江蘇啟東近岸海域大型底棲動物群落健康評價

季 曉，徐 韌，劉材材，秦玉濤，袁一鳴，徐俊超，劉守海

（1.國家海洋局東海環境監測中心，上海 201206；2.國家海洋局海洋赤潮災害立體監測技術與應用重點實驗室，上海 200090；3.上海海洋大學，上海 201306）

江蘇啟東近岸海域大型底棲動物群落健康評價

季 曉1，2，徐 韌1，2，劉材材1，2，秦玉濤1，2，袁一鳴1，2，徐俊超1，3，劉守海1，2

（1.國家海洋局東海環境監測中心，上海 201206；2.國家海洋局海洋赤潮災害立體監測技術與應用重點實驗室，上海 200090；3.上海海洋大學，上海 201306）

海洋大型底棲動物能對自然和人為活動導致的水和沉積物質量變化做出可預測的響應，因此利用底棲生物作為海洋生態環境監測的生物指標和進行系統健康度量的生物指數已經得到了廣泛的認可。AMBI指數（AZTI’s Marine Biotic Index）法、ABC（abundance/biomass comparison）曲線法和BENTIX指數法可以有效地評價河口和近岸海域大型底棲動物群落對人為和自然擾動的響應。在2013年1、6、8、11月分別對啟東近岸海域的大型底棲生物進行了調查，對比分析了4個季節大型底棲生物種類數、優勢種、密度和生物量的差異，并運用ABC曲線法、AMBI和BENTIX指數法評估了調查海域大型底棲動物群落的受干擾狀況。結果表明，該海域共采集大型底棲動物86種，其中優勢類群為多毛類。群落中的優勢種類主要為鉤蝦（Gammarus sp.）。調查海域年平均總生物量和豐度分別為6.92g·m－2和84.33 ind·m－2，且存在季節性差異。根據ABC法、AMBI法和BENTIX指數法分析顯示絕大部分區域受到輕微程度人為的干擾，特別是夏季受到干擾程度較為強烈。研究結果表明，啟東近岸受一定程度人類活動影響。

啟東近岸海域；大型底棲生物；群落

大型底棲動物生活于海洋底層，是海洋生物的重要組成部分，對海洋生態環境物質循環及能量流動有著重要作用。大型底棲動物運動能力較弱、地域性強，回避污染的能力差，對于環境污染具有較好的指示作用［1］。底棲動物群落結構的組成能夠客觀反映海洋環境的特點和環境質量狀況，是生態系統健康的重要指示生物，而底棲生物指數能夠反映這兩者之間的關系，從而對海洋生態系統健康進行評價。然而對特定海域進行生態環境質量評價時，采用單因子指數評價所有的生態系統是不現實的，需要對可以選擇的生物指數進行適用性評估，并進行相互校驗，校驗的目的不僅是為了選擇最合適的指數，也是為了保證不同指數評價結果的可比性和可靠性［2－10］。

江蘇啟東位于長江入海口北側，三面環水，形似半島，是出江入海的重要門戶，是長江三角洲經濟帶的重要組成部分。此外，啟東沿岸潮間帶還是重要的貝類、紫菜養殖基地，中國四大漁場之一的呂四漁場也位于啟東外海。啟東地區海岸線蜿蜒，擁有大量灘涂，水產養殖業發達，沿海分布著眾多的工業園區。還分布著農漁業區、港口航運區、城鎮用海區、旅游休閑娛樂區等，功能較復雜。隨著工農業、港口、旅游的快速發展，人類生產和生活活動會導致大量陸源污染物排人近海，使近岸海洋環境成為受人為影響最直接和嚴重的區域，可能對啟東近岸生態環境產生較大的危害。針對啟東近岸生態環境問題，國內的學者已進行了一系列調查研究［11～16］。但對于啟東海域大型底棲動物的季節變化還未見有報道。

本文根據2013年1、6、8、11月（分別代表冬、春、夏、秋4季）在江蘇啟東近岸海域進行大型底棲動物調查數據，分析了該海域底棲動物的群落結構和季節變化，運用不同的指數對該海域的生態環境質量進行評估，為生態資源的可持續利用和生態系統健康提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查區域和站位

