方法上采取措施,尤其是限制底拖网的使用,以保护甲壳类动物赖以生存的底质生境;其次,应加强管理沿岸大型建设工程的污水排放。大型工程的建设和运营往往会对周边海洋环境造成较大影响[32],江门海域是国家一级保护动物中华白海豚的重要栖息水域,自然保护区范围涵盖大襟岛附近海域,已有研究表明,大襟岛附近的大型工程建设,如台山核电站、航道扩建等,已对保护区生物资源及生态环境产生明显影响[33-34]。因此,应进一步加大对该海域渔业资源及生态环境的保护力度。

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