李俊偉，饒義勇,2，廖秀麗,2，戴 明,2,黃洪輝,2*

(1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所、廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點實驗室，廣東 廣州 510300;2.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室，廣東 廣州 511485)

海地瓜(Acaudinamolpadioides)屬于棘皮動物，海參綱，芋參科，體略呈紡錘形，其后部徐徐變細(xì)成短尾狀[1]。海地瓜最大體長可達(dá)20 cm，普遍規(guī)格為3～12 cm，體壁薄、稍透明，從體外能透見其縱肌和內(nèi)臟。海地瓜的分布較為廣泛，在我國浙江、福建、廣東、海南等沿海均有分布，穴居于潮間帶至近海深處的底質(zhì)中[1]。在適宜的底質(zhì)環(huán)境中，海地瓜可以形成較大的種群。海地瓜體表光滑，無明顯管足，受臺風(fēng)、海浪及其他因素的影響，其會脫離穴居環(huán)境，發(fā)生上浮現(xiàn)象，然而具體成因和運動規(guī)律仍不清楚。海地瓜體軟，易造成網(wǎng)具堵塞，曾于2015年8月大量上浮并進(jìn)入到某冷源取水口處而影響核電站正常運行，對發(fā)電安全生產(chǎn)造成重大威脅，并且在核電站進(jìn)水港池內(nèi)分布較多[2]，這與港池內(nèi)底質(zhì)適合海地瓜生長并形成較大種群具有一定關(guān)系。

以往的研究發(fā)現(xiàn)水母、毛蝦、魚類等海洋生物會堵塞發(fā)電站等用水工程的過濾系統(tǒng)而產(chǎn)生潛在威脅[3-7]，也有學(xué)者針對潛在致災(zāi)生物的聚集進(jìn)行了防控研究[8-9]。海地瓜與以上潛在致災(zāi)生物具有較大區(qū)別，主要在于海地瓜的底內(nèi)穴居習(xí)性，缺乏游泳器官，運動能力較差，上浮幾率較低，存在監(jiān)測不便、防控困難等特征。當(dāng)前，國內(nèi)外針對海地瓜的研究主要集中在分類學(xué)和營養(yǎng)物質(zhì)提取方面[10-12]，也有學(xué)者初步研究了海地瓜對核電冷源致災(zāi)的原因[13]、大亞灣底棲動物群落結(jié)構(gòu)[14]，然而對于海地瓜的生態(tài)習(xí)性、棲息環(huán)境特征以及鉆穴器官與特征尚需要進(jìn)一步研究。因此，需要對取水工程附近海域的海地瓜空間分布、棲息生長環(huán)境等特征進(jìn)行研究，以方便后期的監(jiān)測與防控。

本研究在大亞灣西部海域開展了24個站位的現(xiàn)場調(diào)查，對海地瓜的空間分布特征和棲息生境進(jìn)行研究。利用現(xiàn)場采集到的底泥和海地瓜進(jìn)行養(yǎng)殖實驗，觀察其生態(tài)習(xí)性和環(huán)境適應(yīng)性，為近海用水系統(tǒng)防控海地瓜提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地點

本研究于2020年1月(冬季)、3月(春季)、8月(夏季)和11月(秋季)在大亞灣西部海域開展海地瓜調(diào)查，研究其空間分布特征。共設(shè)置了24個定量調(diào)查站位和11個半定量的底拖網(wǎng)調(diào)查斷面，調(diào)查站位和斷面如圖1所示。

圖1 大亞灣西部海域調(diào)查采樣站位和斷面示意Fig.1 Location of the sampling sites and transects in Western Daya Bay