調查區域位于江蘇啟東近岸海域，調查分別于2013年1月（冬季）、6月（春季）、8月（夏季）和11月（秋季）進行環境調查，每個航次設置15個站位，站位分布見圖1。

圖1 調查站位Fig.1 Sampling stations

1.2 采樣方法及處理

大型底棲動物采樣使用面積為0.1 m2的抓斗式采泥器定量取樣，每個站成功取樣2次，合并為當站樣品，泥樣通過上層網孔1 mm、底層網孔0.5 mm套篩沖洗，所獲生物樣品用5%中性甲醛溶液固定，在實驗室中進行分類鑒定、個體計數以及稱重（濕重）等工作，并換算成單位面積的密度。具體操作按《海洋生態調查技術調查規程》［17］進行。

1.3 數據統計方法

1.3.1 優勢度（Y）

設：fi為第i個種在各樣方中出現頻率；ni為群落中第i個種在空間中的個體數量；N為群落中所有種的個體數總和。

綜合優勢種概念的兩個方面，得出優勢種優勢度（Y）的計算公式：

1.3.2 種類豐富度（D）、均勻度指數（J′）

式中，S為種類數，ni為第i種的豐度，N為總豐度，H′為實測Shannon－Weaver多樣性指數，H′Max＝log2S。

1.3.3 多樣性指數

式中，Shannon－Weaver多樣性指數，Pi為第i種的個體數（或密度）占總個體數（或密度）的比例。

1.3.4 豐度生物量比較法

底棲生物群落健康狀況采用豐度/生物量比較曲線（abundance/biomass comparison，簡稱ABC）［18－22］。ABC曲線法用于監測環境污染對于大型底棲動物群落的擾動。

1.3.5 海洋生物指數AMBI和BENTIX指數

AMBI指數用于反映河口海域生態系統健康和生態環境質量狀況。根據底棲動物的各種不同種類對環境干擾的敏感程度不同，即由最敏感到最機會主義種，分為5個不同的類型而獲得［22］。BENTIX指數用于進行海洋生態環境狀況分級和壓力因子的環境效應評價，用敏感物種GS和耐受物種GT相對百分比來衡量［23－25］。

AMBI＝［（0×%EGI）＋（1.5×%EGII）＋（3×%EGIII）＋（4.5×%EGIV）＋（6×%EGV）］

BENTIX＝（6×%GS＋2×%GT）

式中，%EGI為干擾敏感型生物的相對豐度，% EGII為干擾不敏感型生物的相對豐度，%EGIII為干擾容忍型生物的相對豐度，%EGIV為次處理類型生物（能生活在輕微環境失衡狀態下的生物）的相對豐度，%EGV為優先處理類型生物（能生活在嚴重環境失衡狀態下的生物）的相對豐度，%GS＝%EGI＋%EGII，%GT＝%EGIII＋%EGIV＋%EGV。其中，AMBI和BENTIX數值的計算使用軟件AMBI 5.0進行計算，軟件以及相應的物種分類目錄可以在AZTI網站（http：//ambi.azti.es）免費獲得，物種的生態分組以及分組表內未包含的大型底棲生物根據文獻規定執行［22，25］，評價指標見表1。

2 結果與分析

2.1 種類組成及優勢種

2013年啟東近岸海域調查共獲大型底棲生物86種（附錄I）。其中多毛類38種（占44%），軟體動物22種（占26%），甲殼動物16種（占19%），棘皮動物5種（占6%），其它5種（占6%）。

4個航次大型底棲動物種類數量隨時間變化明顯，春季種類數量最多，多達51種，夏季出現47種，秋季出現39種，冬季最少，共出現26種。從季節變化來看，春季和夏季大型底棲動物種類多于秋季和冬季。其中12種在4個航次均出現，占總種數的14%；44種僅在一個航次出現，占總種數的51%；多毛類在4個航次中均為群落中的優勢類群，春季為23種，夏季為26種，秋季為20種，冬季為9種。各主要類群的種數在4個航次也不相同：多毛類種數為夏季＞春季＞秋季＞冬季；軟體動物種數為春季＞夏季＞冬季＞秋季；甲殼動物種數為春季＞秋季＞夏季＞冬季。

4個航次中大型底棲動物優勢種共9種（以Y＞0.02計算）。群落中的優勢種組成在不同航次間略有差別，其中鉤蝦（Gammarussp.）4個航次中均為優勢種，且在群落中的優勢地位較為顯著。日本角吻沙蠶（Goniada japonica）和冠奇異稚齒蟲（Paraprionospio cristatasp.nov.）也較為常見，在 3個航次中占優勢種；不倒翁蟲（Sternaspis scutata）、絲異須蟲（Heteromastus filiformis）、后指蟲（Laonice cirrata）為兩個航次的共有優勢種。春季和冬季樣品中優勢種數量較多，為6種。夏、秋兩季優勢種種類較少。大型底棲動物優勢種類在各航次中的優勢種見表2。

