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文昌椰林湾珊瑚礁生态系统的健康状况及其对围填海建设的生态响应

陈海洲 李元超

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文昌椰林湾珊瑚礁生态系统的健康状况及其对围填海建设的生态响应

    作者简介: 陈海洲(1982-), 男, 江苏张家港人, 硕士, 高级工程师, 从事海洋工程学研究; E-mail:chenhaiz@163.com;
    通讯作者: 李元超(1980-), 男, 山东威海人, 硕士, 副研究员, 从事热带典型海洋生态系统研究; E-mail:lycouc@foxmail.com
  • 基金项目: 海洋工程与海上溢油生态补偿/赔偿关键技术研究示范(201105006)专题研究;海南省科研院所专项-珊瑚礁生态资源恢复关键技术研究及示范推广(SQ2015KXSY0014);海南省应用技术研发与示范推广专项-珊瑚礁原位监测技术研发与示范推广(ZDXM2015027);海洋资源调查与生态保护-珊瑚培植与水下景观构建关键技术研究(YK99977004)
  • 中图分类号: Q178.53;X820.3

The health status of the coral reef ecosystem and its ecological response to reclamation in Yelin bay, Wenchang, Hainan province

  • 摘要: 采用截线样条法调查了海南文昌椰林湾海域珊瑚礁分布状况,并利用健康指数评估了研究区珊瑚礁生态系统的健康状况,初步分析认为研究区内围填海建设可能是影响珊瑚礁生态系统健康状况的主要因素。以椰林湾研究区内的南海度假村、东郊两个围填海区为例,对比分析了围填建设前后几年研究区内珊瑚礁分布数值(种类、覆盖率等)变化、水质环境的变化情况,结果表明珊瑚礁对围填海建设有明显的生态响应,据此明确了围填海建设是对椰林湾区域珊瑚生态系统最主要的影响因素之一。
  • 图 1  椰林湾珊瑚调查站位分布

    Figure 1.  Distribution of coral surveystationsin Yelin bay

    图 2  东郊和南海区域珊瑚覆盖率对比

    Figure 2.  Comparative on the coverage rates of corals in Dongjiao and Nanhai areas

    图 3  东郊和南海区域大型藻类覆盖率对比

    Figure 3.  Comparative on the coverage rates of seaweed in Dongjiao and Nanhai areas

    图 4  悬浮泥沙扩散范围

    Figure 4.  The diffusion range of suspended sediments

    表 1  椰林湾各调查站位珊瑚的覆盖率

    Table 1.  The coverage rates of corals in Yelin bay

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    表 2  各站位五类底质类型及健康指数

    Table 2.  Five benthic lifeform and condition index

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    表 3  椰林湾海域造礁石珊瑚种类名录对比

    Table 3.  Comparative on species list of stone corals in Yelin bay

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    表 4  椰林湾珊瑚礁海域水质状况

    Table 4.  Water quality of coral reefs in Yelin bay

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-16
  • 录用日期:  2018-05-22
  • 刊出日期:  2019-08-20

文昌椰林湾珊瑚礁生态系统的健康状况及其对围填海建设的生态响应

    作者简介:陈海洲(1982-), 男, 江苏张家港人, 硕士, 高级工程师, 从事海洋工程学研究; E-mail:chenhaiz@163.com
    通讯作者: 李元超(1980-), 男, 山东威海人, 硕士, 副研究员, 从事热带典型海洋生态系统研究; E-mail:lycouc@foxmail.com
  • 海南省海洋与渔业科学院, 海南 海口 570125
基金项目: 海洋工程与海上溢油生态补偿/赔偿关键技术研究示范(201105006)专题研究;海南省科研院所专项-珊瑚礁生态资源恢复关键技术研究及示范推广(SQ2015KXSY0014);海南省应用技术研发与示范推广专项-珊瑚礁原位监测技术研发与示范推广(ZDXM2015027);海洋资源调查与生态保护-珊瑚培植与水下景观构建关键技术研究(YK99977004)

摘要: 采用截线样条法调查了海南文昌椰林湾海域珊瑚礁分布状况,并利用健康指数评估了研究区珊瑚礁生态系统的健康状况,初步分析认为研究区内围填海建设可能是影响珊瑚礁生态系统健康状况的主要因素。以椰林湾研究区内的南海度假村、东郊两个围填海区为例,对比分析了围填建设前后几年研究区内珊瑚礁分布数值(种类、覆盖率等)变化、水质环境的变化情况,结果表明珊瑚礁对围填海建设有明显的生态响应,据此明确了围填海建设是对椰林湾区域珊瑚生态系统最主要的影响因素之一。