1.2 樣品采集與測定

海地瓜的定量調(diào)查采用抓斗式采泥器(開口面積為0.1 m2)采樣，每個站位均采集3個底泥樣品，使用網(wǎng)篩(孔徑為0.5 mm)挑選出海地瓜，并保存底泥進(jìn)行養(yǎng)殖實驗。在每個定量調(diào)查站位同步進(jìn)行了海水環(huán)境和沉積環(huán)境的調(diào)查采樣。采用便攜式漁探儀(FISH4200型)測量各個站位的水深，采用多功能水質(zhì)儀(YSI Pro Plus)測定底層水體的溫度、鹽度和溶解氧濃度。采用熒光分光光度法[15]測定底層水體葉綠素a含量。將表層0～10 cm的沉積物裝入密封袋，低溫保存，用于底質(zhì)粒徑、有機碳和硫化物含量的測定。采用粒度分析儀測定沉積物的粒徑組成[粘土(<0.004 mm)、粉砂(0.004 mm～<0.063 mm)、砂(0.063 mm～<2.000 mm)、礫(≥2.000 mm)]，并根據(jù)謝帕德沉積物分類方法劃分底質(zhì)類型[16]；采用重鉻酸鉀氧化-還原容量法測定底質(zhì)有機碳含量[17]；采用離子選擇電極法測定底質(zhì)硫化物含量[17]。海地瓜的拖網(wǎng)調(diào)查采用網(wǎng)口寬1.5 m的阿氏網(wǎng)，每個斷面拖30 min，斷面距離為850 m[15]。

1.3 室內(nèi)養(yǎng)殖觀察

將有海地瓜分布的站位底泥按照原始狀態(tài)保存在3個養(yǎng)殖箱中(40 cm×30 cm×40 cm)，海水鹽度為32～34，溫度為22～25 ℃，底泥厚度為15 cm，水深為20 cm，將14個海地瓜分養(yǎng)在3個養(yǎng)殖箱內(nèi)，觀察其鉆穴行為和相關(guān)生物習(xí)性。采用灼燒法(550 ℃)測定沉積物中的有機質(zhì)含量，采用篩析法(套篩網(wǎng)目為20、80目)測定沉積物的粒徑組成。養(yǎng)殖過程中，在養(yǎng)殖箱上方垂直于海地瓜的位置(距離水面20 cm)加水500 cm3沖擊沉積物，觀察海地瓜被沖出的情況。

1.4 組織切片觀察

將海地瓜的觸手、體壁等生物組織經(jīng)過乙醇脫水、二甲苯透明、石蠟包埋、石蠟切片、蘇木素-伊紅染色和中性樹脂封片，采用光學(xué)顯微鏡(ZEISS Axio Scope A1 型)進(jìn)行觀察和記錄圖像，分析海地瓜的觸手和體壁表面的運動器官。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用PASW22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)檢驗各環(huán)境因子在季節(jié)間是否存在顯著差異。采用PRIMER 7.0軟件進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA)描述大亞灣西部海域的環(huán)境特征。

2 結(jié)果與討論

2.1 大亞灣西部海域環(huán)境特征

表1是各站點海水和底質(zhì)環(huán)境參數(shù)。大亞灣西部海域24個調(diào)查站位的水深范圍為3.6～22.0 m。底質(zhì)類型可劃分為4類，分別是砂(S6)、砂質(zhì)粉砂(S1、S2、S3、S4、S8、S11、S12、S15)、粉砂(S10、S16、S17、S19、S20)和粘土質(zhì)粉砂(S5、S7、S9、S13、S14、S18、S21至S24)。單因素方差分析結(jié)果(表1)表明，溫度、鹽度、溶解氧濃度、葉綠素a含量以及有機碳含量在季節(jié)間存在顯著差異(p<0.05)，而硫化物含量在不同季節(jié)間未發(fā)現(xiàn)顯著差異(p>0.05)。底層水溫表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季，鹽度表現(xiàn)為春季>冬季>秋季>夏季，溶解氧濃度表現(xiàn)為秋季>春季>冬季>夏季，沉積物中的有機碳含量表現(xiàn)為夏季>春季>秋季>冬季。各季節(jié)沉積物中硫化物含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差均較大，反映了其空間差異顯著，其中春季S23站的硫化物含量高達(dá)213.0×10-6。

表1 大亞灣西部海域底層水體和底質(zhì)環(huán)境參數(shù)Tab.1 Seasonal enviromental parameters of water and sediments in Western Daya Bay

2.2 海地瓜的空間分布特征

4個季節(jié)共在7個底拖網(wǎng)斷面和5個采泥站位采集到海地瓜。4個季節(jié)底拖網(wǎng)調(diào)查均有采集到海地瓜，其中冬季采集到的海地瓜數(shù)量最多，在S18—S17和S24—S23斷面分別采集到海地瓜32個和25個，棲息密度分別為0.013 0 個/m2和0.010 0個/m2；使用抓斗式采泥器僅在春季的5個站位(S8、S13、S17、S18、S24)合計采集到海地瓜14個，其中在S8站采集到的海地瓜最多(表2)。春季大亞灣西部海域24個定量調(diào)查站位內(nèi)海地瓜的平均棲息密度和生物量分別為0.200 0 ind/m2和1.19 g/m2，有海地瓜分布的站位一般是粉砂底質(zhì)(圖2)。

