鹿角珊瑚人工養殖的初步研究

鮑 鷹, 周學家, 黃美霞, 梁凱珊, 黃雪芬, 黃少秋, 邱慶昌, 鄭小歐

(1. 中國科學院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 深圳旭聯海洋生物養殖公司, 廣東 深圳 518121; 3. 山東省海洋水產研究所, 山東 煙臺 264000)

鹿角珊瑚人工養殖的初步研究

鮑 鷹1, 周學家3, 黃美霞2, 梁凱珊2, 黃雪芬2, 黃少秋2, 邱慶昌2, 鄭小歐2

(1. 中國科學院 海洋研究所, 山東 青島 266071; 2. 深圳旭聯海洋生物養殖公司, 廣東 深圳 518121; 3. 山東省海洋水產研究所, 山東 煙臺 264000)

為了探討珊瑚人工養殖的基本條件和方法, 分別在陸基水泥池中和海底珊瑚苗床上對 3種鹿角珊瑚: 粗野鹿角珊瑚(Acropora humilis)、霜鹿角珊瑚(Acropora pruinosa)和松枝鹿角珊瑚(Acropora brueggemanni)的人工養殖進行了實驗。結果表明, 這3種珊瑚可以在深圳市鵝公灣近岸海域的海底珊瑚苗床上常年生長; 在水泥池中當水溫低于14℃或高于28℃時珊瑚陸續死亡; 這3種珊瑚的生長速度在適溫范圍內隨著水溫的升高而加快, 最大月生長值是6.05 mm; 光照對這3種珊瑚的生長有影響, 直接的陽光照射會引起水泥池中珊瑚的死亡。

鹿角珊瑚(Acropora humilis); 養殖

珊瑚礁是地球上最古老、最多姿多彩、也是最珍貴的生態系統之一, 它們和熱帶雨林一樣被認為是世界上生物多樣性最高的生態系統。珊瑚礁在人類食物來源和天然產物方面具有重要的經濟價值,在生態旅游、保護海岸線、穩定海洋生態環境等方面都具有重要的意義。但是, 最近的幾十年, 由于人類對海洋資源的過度開發、污染、全球氣候變暖、海洋生態系統失衡等因素的作用, 珊瑚礁出現前所未有的生存危機。另外, 近幾十年來水族市場中珊瑚貿易量的劇增也形成了對自然珊瑚礁的嚴重破壞。聯合國環境規劃署提供的數據表明, 目前, 全世界的珊瑚礁有 11%遭滅頂之災, 16%已不能發揮生態功能, 60%正面臨嚴重的威脅。因此, 開展珊瑚礁的保護和修復工作已迫在眉睫。

珊瑚礁保護和修復的環境前提是造成其破壞的因素消除或減弱, 而用人工養殖的珊瑚枝來增加局部海域中珊瑚的數量和種類, 則能加快珊瑚礁的修復過程或者建立全新的人工珊瑚礁。國外對珊瑚生物學和生態學的報道非常豐富[1], 但是關于珊瑚養殖的研究還比較少[2]; 國內關于珊瑚的研究主要集中在分類和生態學, 對珊瑚養殖的研究剛剛起步,報道極少[3]。

本研究的目的是探索人工養殖珊瑚的技術和工藝、了解珊瑚的生長規律和對生長環境的要求。實驗于2010年6月至2011年6月在位于深圳市南澳街道鵝公灣的深圳旭聯海洋生物養殖公司養殖基地進行。

1 材料與方法

1.1 珊瑚母枝

實驗所用的 3種珊瑚母枝采自鵝公灣, 分別是粗野鹿角珊瑚(Acropora humilis)、霜鹿角珊瑚(Acropora pruinosa)和松枝鹿角珊瑚(Acropora brueggemanni)。種的確定是根據鄒仁林編著的《中國動物志, 腔腸動物門, 珊瑚蟲綱, 石珊瑚目, 造礁石珊瑚》[4]和 JEN Veron 編著的《CORALS of the world》[5]。