English Abstract

  • 珊瑚礁是典型的海洋生态系统,是人类赖以生存和发展的地球生命支持系统的重要组成部分,对调节全球气候和生态系统的平衡起着不可替代的重要作用。由于沿海地区人口持续增长、社会经济迅速发展以及全球气候变化等人为和自然的多重压力,严重干扰和破坏了珊瑚礁生态系统,导致全球珊瑚礁分布面积不断缩小,出现全球性的严重退化[1-2]

    我国珊瑚礁面积在世界上列第8位,主要分布于海南、广东、广西和福建沿岸以及南海诸岛和台湾、香港海域等,在全球气候变化的影响下,我国的珊瑚礁生态系统也出现了不同程度的退化现象。调查数据显示,海南岛沿海岸礁的活珊瑚比60年代减少了95%,即使在三亚珊瑚礁自然保护区,珊瑚礁生态系统最近十几年也发生了大面积的退化。以亚龙湾为例,2007年之前亚龙湾珊瑚覆盖率可以达到70%以上,而2008~2009年由于长棘海星、珊瑚病害以及人为影响,使得珊瑚覆盖率降到30%左右,最近几年更是进一步退化到20%左右[3-5]

    随着海南国际旅游岛建设进程的加快,各类海洋开发活动进一步加剧,导致近海海洋环境污染、海水水质下降、藻类爆发等一系列生态环境问题,更加剧了海南近岸典型珊瑚礁生态系统的退化[3-4, 6-7]

    椰林湾位于海南文昌东郊镇附近海域,处于文昌清澜潮汐通道入海口海区,周围有旅游区、清澜港航道区、围填海建设区等一系列开发活动。因此,椰林湾附近海域的珊瑚礁生态系统同样承受着上述压力,尤其是近几年一些围填海项目的建设,间接影响了该区域珊瑚礁的健康状况。

    有鉴于此,采用截线样条法调查了椰林湾附近海域的珊瑚礁分布状况,并利用健康指数(condition index,CI)评估了研究区珊瑚礁生态系统的健康状况,据此分析了影响珊瑚健康状况可能存在的影响因素。而通过以椰林湾研究区内的南海度假村、东郊两个围填海区(建设前后)为例对围填海建设的珊瑚礁生态响应进行分析,明确了围填海建设是对椰林湾区域珊瑚生态系统最主要的影响因素之一。

    • 2014年6月,对文昌椰林湾区域进行珊瑚礁资源调查, 本着不破坏珊瑚的原则,按照《珊瑚礁生态监测技术规程》(HY/T082-2005),采用截线样条法调查。根据椰林湾附近海域的特点,本次调查布设6个站位,每个调查站位范围为200 m×200 m,每个站位设2条调查断面,每条断面长50 m,在1~3 m和4~6 m水深处布设。调查站位具体如图 1所示。

      图  1  椰林湾珊瑚调查站位分布

      Figure 1.  Distribution of coral surveystationsin Yelin bay

    • 将珊瑚礁生态系统的本底数据分为5类,造礁石珊瑚(hard coral, HC)、死珊瑚(dead coral, DC)、软珊瑚(soft coral, SC)、藻类(algae, AL)和其他生物(other fauna, OT)。将各调查站位的底质类型分类,计算各区域的珊瑚健康指数(condition index, CI),它可以用来表述珊瑚礁生态系统的健康状况和遭受环境压力的程度[8]

    • 此次共调查到造礁石珊瑚7科14属18种,主要优势属为滨珊瑚(Porites)、角蜂巢珊瑚(Favites)、扁脑珊瑚(Platygyra)等。常见的造礁石珊瑚有澄黄滨珊瑚(Poriteslutea)、交替扁脑珊瑚(Platygyracrosslandi)、丛生盔形珊瑚(Galaxeafascicularis)、秘密角蜂巢珊瑚(Favitesabdita)等。

    • 研究区区域造礁石活珊瑚平均覆盖度为4.4%,软珊瑚覆盖度为0.1%,硬珊瑚补充量为0.2 ind/m2,大型藻类覆盖度为22.0%(表 1)。

      表 1  椰林湾各调查站位珊瑚的覆盖率

      Table 1.  The coverage rates of corals in Yelin bay

      调查站位1、2、3位于清澜港东侧。距离口门较近的1号站位珊瑚覆盖率为0.0%,站位2、3距离口门相对较远,珊瑚覆盖率在9.0%左右。软珊瑚覆盖率基本为0。

      调查站位4、5、6位于项目位置的南侧。该区域珊瑚覆盖率比较低,基本都在5.0%以内。该区域有少量软珊瑚分布,种类主要是短指软珊瑚(Sinularis sp.)和豆荚软珊瑚(Lobophytum sp.)。