圖2 春季大亞灣西部海域海地瓜棲息密度的空間分布Fig.2 Density and spatial distribution of A. molpadioides in spring in Western Daya Bay

大亞灣西部海域海地瓜種群分布具有明顯的空間差異特征。從捕獲海地瓜區(qū)域的深度來看，其主要分布于12.0～22.0 m水深的區(qū)域(表2)。海地瓜在大亞灣航道附近和南面區(qū)域具有較大生物量。以往研究表明航道區(qū)域水深增加，過流斷面面積增大，潮流動力被削弱，攜沙能力下降，導(dǎo)致泥沙沉積[18-19]，而表層粘土質(zhì)粉砂、砂質(zhì)粉砂適合海地瓜棲息。從具體的調(diào)查站位來看，S8站海地瓜生物量最大達(dá)到170.00 g/m2。通過底部拖網(wǎng)在S7—S8斷面也捕獲到3個海地瓜。S7站底質(zhì)情況與S8站相似，有必要針對該區(qū)域進(jìn)行更精細(xì)化的調(diào)查。

表2 大亞灣西部海域海地瓜的空間分布Tab.2 Spatial distribution of A. molpadioides in Western Daya Bay

大亞灣海地瓜種群分布具有季節(jié)差異特征。以往大亞灣底拖網(wǎng)調(diào)查(2004—2015年)發(fā)現(xiàn)海地瓜生物量具有季節(jié)變化特征，在2004和2008年夏季表現(xiàn)為優(yōu)勢種；在2009、2011、2012、2015年夏季有所發(fā)現(xiàn)，但是未成為優(yōu)勢種，并且2004—2015年期間海地瓜春季的出現(xiàn)頻率高于秋季[20]。在其他海域也發(fā)現(xiàn)海地瓜成為夏季大型底棲動物群落的優(yōu)勢種[21]。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)在冬季、春季、夏季的采捕數(shù)量較多，而在秋季捕獲數(shù)量較少。以往的研究發(fā)現(xiàn)中等規(guī)格(73.60±2.20 g)仿刺參(Apostichopusjaponicus)的夏眠臨界溫度為25.0 ℃，而小規(guī)格(36.50±1.20 g)的夏眠臨界溫度為25.5～30.5 ℃[22]，刺參進(jìn)入夏眠之前會遷移到海水較深的巖石或者遮蔽物之間[23]，而海地瓜是否存在類似規(guī)避高溫的習(xí)性還需要針對其生活史開展深入研究。

主成分分析的前兩軸對所測環(huán)境因子在站位間的變異解釋率為62.3%(PC1=35.5%，PC2=26.9%)，PC1主要反應(yīng)了底質(zhì)類型[砂(-0.470)、粉砂(0.439)、粘土(0.406)]和水溫(-0.396)在站位間的變化，PC2主要反應(yīng)了葉綠素a含量(-0.487)、水深(0.469)和溶解氧濃度(0.372)在站位間的變化。采集到海地瓜的站位環(huán)境特征表現(xiàn)為較大的水深、鹽度和溶解氧濃度，以及較低的水溫、葉綠素a含量和較細(xì)的底質(zhì)(圖3)。海參屬于典型的海洋動物，幾乎全部是狹鹽性[1]，運動能力較強的海參可以依靠管足向鹽度較高的區(qū)域運動，而海地瓜缺乏運動器官，只能棲息于底泥中，可能也是其主要分布于水深較深、鹽度較高區(qū)域的重要原因。以往研究發(fā)現(xiàn)大亞灣核電站溫排水造成灣內(nèi)西側(cè)形成高溫區(qū)域[24]，本研究中S6、S7、S11、S12、S13站距離溫排水較近，其中S6和S12站的底質(zhì)中粉砂和粘土比例明顯低于其他站位，并且在這兩個站位未發(fā)現(xiàn)海地瓜。4個航次采捕海地瓜頻率較高的站位主要是此高溫區(qū)域外圍的S8、S17、S18站和航道附近水深較深且溫度較低的S23、S24站。結(jié)合海地瓜的季節(jié)性變化特征，海地瓜對于高溫較為敏感，可能具有轉(zhuǎn)移到深水區(qū)以躲避高溫的習(xí)性。

