黑纖維蝦形草形態特征及其海草床生長情況調查

郭君寧 楚曉青 沈思思 付晚濤，2*

（1大連海洋大學海洋科技與環境學院，遼寧大連 116023；2遼寧省高校近岸海洋環境科學與技術重點實驗室，遼寧大連 116023）

海草（seagrass）是一種可以完全生活在海水中的高等植物[1]，在植物進化過程中占有獨特的地位[2]。海草床（seagrass bed）生態系統是一個多樣化的海洋生態系統[3]，也是生產力最高的水生生態系統，為全球三大典型海洋生態系統之一[4-5]，具有很高的生態價值和經濟價值。海草作為初級生產者，不僅能夠固定沉積物，改善水體，還能減弱海浪沖擊力，保護海岸線[2-6]，是許多海洋動物賴以生存的棲息地[7]，同時也是海洋生物的食物來源[8]，在全世界的碳、氮和磷循環系統中起到關鍵作用。海草床內海洋底棲生物群落組成和變化的生態數據信息能夠為評估海草床的健康狀況提供依據。

近年來，海草床的保護恢復成為研究熱點[2，9-11]。有學者調查了我國的海草床情況，并較為系統地描述了沿海的海草地理學和海草分類系統[12-13]。吳德鄰[14]于1989—1994年對廣東省進行調研，積累了一些資料。同時，20世紀80年代末到90年代末，由中國科學院南?？疾礻牻M織的國家專項“南沙綜合考察”項目調查了南沙群島的141個島嶼，記錄了6個屬7個種的海草。這些只是局部的、基本的調查研究，直至近20年來，海草的調查研究才逐步引起國內科學家重視。我國熱帶-亞熱帶和溫帶海草床的資源與分布現狀也被逐漸調查清楚。大量關于海草床生物多樣性及生態功能、海草生理生態特征以及退化海草床的生態恢復等方面的基礎性工作得以開展[15-19]，但相關工作仍處于起步階段。受人類活動干擾等因素的影響，我國海草床發生了顯著退化[19]，亟須加強我國海草床的研究和保護工作。筆者2020年6—11月于大連市近岸某海域調查了黑纖維蝦形草的形態特征及其海草床生長情況，以期為相關工作者提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗儀器設備有金屬采樣框（規格為50 cm×50 cm）、抓斗式采泥器（新地標XDB0201）、彩色參照比例尺、烘箱（PH-070A，上海一恒科學儀器有限公司）、304不銹鋼標準篩（紹興市上虞圣超儀器設備有限公司）、電子秤（英衡ACS-3kg）、密封采樣袋（規格為350 mm×450 mm，桐錫12號）、培養皿、鑷子。

1.2 調查方法

本文所用海草樣品的現場觀測采集、處理、保存、測定和分析方法參見《海洋監測規范 第5部分：沉積物分析》（GB 17378.5—2007）、《海草床生態監測技術規程》（HY/T 083—2005）。調查地點位于遼寧省大連市近岸某海域，調查時間為2020年6—11月，每月采樣調查1次，共進行樣品采集處理6次。

1.3 調查內容與方法

采用50 cm×50 cm規格采樣框，結合抓斗式采泥器采集海草植株，利用彩色參照比例尺測量海草植株的數量，株冠高度，根、莖、葉長度，挑選健康完整的海草植株用于后續試驗。將完整海草樣品放入密封采樣袋，加冰袋儲存并帶回實驗室。24 h內對采集的海草樣品進行處理，用淡水將海草表面的泥沙及腐殖質沖洗干凈，將根、莖及葉片部分放入培養皿分別置于烘箱中，60℃烘干48 h，分別稱量根、莖及葉片干重。利用不銹鋼標準篩現場篩取海草床沉積物，洗去大部分的泥沙及腐殖質，將1 mm以上的含有海草種子的沉積物帶回實驗室，用鑷子將海草種子挑出放在培養皿中，用淡水沖洗干凈。將收集到的種子置于烘箱中，60℃烘干48 h后稱重。由此獲得海草生態學和生物學數據包括根莖葉干重、株冠高度、最大葉片長度、莖枝密度、生物量、種子單重和種子密度。

1.4 數據處理

采用Excel 2019進行數據匯總及統計分析。

2 結果與分析

2.1 黑纖維蝦形草的形態學特征

黑纖維蝦形草植株如圖1和圖2所示。黑纖維蝦形草具有匍匐生長的白色根狀莖，且根狀莖分布在底泥中。根狀莖直徑1.5～3.0 mm，分節，每節長3～10 mm，具1枚葉和2條不分枝的根。植株根部生長有互相交纏的黑褐色毛狀纖維，長4～5 mm。主莖為互生二歧聚傘分枝法。葉片呈挺直的嫩綠色長線型，長4～13 cm，寬1～2 mm，邊緣光滑，有葉脈，具鞘；葉鞘長4～8 cm，邊緣光滑，尖端鈍圓形。