1.2 珊瑚苗枝的制備

將水泥灌在塑料快餐碗中, 中間插入一根直徑20 mm左右的塑料棒, 15 min后將塑料棒取出。第2天將水泥坨從快餐碗中倒出, 便成為一個中間有孔的珊瑚養殖底座, 在海水中浸泡3 d后可以使用。

用鉗子在珊瑚母枝上從各分枝頂端往下5～10cm處折斷, 斷枝有分叉或無, 皆可。在水泥底座的孔中填少許原子灰作為黏合劑, 插入斷枝, 立即放入海水中。約10 min后原子灰完全固化, 帶底座的珊瑚苗枝制備完畢, 掛牌編號后移到珊瑚苗床上進行養殖。

3種珊瑚各制備 90個苗枝, 在每個水泥池中各養10個, 在海底各養20個。

1.3 陸基水泥池養殖

養殖池7個, 每個3.5 m×6 m×1.5 m, 池中有以PVC塑料管做成的培養架, 珊瑚苗枝放在培養架上。配 2臺 110W 的潛水泵在池中造成水流。每天換水20%。5個池子用遮光率50%的遮陽網遮光, 2個池子不遮光。沒有水溫控制設備, 水溫隨季節和天氣的變化而變化, 夏季池水溫度高于 30℃時通過加大換水量使池水溫度保持在30℃以下。

1.4 珊瑚苗床

珊瑚苗床用螺紋鋼焊成平面網格狀, 四角有垂直支撐腿, 腿高 50 cm, 架設在泥沙質海底, 水深因潮汐在4.5 m至7 m間變化。珊瑚苗枝的水泥底座為倒錐型, 鑲嵌在苗床的網格中, 可以防止水流將苗枝沖倒或沖走。

1.5 珊瑚枝高度的測量

測量珊瑚枝的最高點到底座的垂直距離為該珊瑚枝的高度(圖1)。每個月測量一次, 由于海況的原因可能使海上測量不能進行, 所以每個月中測量的日期并不是固定的。

圖1 測量珊瑚枝生長值示意Fig. 1 Linear growth of Acroporidae branch

2 結果與討論

2.1 珊瑚生長的測量方法

本文中所采用的測量方法只能表明鹿角珊瑚的生長趨勢, 并不能精確表達珊瑚的生長值。因為實際上許多生長端并不是垂直向上的, 而是斜向的; 或者, 一枝中頂端的生長很少, 但是側枝的生長旺盛,顯然在這種情況下只以珊瑚枝總高度的增長來評判其生長情況是有失偏頗的。雖然在其他一些學者的研究中也有以珊瑚枝總高的增長來說明它們的生長情況[6], 但還是有必要在以后的研究中建立一種更加接近鹿角珊瑚實際生長量的測量方法。

2.2 水溫對珊瑚成活和生長的影響

圖2顯示了養殖在水泥池中的珊瑚的成活率,可以看出水溫對這 3種鹿角珊瑚的存活和生長有著明顯的影響。當水溫低于18℃時, 幾乎不再生長; 低于 16℃時, 水螅體不再伸展, 珊瑚開始褪色; 水溫低于 14℃時, 珊瑚大量死亡。水溫從 18℃逐步升高時, 珊瑚的生長速度也相應提高。高于28℃后, 松枝鹿角珊瑚和霜鹿角珊瑚陸續白化、死亡, 而粗野鹿角珊瑚至少在 30.5℃以下可以存活并生長。在本實驗中, 12月下旬池水溫度開始低于18℃, 并且在1周左右就低于 16℃了; 到 1月中旬, 池水溫度降到了14℃, 在幾天內所有池養珊瑚全部死亡。4月初的池水溫度已將近 18℃, 此時重新制備珊瑚苗枝, 按實驗設計補種。從4月初到6月初的池水溫度是適宜珊瑚的生長的, 到 6月中旬, 池水溫度已經超過18℃, 霜鹿角珊瑚和松枝鹿角珊瑚又開始死亡, 到 6月底幾乎全部死亡了, 而粗野鹿角珊瑚在整個夏天的成活率都比較高。由于采取了遮光和大換水的辦法, 整個夏天池水溫度沒有超過30.5℃。