圖3 春季大亞灣西部海域環(huán)境因子的主成分分析Fig.3 PCA analysis of A. molpadioides with environment factors in spring in Western Daya Bay

海地瓜頭部向下、尾部朝上的穴居特性也決定了其具有較強的耐低氧能力，其主要棲息于表層新沉積的粘土質(zhì)粉砂層，下面是質(zhì)地較硬的底泥，還原性較強，含有一定含量的硫化物，海地瓜分布站位硫化物含量較高，可能與其鉆穴和攝食行為有關(guān)。海參類中的楯手目、枝手目和芋參目具有呼吸樹作為呼吸器官，位于泄殖腔上端和大腸交界處，可以與外界水體進(jìn)行氧氣交換[1]，尤其芋參目管足的消失與呼吸樹的產(chǎn)生具有一定聯(lián)系[25]。本研究發(fā)現(xiàn)海地瓜的尾部朝上并有少許露出洞穴，可能也是其適應(yīng)底部環(huán)境的特征之一。底棲鉆穴動物如光裸方格星蟲(Sipunculusnudus)雖然可以耐受沉積物中的低氧環(huán)境，仍需要沉積物中含有較大粒徑砂粒以提高富氧水交換和攝食效率[26]，海地瓜同屬于埋棲類動物，可能也需要沉積物間隙水具有較強的流動性，粒徑較小的沉積物間隙水由于流動性差導(dǎo)致溶解氧濃度低，進(jìn)而影響海地瓜的分布。

2.3 海地瓜的埋棲行為特征

圖4(a)至4(c)為現(xiàn)場捕獲的海地瓜，圖4(d)為室內(nèi)養(yǎng)殖情況。由于底拖網(wǎng)采集的海地瓜活力較弱(在拖網(wǎng)過程中受到損傷)，室內(nèi)養(yǎng)殖實驗僅采用抓斗式采泥器采集到的海地瓜。在調(diào)查船上第一時間將海地瓜放入鋪設(shè)粘土質(zhì)粉砂和粉砂的養(yǎng)殖箱中，保證其健康狀態(tài)和活力，觀察其潛穴行為和棲息習(xí)性。研究發(fā)現(xiàn)，海地瓜的體前端鉆入底質(zhì)中，深度約為0～8 cm，其體末端少許(小于1 cm)露出底質(zhì)或隱藏于洞穴中，并不斷地排出水和糞便，洞穴周圍會積累一層黑色的排泄物質(zhì)[圖4(d)]。通過其洞穴周圍排泄物的顏色和消化道內(nèi)容物可以判定海地瓜以表層浮泥下方的膠泥底質(zhì)為食。通過養(yǎng)殖實驗發(fā)現(xiàn)，海地瓜一直埋棲于粘土質(zhì)粉砂底質(zhì)中，具有較強的耐低氧能力。海地瓜依靠口部觸手粘附底質(zhì)，結(jié)合身體蠕動，緩慢地潛入松軟的底質(zhì)中，從其口部鉆入底質(zhì)表層到其身體全部埋棲于底質(zhì)內(nèi)需要1 h以上。

圖4 海地瓜樣本和鉆穴狀態(tài)Fig.4 Specimens of A. molpadioides and the burrowing statusT為海地瓜的口部觸手，D為消化道，Dr為尾部排泄孔，C為收縮?。?d)中的紅色圈標(biāo)記的為海地瓜露出的尾部。

從表3可知，海地瓜棲息層次和攝食層次均以細(xì)微顆粒(d<0.10 mm)為主，底層沉積物的細(xì)顆粒比例較表層沉積物低，表層和底層沉積物中的有機質(zhì)含量分別為126.60、74.90 mg/kg。海參類以沉積物為食，利用其中的有機物質(zhì)。仿刺參(Apostichopusjaponicus)棲息于沉積物表層，利用表層有機物質(zhì)，包括沉積物、硅藻、大型藻類和其他底棲動物等[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，海地瓜的攝食環(huán)境和餌料來源與仿刺參有一定的區(qū)別。仿刺參屬于底表攝食，海地瓜為埋棲型動物，口部朝下，尾部朝上[圖4(d)]，其口部接觸的區(qū)域主要是較硬的沉積物和粘土質(zhì)粉砂層沉積物。通過洞穴周圍的黑色排泄物堆積和腸道內(nèi)容物可知，海地瓜攝入的主要是粘土質(zhì)粉砂，在以往研究解剖海地瓜的圖片中可以發(fā)現(xiàn)其腸道內(nèi)也是粘土質(zhì)粉砂[13]。不同層次底泥的有機質(zhì)含量也顯示，底層有機質(zhì)含量低于表層，厭氧情況下底層有機質(zhì)在厭氧型細(xì)菌分解后可能更有利于海地瓜的攝食與消化吸收。