表1 生態質量狀態等級及用于分類評價指數的閾值Tab.1 Ecological quality status classes and thresholds used to classify index values

表2 啟東近岸海域大型底棲動物優勢度Tab.2 Dom inant degree（Y）ofmacrobenthic species in coastal area of Qidong

2.2 生物量與豐度

調查海域4個航次大型底棲動物平均總生物量為6.92 g·m－2，主要類群中以軟體動物貢獻最高，達2.92 g·m－2；多毛類、甲殼動物和棘皮動物貢獻依次為0.75 g·m－2、0.26 g·m－2和2.74 g·m－2。平均總生物量季節變化明顯，秋季最高，冬季最低。主要類群的平均總生物量季節變化也不相同，多毛類夏季最高，軟體動物春季最高，甲殼動物和棘皮動物秋季最高。不同航次間或者同一航次的平均生物量值在空間分布上也存在較大差異。春季和秋季總體表現為離岸越遠站位生物量越高；夏季生物量分布不規則；冬季生物量空間分布差異較大，但在部分區域出現不同程度的高值，可能與該區域進行的紫菜養殖有關（圖2）。

調查海域四個航次大型底棲動物平均豐度為84.33 ind·m－2，群落中各主要類群的平均豐度大小順序依次為：多毛類（55.54 ind·m－2）＞甲殼動物（13.37 ind·m－2）＞軟體動物（8.81 ind·m－2）＞棘皮動物（2.88 ind·m－2）。從冬季至夏季平均豐度逐步升高，即夏季的平均豐度最高，達117.67 ind·m－2；秋季次之，為86.33 ind·m－2；春季為85.00 ind·m－2；冬季最低，僅為48.33 ind·m－2。各主要類群豐度值的航次間變化也較為明顯，多毛類各航次豐度最大，具體表現為：多毛類夏季最多，軟體動物和甲殼動物春季最多，棘皮動物秋季最多。不同航次或者同一航次的平均豐度在空間分布上也存在差異，整體來說春、夏、秋3個季節豐度分布散點狀分布，而冬季各站點豐度相對較低，且近岸出現一些高值（圖3）。

圖2 調查海域大型底棲動物生物量（g·m－2）Fig.2 Spatial distribution ofmacrobenthos biomass in coast area of Qidong（g·m－2）

圖3 調查海域大型底棲動物豐度（ind·m－2）Fig.3 Spatial distribution ofmacrobenthos abundance in coast area of Qidong（ind·m－2）

2.3 群落健康評估

2.3.1 ABC曲線

根據生態演替的理論，穩定的底棲動物群落，傾向于少量大個體，而個體小的占據數量優勢，生物量曲線位于豐度曲線之上；當底棲動物群落受到中等干擾，大個體消失，群落為短生活史和高種群增長率的物種代替，生物量曲線和豐度曲線出現部分交叉或重合；當受到嚴重擾動時，底棲動物群落由小個體種類占據優勢，此時豐度曲線位于生物量曲線之上［25－26］。

調查海域春季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖4。結果表明站位14大型底棲生物群落受到嚴重干擾；站位1豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。

調查海域夏季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖5。結果表明站位2、6、9、14大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位8、15豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。

調查海域秋季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖6。結果表明站位1、11、14大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位6、7、12豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。

調查海域冬季大型底棲生物豐度生物量比較曲線見圖7。結果表明站位1、2、9、12大型底棲生物群落受到中等程度的干擾；站位3、4、10豐度生物量曲線在起始位置較為接近，大型底棲生物群落可能受到輕微干擾；而其它站位生物群落受干擾不明顯。

圖4 2013年春季各個站位ABC曲線（▲生物量，▼豐度）Fig.4 A《》BC p lot ofm acrobenthos in spring of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

圖5 2013年夏季各個站位ABC曲線（▲生物量，▼豐度）Fig.5 ABC plot ofmacrobenthos in summer of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

圖6 2013年秋季各個站位ABC曲線（▲生物量，▼豐度）Fig.6 ABC plot ofmacrobenthos in fall of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

圖7 2013年冬季各個站位ABC曲線（▲生物量，▼豐度）Fig.7 ABC plot ofmacrobenthos in w inter of 2013（▲Biomass，▼Abundance）