圖2 池中養殖珊瑚的成活率Fig. 2 Survival rate of Acroporidae cultured in tanks

養殖在海底的珊瑚苗在整個實驗期間都表現出較高的成活率。1年中的月成活率為91.2%～100%。有個值得探討的現象是盡管測得的海水溫度從 7月中旬到 10月中旬都在 28℃以上, 最高達到 30.3℃;并且在1月中旬到2月下旬期間水溫低于16℃, 最低達到14.3℃, 但是海底的珊瑚苗并沒有死亡。究其原因可能是兩方面的: 一方面是測量海水溫度時是在海面以下3.5 m處測的, 而珊瑚床離海面4.5～7 m,珊瑚床的實際水溫在夏天要比測量溫度底, 而冬天要比測量溫度高, 潛水員在操作中能明顯感受到這種溫度的變化; 另一方面是影響珊瑚成活率和生長的因子要有許多, 如光照、CO2、Ca2+、無機鹽、有機物、水流、在海底所處的位置等等[1], 這些因子間的交互作用能改變單一因子的影響力, 而在池子和海洋中這些因子的強度和作用肯定是不一樣的。顯然, 海底苗床要比陸基的水泥池更適合于珊瑚苗的周年生長。

珊瑚的生長與其體內寄生的蟲黃藻的光合作用效率和珊瑚本身的代謝速率密切相關, 而溫度正是影響光合作用和新陳代謝的最重要因子之一。圖3顯示在適宜的水溫范圍內, 鹿角珊瑚的生長速度隨著水溫的提供而加快, 8月份霜鹿角珊瑚的月均生長值((6.05±2.16)mm,n=20)為 3種珊瑚中全年月均最高。珊瑚生長速度的周年變化主要是由水溫的周年變化而引起的, 而同一種珊瑚的生長速度在不同海區的變化, 則是由各海區水溫不同和所處深度不同而引起的。如鹿角珊瑚Acropora cervicornis在牙買加的最大年生長量是180 mm, 而在佛羅里達的最大年生長量只有45 mm[7]。

圖3 海底養殖的鹿角珊瑚的月均生長Fig. 3 Monthly growth rate of the Acroporidae cultured in the sea

2.3 深度與光照對珊瑚生長的影響

光照是影響珊瑚生長的重要環境因子。光照對蟲黃藻的光合作用是必不可少的, 同時, 造礁珊瑚骨骼生長主要依靠光促鈣化作用[8]。實際上研究者更注重在自然海域中珊瑚所處的緯度和水深對其生長的影響, 因為緯度和水深就決定了該處的光照強度。一般來說珊瑚的生長速度隨著水深的加大而降低,因為光照強度是隨著水深的加大而減弱的。同樣, 緯度增高則光照減弱, 珊瑚的生長也隨之減慢。如鹿角珊瑚Acropora cervicornis在牙買加水深小于5 m的海域年最大生長量是159 mm, 而在6～15 m的海域年最大生長量是140 mm[7]。但是在本實驗中, 沒有遮光的2個水泥池中的珊瑚在養殖約20 d后開始陸續死亡, 直至全部死亡; 而遮光的5個水泥池中的珊瑚在水溫適合時能有較高的成活率和生長速度。光照對珊瑚生長的促進作用應該存在一個飽和點, 超過飽和點的光照對珊瑚的生長不再有促進作用, 而且隨著光照的進一步增強, 甚至有抑制珊瑚生長的作用。