表3 養(yǎng)殖實驗沉積物的粒徑組成和有機質(zhì)含量特征Tab.3 Grain composition and organic matter content in sediments

2.4 海地瓜體表的固著能力

圖5是海地瓜的觸手、體壁橫切后的結(jié)構(gòu)特征。海地瓜的口部切片可見15個觸手結(jié)構(gòu)，觸手周邊有多個被染成藍(lán)色的突起，為膠原纖維結(jié)構(gòu)，主要用于黏附攝取顆粒物質(zhì)。海地瓜體壁表層為角質(zhì)層，肌纖維較少，體壁、尾部表面均無明顯的突起等結(jié)構(gòu)(圖5)，表明海地瓜的體表附著能力較弱，可能是埋棲習(xí)性導(dǎo)致其體表固著能力的弱化或附著結(jié)構(gòu)的退化。在養(yǎng)殖過程中，活力較弱的海地瓜會露出底泥表面，體壁皺縮、體積變小，并出現(xiàn)化皮自溶現(xiàn)象，主要原因可能是底質(zhì)和水環(huán)境變差，然而活力較差和死亡的個體沒有表現(xiàn)出上浮現(xiàn)象，可以推測在風(fēng)浪較平靜的情況下活力較差的海地瓜發(fā)生上浮的幾率較低。

圖5 海地瓜的觸手和體壁組織切片F(xiàn)ig.5 Tissue sections of tentacle and body wall of A. molpadioides

選擇3個鉆入底質(zhì)中的海地瓜進(jìn)行沖水實驗，平均體質(zhì)量為6.53 g，平均體積為7.50 cm3，其密度為0.84～0.91 g/cm3。通過水流沖洗發(fā)現(xiàn)由上向下的水流力會將海地瓜沖出底質(zhì)，其不能及時鉆入底質(zhì)中，可以推斷當(dāng)海浪作用較強以至于擾動海床時，海地瓜被沖出的幾率較高。通過海地瓜的質(zhì)量和體積測定，海地瓜的密度低于海水，在有較大海浪運動時，更容易將海地瓜浮起。結(jié)合已發(fā)生的海地瓜上浮事件可知海地瓜上浮時的活力較高、體壁正常，可以推測海地瓜是在短時間內(nèi)發(fā)生上浮聚集。因此，海浪或底部潮流可能是引起海地瓜脫離沉積物的主要因素。以往的研究有推薦使用氯錠對海地瓜進(jìn)行消殺[13]，但是氯錠使用量較大時，會影響生態(tài)環(huán)境，存在其他的潛在風(fēng)險。在明確海地瓜的空間分布后，可以通過拖網(wǎng)捕撈、重點防控等措施降低海地瓜造成的潛在風(fēng)險。

3 結(jié)論

本研究根據(jù)大亞灣西部海域環(huán)境指標(biāo)、捕獲海地瓜的情況以及埋棲習(xí)性，分析了海地瓜的時空分布、棲息特征，獲得了如下結(jié)論：

(1)大亞灣西部海域海地瓜的棲息生境為粘土質(zhì)粉砂和砂質(zhì)粉砂。海地瓜分布表現(xiàn)出空間差異特征，在12.0～22.0 m水深的區(qū)域、航道附近具有較大生物量。海地瓜分布表現(xiàn)出時間差異特征，在冬季、春季、夏季的調(diào)查數(shù)量多于秋季。

(2)本研究中海地瓜主要分布在水深、鹽度和溶解氧濃度較大，而水溫、葉綠素a含量較低且底質(zhì)較細(xì)的海域。

(3)海地瓜的埋棲特征表現(xiàn)為口部向下、尾部朝上，以粘土質(zhì)粉砂層下的黑色沉積物底質(zhì)為食。海地瓜體壁表層的附著能力極弱。