2.3.2AMBI和BENTIX指數分析

采用AMBI和BENTIX生物指數評價調查海域生態環境質量狀況，評價結果見表3。AMBI和BENTIX指數評價結果認為夏季2、6、7、9站位底棲生物群落受到中等程度及其以上的影響。春季15站位僅BENTIX指數顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，其它站位影響較小；夏季2、6、7、9站位AMBI指數顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，2、6、7、8、9、10，15站位BENTIX指數顯示底棲生物群落受到中等及以上程度干擾，特別是9站位重度影響，其它站位影響較小；秋季7、10、11、13、14站位BENTIX指數顯示底棲生物群落受到中等程度干擾，其它站位影響較小；冬季總體受到輕微影響。調查海域不同季節受到的干擾程度相比較，夏季干擾程度最大，春季、秋季次之，冬季影響較小。

表3 調查海域AMBI指數、BENTIX指數及生態質量狀況Tab.3 AMBI，BENTIX and ecological quality in coastal area of Qidong

3 討論

3.1 種類組成和優勢種的季節變化

2013年4個航次結果顯示多毛類種類數量優勢明顯，軟體動物和甲殼動物相對較少，其它類群種類數量較少。調查共采集到大型底棲動物86種，低于王全超等［27］對煙臺近海大型底棲動物176種的研究。可能由于啟東近岸海域位于長江口地區處于咸、淡水交匯處，水文和底質環境變動復雜，加上人類活動如捕撈、養殖等因素影響，造成只有少數大型底棲動物種類能在河口生態系統生存。這是河口區大型底棲動物雖然生態類型豐富，但種類、數量卻較少的原因所在［10，28］。

調查海域大型底棲動物優勢種種類較多，不同季節間存在較大差異。春冬兩季優勢種種類多，而夏秋兩季較少。調查海域的優勢種組成可能與近岸紫菜養殖活動密切相關。調查海域紫菜養殖活動一般在春、冬兩季進行，該海域的紫菜養殖和收割活動造成一部分營養物質沉降海底，為底棲生物提供充足的餌料，導致生物多樣性較高。春、冬季優勢種較多，優勢度低，夏、秋兩季個別優勢度較高，生物群落總體穩定，但可能受到養殖等人類活動的影響。

3.2 生物量、豐度季節變化

群落中生物量和豐度的變化能夠很好地反映生物群落的變化，進而推斷環境的變化。4個季節大型底棲動物的主要類群生物量和豐度呈明顯的變化。4季之中軟體動物平均總生物量較高，春、夏、冬3季軟體動物為平均總生物量最大貢獻者，軟體動物平均總生物量分別為4.87 g· m－2、2.53 g·m－2、1.58 g·m－2，占平均總生物量的66%、41%、63%；而秋季棘皮動物的平均總生物量為7.51 g·m－2，占平均總生物量的65%，生物量貢獻率最大，其次是軟體動物，占23%；造成秋季航次平均總生物量最高的主要原因在于采集到了個體較大的紫紋芋參（Molpadia roretzii），對數據的統計結果影響較大。

4個航次中，大型底棲動物豐度表現一致，季節變化不明顯；多毛類豐度最高，平均豐度從高到低依次為多毛類、甲殼動物、軟體動物、棘皮動物。調查海域冬季生物量和豐度都最低，而春、夏兩季表現出較高的生物量和豐度，這可能源于大型底棲動物群落發生了一定程度的演替，即在于物種的生活史規律和生境條件的利用方式不同造成的。造成生物量、豐度差異的因素也可能來自于采樣區域、采樣方式以及人類活動等干擾，包括污水排放、養殖、淡水注入和捕撈等。而在調查中發現，春、夏兩季大型底棲生物種類、生物量相近，僅豐度有所增加，可能是源于兩次調查時間只相差兩個月，時間較為接近。

本次調查發現，雖然冬季大型底棲動物優勢種相對較多，但是種類組成、生物量、豐度等都較低，這可能與底棲動物的生活習性有關。任何生物都生存在一定的溫度范圍內，其生長、繁殖等一切生命活動受到溫度極大地制約，由于調查冬季氣溫較低，限制了大型底棲動物的生長、繁殖等活動，導致冬季大型底棲動物各項指標處于較低水平。

3.3 大型底棲動物多樣性不同指數評價

生物指數在生態系統健康和環境質量狀況評估中起著信息傳達和決策支持的作用。同時不同的評價指數在同一區域評價結果不同，原因在于海洋生態系統復雜性和人為環境壓力的影響，這使得海洋生態環境質量評價的客觀性在很大程度上依賴于生物指數的選擇；而不同指數評價結果的不一致會導致利益相關者和環境保護者之間的爭論［24，29－30］。