由圖3可知，黑纖維蝦形草成熟種子呈水滴形，顏色為黑色或深綠色，表皮光亮，外殼堅硬，最大直徑約2.3 mm，無縱肋。部分種子成熟后有開口，內部呈嫩綠色或乳白色。

2.2 海草床主體生長情況

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的莖枝密度變化情況如圖4所示。黑纖維蝦形草海草床平均莖枝密度為1.40×104株/m2；8月莖枝密度最大，為1.45×104株/m2；6—8月莖枝密度緩慢增加，8月以后開始持續下降。11月該海域黑纖維蝦形草植株已經死亡，無法獲取莖枝密度等相關數據。

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的單位面積生物量和根莖、葉的單位面積生物量變化情況如圖4和圖5所示。整體表現為6—8月上升、8—10月下降。黑纖維蝦形草平均生物量為1 544.1 g/m2。其中：8月生物量最高，為2 011.4 g/m2；10月生物量最低，為1 008.3 g/m2。根莖部分的平均生物量為639.7 g/m2，8 月根莖生物量最高，為 803.9 g/m2；9 月最低，為509.7 g/m2。葉部分的平均生物量為658.6 g/m2，8月葉生物量最高，為996.8 g/m2；6月葉生物量最低，為322.6 g/m2。7—9月黑纖維蝦形草葉生物量均高于根莖生物量，海草長勢良好。該海域黑纖維蝦形草不同月份之間的生物量差異較為明顯。

2020年6—10月該海域黑纖維蝦形草的株冠高度和最大葉片長度變化情況如圖7所示。整體變化呈現6—8月上升、8—10月下降的趨勢。分析發現，該海域黑纖維蝦形草的株冠高度平均值為70.5 cm，最大葉片長度平均值為12.1 cm，其中8月黑纖維蝦形草的株冠高度及最大葉片長度均達到最大，分別為 85.9、16.8 cm。

2.3 黑纖維蝦形草的種子特征

在植株樣品采集過程中，2020年6—7月未發現底泥中有成熟海草種子分布，2020年8—11月發現有黑纖維蝦形草成熟種子散布于底質中。調查顯示，種子平均單重為0.002 3 g，種子單重隨月份變化不明顯，散落的成熟種子平均密度為6.1×104粒/m2；最大密度出現在9月，為6.9×104粒/m2；最小密度出現在 11 月，為 4.2×104粒/m2。

3 結論與討論

黑纖維蝦形草具有匍匐的根狀莖結構，有助于其在不穩定的海洋環境中固著生存，特點是根部有交纏的黑褐色毛狀纖維，通常多個植株共同生活在一起，根須互相纏繞固著，種群呈現片狀分布，極少單獨存在。調查海域黑纖維蝦形草的種群密度、生物量、株冠高度、最大葉片長度、種子密度等指標隨季節變化呈現一定規律性。6—8月持續增長；8月進入生長旺盛期，黑纖維蝦形草生物量、莖枝密度、株冠高度、最大葉片長度均達到最大值；葉生物量在7—9月高于根莖，該階段海草光合作用效率較高；10月以后黑纖維蝦形草進入衰敗期，各指標均明顯下降，海草活力降低；11月黑纖維蝦形草植株基本死亡，生長周期結束。6—7月采樣過程中未發現成熟種子散落，表明該海域黑纖維蝦形草8月以后進入種子散落期。8—10月散落種子密度變化不明顯，9月種子庫出現最大密度，11月有明顯下降現象。

黑纖維蝦形草植株整體形態呈細長絲狀，須根長且細弱，種子小且成熟后分布于底泥中，植株完整采集難度較大，現有相關研究較少。本調查過程中發現，黑纖維蝦形草種子成熟后散落分布于其生長的底質環境中，構成群落種子庫。植物群落的種子庫是對歷史狀態的進化記憶，也是反映群落現在和將來特點的重要因素之一，繼續深入探究種子的儲存、萌發及環境適應性等十分必要。可在實驗室模擬自然條件，探索使用不同栽培方法在實驗室種植黑纖維蝦形草，提高種子萌發率，為后續種子的萌發生長、植株生長和繁殖提供有利條件。調查顯示，11月黑纖維蝦形草種子密度降低，分析其原因可能是11月并非花期結束階段，種子密度相對偏低；也可能因為種子隨海流和波浪擴散、被動物攝食和死亡等從底質中消失。以上內容可為我國海草形態學及海草床生態環境調查提供參考。