2.4 珊瑚人工養殖方法的探討

從本實驗的結果來看, 在有野生珊瑚礁生存的海域, 用海底珊瑚苗床來養殖當地珊瑚是完全可行的。在養殖的第一年確實需要一定數量的野生珊瑚作為苗種來源, 但是從第 2年起就可以不再依賴野生珊瑚了。用海底珊瑚苗床的養殖方法應該是最環保、最節省能源、最能持續發展的。實際上珊瑚苗床在幾年以后, 隨著珊瑚苗枝的不斷生長以及這些珊瑚枝有性生殖的發生, 就會發展成為人工珊瑚礁區。同時, 陸基養殖系統對一個珊瑚養殖場來說也是應該配備的。陸基養殖系統可以實現對珊瑚生長條件的完全控制。在這種控制下, 珊瑚的生長條件甚至優于海底苗床所處條件。通過陸基養殖系統, 可以對從其他地方引進的珊瑚進行馴養和篩選, 豐富養殖珊瑚的種類, 縮短珊瑚苗的育成周期。陸基養殖系統也是對珊瑚進行深入研究所必不可少的平臺。

[1]Osinga R, Schutter M, Griffioen B, et al. The biology and economics of coral growth [J]. Mar Biotechnol,2011, 13: 658-671.

[2]Osinga R, In: Leewis R J, Janse M . Advances in coral husbandry in public aquariums[J]. Public Aquarium Husbandry Series, 2008, 2: 167-171.

[3]牟奕林, 劉亞軍. 尖銳軸孔珊瑚的人工養殖［J］. 中國水產, 2009, 400(3): 27-30.

[4]鄒仁林. 中國動物志: 腔腸動物門、珊瑚蟲綱、石珊瑚目、造礁石珊瑚［M］. 科學出版社, 2001: 50-74.

[5]Jen V. Corals of the world[M]. Australian Institute of Marine Science, 2000.

[6]Atkinson M J, Carlson B, Crow G L. Coral growth in high-nutrien, low-pH seawater: a case study of corals cultured at the Waikiki Aquarium, Honolulu, Hawaii[J].Coral Reefs, 1995, 14: 215-223.

[7]Dullo WC. Coral growth and reef growth: a brief review[J]. Facies, 2005, 51: 33-48.

[8]Mutti M, Hallock P. Carbonate systems along nutrient and temperature gradients: some sedimentological and geochemical constraints[J]. Int J Earth Sci, 2003, 92:465-474.

Study of artificial culture of coral Acroporidae

BAO Ying1, ZHOU Xue-jia3, HUANG Mei-xia2, LIANG Kai-shan2, HUANG Xue-fen2,HUANG Shao-qiu2, QIU Qing-chang2, ZHENG Xiao-ou2
(1. Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Shenzhen Xulian Sea-life Plant Co. Ltd., Shenzhen 518121,China; 3. Shandong Marine Fisheries Research Institute, Yantai 264000, China)

Jan., 12, 2010

Acropora humilis; culture

With the aim of gaining a better understanding of the basic condition and useful techniques for the culture of zooxanthellate scleractinian corals, especially Acroporidae, three species of corals,Acropora humilis,Acropora pruinosaandAcropora brueggemannihave been maintained and growth respectively in tanks and on the coral planting shelves which sited in seabed in Ergong Bay, Shenzhen, China. The corals grew well anniversarily on the planting shelves in the sea, but could not live unless the temperature was between 14℃ and 28℃ in the tanks. The growth rate was increased with increased water temperature between 14℃ and 28℃, and the peak value of growth was 6.05 mm per month. Light plays an important role in the growth of zooxanthellate corals, but direct insolation killed all of the corals in tanks.

S968.9 文獻標識碼: A 文章編號: 1000-3096(2012)01-0069-04

2010-01-12;

2010-04-23

鮑鷹(1962-), 男, 江蘇蘇州人, 碩士, 助理研究員, 主要從事海洋生物學研究, E-mail: baoying@qdio.ac.cn

梁德海)