ABC法、AMBI法和BENTIX法3種生物指數法對啟東海域底棲生物整體狀態評價基本一致，即調查海域受到人類活動輕微干擾或未受干擾，局部地區受到中等程度認為干擾，個別站位受到較強的人類活動干擾。3種評價法都是建立在底棲生物群落結構基礎上的指數評價方法，但是ABC評價法依據優勢種類生物的生存策略；而AMBI和BENTIX指數法則是建立在指示生物、文獻資料、和實驗數據為依據的物種生態學分類基礎上的［24］，因此這些方法必須相互校準。

本文中，春季站位14使用ABC法評價為嚴重擾動，可能源于該站位于長江與海交接之處，受河流影響較大，導致生物種類僅為3種。根據曲方圓等［31］的研究表明ABC法在種類數過少的區域使用具有局限性。而AMBI和BENTIX指數法評價為輕微干擾，因此綜合分析該站位ABC法評價結果過重，綜合評價為輕微干擾。夏季站位2、6、7、8、9、10總評價為中等程度干擾，這幾個站位處于啟東養殖區，季節性養殖活動以及附近的圍海造陸、排污等人類活動也會對該區域生物造成一定的影響。特別是9站位BENTIX法評價為差，受到人類的活動相較于其他站位更為嚴重，主要原因在于此站位處于潮間帶貝類養殖區域。秋、冬兩季一部分站位受到近岸工程、貝類養殖、紫菜養殖等活動，受到中等程度的干擾。

2013年啟東海域大型底棲動物評價結論為大部分區域受到輕微的人為活動干擾，部分海域受到中等程度人為活動干擾，少數區域受到較強程度的人為干擾。而夏季受到干擾程度比其它3個季節強烈，可能是由于夏季近岸較為頻繁的圍海、工業園等工程建設、貝類養殖等行為造成的。

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Assessment ofmacrobenthic community health in the coastalwaters of Qidong

JIXiao1，2，XU Ren1，2，LIU Cai-cai1，2，QIN Yu-tao1，2，YUAN Yi-ming1，2，XU Jun-chao1，3，LIU Shou-hai1，2
（1.East China Sea Monitoring Center，SOA，Shanghai201206，2.Key Laboratory of Integrated Monitoring and Applied Technology for Marine Harmful Algal Blooms，SOA，Shanghai200090；3.Shanghai Ocean University，Shanghai201306）

Abundant researches have demonstrated that benthic communities respond relatively rapidly to natural and man-induced changes in water and sediment quality，so benthic communities are used frequently as bio-indicators for marine monitoring and biotic indices for assessing the marine ecosystem health.AMBI index，ABC curve and BENTIX index could effectively assess the benthic ecological status of estuaries and coastal systems，and could show the response of benthic communities to human pressures and natural changes.The paper studied themacrobenthic species number，dominant species，abundance and biomass in Qidong，based on samples from 4 cruises in January，June，August and November 2013.While ABC curve，AMBI and BENTIX index were used to evaluate the interference conditions of the macrobenthic community in investigated waters.Totally 86 macrobenthic species were identified in the study area，of which polychaetes represented themost dominantgroup.Gammaruswas dominant species of this community.The average values of biomass and abundance of the investigated area were 6.92 g·m－2and 84.33 ind·m－2respectively.According to Margalef index analysis，the pollution wasmore serious in the closer offshore area generally，while ABC（abundance/biomass comparison）method，AMBI and BENTIX index method analysis revealed thatmost of the areaswere slightly disturbed by human activity，especially in summer.The study suggested that the closer coastal area of Qidong was affected by certain degree of human activities.

coastal area of Qidong；macrobenthos；communtiy

附錄Ⅰ調查海域底棲生物種名錄AppendixⅠ Nam e list of benthos species in the investigated area

續表

S 931

A

1004－2490（2016）04－0348－16

2016－02－01

海洋公益性行業科研專項經費項目（201505004－6，201305027，201205010－06）；海洋赤潮災害立體監測技術與應用國家海洋局重點實驗室基金資助課題（MATHAB201402，MATHAB201408）；東海分局青年海洋科技基金項目（201501）

季 曉（1987－），男，碩士，主要從事海洋生物學、生物毒理學研究。E-mail：jixiao＠eastsea.gov.cn