    • 椰林湾的藻类主要种类为总状蕨藻(Caulerparacemosa)、马尾藻(Scagassum sp.)、团扇藻(Padina sp.)等,藻类覆盖率为22.0%。大型藻类的优势种为马尾藻和总状蕨藻。

      大型藻类的增多,会在生态位的竞争中影响到造礁石珊瑚,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[9-10], 该区域的珊瑚补充量仅为0.2 ind/m2,较低的珊瑚补充量使得该区域的珊瑚礁生态系统恢复比较困难。

    • 珊瑚的健康指数是用来表述珊瑚礁的健康状况和遭受环境压力的程度[3-4]。该健康指数在综合分析了造礁石珊瑚覆盖率、软珊瑚覆盖率、死亡率、大型藻类等生物指标的基础上,考虑了不同组织水平之间的相互作用,最终来评价该珊瑚礁生态系统的健康状况。通过健康指数,可以快速评价调查区域珊瑚的健康状况和遭受来自外界环境的压力,间接的反映出调查海域的环境状况以及是否适合珊瑚生长。

      表 2为椰林湾海域各调查站位珊瑚的健康指数。结果显示,椰林湾东郊站位(1~3号站位)1号站位的CI值0,2号站位的CI值-0.642, 3号站位的CI值-0.673,表明椰林湾东郊侧的珊瑚礁生态系统的健康状况为一般和非常差。

      表 2  各站位五类底质类型及健康指数

      Table 2.  Five benthic lifeform and condition index

      椰林湾区域的南海度假村侧站位(4~6号站位)4号站位的CI值-0.263,5号站位的CI值-1.054, 6号站位的CI值-0.802,表明椰林湾南海度假村侧的珊瑚礁健康状况为很差和非常差。

    • 根据椰林湾珊瑚礁生态系统健康状况评价结果,椰林湾海域附近的珊瑚礁生态系统健康状况非常差,可能是由于该区域的开发利用活动的增加,从而影响了该区域珊瑚的生长环境,而非区域的珊瑚礁生态系统本身所致。根据收集资料表明,2014年以前,椰林湾区域增加的开发利用活动主要是围填海建设。围填海建设本身改变了海域自然属性,同时填海建设也引起了水质环境的变化,这都是影响区域珊瑚的生长环境的主要因素。而水质环境的变化同时也导致了研究区内大型藻类覆盖率的增大,藻类增多给造礁石珊瑚的恢复补充带来一定程度的影响。

    • 为了进一步明确围填海建设对珊瑚礁生态环境影响(主要因素)的可能性,同时也为了分析珊瑚礁对围填海建设的生态响应,对比了椰林湾内在东郊、南海围填海区建设前、建设期、建设后的珊瑚礁分布数值(种类、覆盖率等)变化、水质环境的变化情况。

      东郊围填海区建设前调查数据引用2009年《文昌市东郊椰林围填海项目海域使用论证报告》中的调查数据,南海围填海区建设前调查数据引用2010年《文昌市南海度假村围填海项目海域使用论证报告》中的调查数据,而椰林湾内建设期调查数据引用2012年《文昌清澜港三沙补给及交通码头项目海域使用论证报告》中的调查数据。

      对东郊围填海区建设前(2009年)、建设期(2012年)、建设后(2014年)以及南海围填海区建设前(2010年)、建设期(2012年)、建设后(2014年)进行了各时间段的珊瑚礁资源的调查。珊瑚礁分布数值见表 3图 2图 3

      表 3  椰林湾海域造礁石珊瑚种类名录对比

      Table 3.  Comparative on species list of stone corals in Yelin bay

      图  2  东郊和南海区域珊瑚覆盖率对比

      Figure 2.  Comparative on the coverage rates of corals in Dongjiao and Nanhai areas

      图  3  东郊和南海区域大型藻类覆盖率对比

      Figure 3.  Comparative on the coverage rates of seaweed in Dongjiao and Nanhai areas

      根据上述椰林湾区域各时间段的珊瑚礁资源的调查,2009年区域内造礁石珊瑚种类为12科23属45种,而2012年区域内造礁石珊瑚种类为10科20属20种,2014年区域内造礁石珊瑚种类为7科14属18种。

      同样,根据南海度假村围填海区域附近的珊瑚礁资源的本底资料调查,2010年该区域的造礁石珊瑚覆盖率在15%左右,但是2012年跟踪调查时该区域能见度极低,不足10 cm。潜水调查时,整个礁区已经被厚厚的淤泥覆盖,海水散发着一股恶臭,未见一个活的珊瑚,珊瑚覆盖率为0。2014年5月底调查时,发现该区域的珊瑚覆盖率有少量提高,达到2.73%,珊瑚补充量可以达到0.2 ind/m2。另外大型藻类覆盖率明显增加。

      而东郊围填海区域附近的珊瑚礁资源的本底资料调查,2009年该区域的造礁石珊瑚覆盖率为36%左右,2012年跟踪调查时造礁石珊瑚覆盖率降为17%左右,2014年调查时珊瑚覆盖率仅有6.10%。而该区域大型藻类覆盖率相对2012年也明显增加。

      通过对比椰林湾海域的两个围填海建设区附近海域建设前后几年的珊瑚礁调查结果,随着椰林湾内围填海的建设,造礁石珊瑚种类数量锐减。南海区域珊瑚覆盖率在2012年锐减之后有缓慢恢复的趋势,但大型藻类覆盖率明显呈增长趋势。东郊区域珊瑚覆盖率持续降低,在短短2~3 a时间内,该区域的珊瑚覆盖率降低幅度是非常大的,而大型藻类覆盖率增加到30%左右。

      通过上述表明,椰林湾区域内珊瑚礁生态环境发生变化的时间主要是2012年,而2012年正是东郊、南海围填海建设期。围填海建设最明显的特征一是改变海域自然属性、二是产生悬浮泥沙改变水质环境。但由于围填海区内不是珊瑚礁生长区,因此,围填海建设产生悬浮泥沙并扩散是影响珊瑚礁生态环境的主要因素。

      围填海建设施工产生悬浮泥沙,而施工产生的悬浮物在海流的作用下,可迁移到珊瑚生长区,从而对珊瑚礁的生长环境造成影响。若悬浮泥沙含量超过其耐受性,或者泥沙直接覆盖其上,很容易造成珊瑚窒息死亡。

      图 4中显示了围填海建设的悬浮泥沙扩散范围,此范围是在有保护措施情况下的扩散范围,实际施工情况下悬浮泥沙扩散范围更大更广,直接扩散到珊瑚礁生长区,从而改变其水质环境。另外2013~2014年间,由于水质环境的变化使得该区域大型藻类占据优势,也使得珊瑚补充量较低,珊瑚恢复缓慢。

      图  4  悬浮泥沙扩散范围

      Figure 4.  The diffusion range of suspended sediments

    • 根据2009年、2012年、2014年椰林湾海域的水质现状调查结果(表 4),水质调查指标中变化最大的是“悬浮物”,而其他各项指标变化不大。2012年检测出的悬浮物浓度是2009年的5~6倍左右,2014年的悬浮物浓度也是2009年的4倍左右,这表明2012年间椰林湾海区内悬浮物急剧增加,而对比2014年间的悬浮物浓度值,可以看出2012年间应是海区内悬浮物浓度的峰值。海区水质环境变浑浊(悬浮物增加)主要是由于海区开发活动所致,而2012年间的主要开发活动就是椰林湾海区内围填海的建设,围填海建设本身可产生悬浮泥沙,随着海流扩散到其他区域,由此导致椰林湾海区水质环境的变浑浊。

      表 4  椰林湾珊瑚礁海域水质状况

      Table 4.  Water quality of coral reefs in Yelin bay

      海区内悬浮物浓度的增加,对光照就产生很大的影响,因为只有充足的光线才能使共生藻类顺利进行光合作用。而绝大多数造礁石珊瑚要求水质清洁和水流畅通的环境,大量的悬浮物会使珊瑚虫窒息而死,而且也会影响到珊瑚幼虫的补充。同时,对于在此环境里生活栖息的其他礁栖生物由于其生存环境的恶化,也会受到影响。由此,椰林湾内围填海建设改变了区域水质环境,从而影响了区域内珊瑚礁生态系统健康状况,降低了该区域的珊瑚礁生态系统的服务价值和功能。

    • (1) 本文通过采用截线样条法调查了椰林湾附近海域2014年的珊瑚礁分布状况,并利用健康指数评估了该区域珊瑚礁生态系统的健康状况,据此分析了影响珊瑚健康状况可能存在的影响因素,得出初步结论围填海建设可能是影响珊瑚礁生态系统健康状况的主要影响因素。

      (2) 通过以椰林湾研究区内的南海度假村、东郊两个围填海区为例,对比分析了围填海在建设前、建设期、建设后珊瑚礁分布数值(种类、覆盖率等)变化、水质环境的变化情况。

      (3) 结果表明珊瑚礁生态系统确实在很大程度上受到了围填海建设的影响,而珊瑚礁生态系统对围填海建设的生态响应直接体现在:种类减少、珊瑚覆盖率降低、大型藻类覆盖率增加(珊瑚补充量降低)。由此明确了椰林湾区域的围填海建设是影响研究区珊瑚生态系统健康状况的最主要因素之一。

参考文献 (10)

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