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热带海洋学报 >

2024 , Vol. 43 >Issue 3: 177 - 186

DOI: https://doi.org/10.11978/2023086

海洋生物学

三亚凤凰岛造礁石珊瑚迁移效果研究*

  • 张浴阳 , 1, 2, 3 ,
  • 刘骋跃 1, 2, 3 ,
  • 俞晓磊 1, 2, 3 ,
  • 罗勇 1, 2, 3 ,
  • 周天成 1, 2, 3, 4 ,
  • 练健生 1, 2, 3 ,
  • 黄晖 , 1, 2, 3
展开
  • 1.中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室, 广东省应用海洋生物学重点实验室, 中国科学院南海海洋研究所, 广东 广州 510301
  • 2.三亚海洋科学综合(联合)实验室, 海南省热带海洋生物技术重点实验室, 三亚海洋生态环境与工程研究院, 海南 三亚 572000
  • 3.海南三亚海洋生态系统国家野外科学观测研究站, 中国科学院海南热带海洋生物实验站, 海南 三亚 572000
  • 4.中国科学院大学, 北京 100049
黄晖。email:

*感谢海南三亚海洋生态系统国家野外科学观测研究站提供技术支持。

张浴阳(1978—), 男, 河北省秦皇岛市人, 副研究员, 从事珊瑚礁生态修复研究。email:

Copy editor: 林强

收稿日期: 2023-06-26

  修回日期: 2023-09-02

  网络出版日期: 2023-10-17

基金资助

国家重点研发计划项目(2021YFF0502804)

国家重点研发计划项目(2022YFC3102002)

海南省自然科学基金(9423MS130)

国家自然科学基金(42276124)

广州市基础与应用基础研究项目(202201010207)

收起

Study on relocation effect of scleractinian coral in the Fenghuang Island, Sanya*

  • ZHANG Yuyang , 1, 2, 3 ,
  • LIU Chengyue 1, 2, 3 ,
  • YU Xiaolei 1, 2, 3 ,
  • LUO Yong 1, 2, 3 ,
  • ZHOU Tiancheng 1, 2, 3, 4 ,
  • LIAN Jiansheng 1, 2, 3 ,
  • HUANG Hui , 1, 2, 3
Expand
  • 1. CAS Key Laboratory of Tropical Marine Bio-resources and Ecology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Applied Marine Biology, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China
  • 2. CAS-HKUST Sanya Joint Laboratory of Marine Science Research, Key Laboratory of Tropical Marine Biotechnology of Hainan Province, Sanya Institute of Ocean Eco-Environmental Engineering, SCSIO, Sanya 572000, China
  • 3. Sanya National Marine Ecosystem Research Station; Tropical Marine Biological Research Station in Hainan, Chinese Academy of Sciences, Sanya 572000, China
  • 4. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
HUANG Hui. email:

Copy editor: LIN Qiang

Received date: 2023-06-26

  Revised date: 2023-09-02

  Online published: 2023-10-17

Supported by

National Key Research and Development Program of China(2021YFF0502804)

National Key Research and Development Program of China(2022YFC3102002)

Hainan Provincial Natural Science Foundation of China(9423MS130)

National Natural Science Foundation of China(42276124)

Guangzhou General Project of Basic and Applied Basic Research(202201010207)

Fold

摘要

造礁石珊瑚既是构成珊瑚礁生态系统中的关键功能生物, 也是国家二级保护野生动物, 其数量的快速衰退已引起了广泛关注, 因此近年来我国对造礁石珊瑚以及珊瑚礁生态系统的保护正在逐步加强。海岸工程易对周边的珊瑚礁造成严重影响, 实施保护性迁移是降低工程对造礁石珊瑚影响的重要手段。为研究海南热带海域造礁石珊瑚迁移方法以及迁移保护的效果, 我们对三亚凤凰岛二期项目拆除工程影响海域内的造礁石珊瑚实施了保护性迁移及监测。迁移造礁石珊瑚个体共计16634株, 包括鹿角珊瑚属、牡丹珊瑚属、滨珊瑚属等18属造礁石珊瑚种类。迁移个体分别迁移至鹿回头海域6210株与西岛海域10424株。迁移珊瑚采用了三种移植方法, 分别为铆钉移植、小型移植礁体移植与直接摆放。在迁移至鹿回头和西岛两地8个月后, 迁移珊瑚平均存活率均在80%以上, 两地迁移珊瑚的总存活率为86.24%。调查的结果显示, 铆钉移植的方法存活率最高, 小型移植礁体和直接摆放的两种移植方法存活率稍低。迁移至西岛的珊瑚8个月平均生长了3.03cm, 的增长率为23.31%, 而鹿回头迁入的珊瑚平均生长了6.15cm, 增长率为58.74%, 高于迁移至西岛的珊瑚。迁移采用的三种移植方法的8个月的存活率均高于75%, 并且珊瑚的生长速率较好, 说明珊瑚适应迁入区环境。由以上结果来看, 此次保护性迁移珊瑚数量多, 涉及的珊瑚种类广, 在迁移后经受过两次台风的影响, 迁移结果具有一定的代表性。本研究中, 珊瑚迁移的效果达到了保护受拆除工程影响的造礁石珊瑚的目的, 可为未来的珊瑚迁移性保护提供重要经验。

关键词： 造礁石珊瑚; 珊瑚礁保护; 珊瑚迁移; 三亚珊瑚礁; 凤凰岛

本文引用格式

张浴阳 , 刘骋跃 , 俞晓磊 , 罗勇 , 周天成 , 练健生 , 黄晖 . 三亚凤凰岛造礁石珊瑚迁移效果研究*[J]. 热带海洋学报, 2024 , 43(3) : 177 -186 . DOI: 10.11978/2023086

Abstract

Scleractinian corals are key functional organisms in the coral reef ecosystem, and are secondary protected wild animals in China. The decline of their population has attracted widespread attention, and the protection of scleractinian corals and the coral reef ecosystem has been gradually strengthened in recent years. Coastal projects threat the coral reefs nearby by causing serious impacts on scleractinian corals, and protective relocation of affected corals is needed to reduce the impacts of projects. In order to study the relocation method of corals in Hainan tropical waters and the effect of relocation protection, we relocated and monitored the scleractinian corals that were impacted by coastal project. A total of 16, 634 corals were relocated, including 18 genera of coral specie. 6, 210 corals were relocated to the Luhuitou Reef, and 10, 424 corals were relocated to the West Island Reef. The transplantation methods include nail transplantation, small artificial reef transplantation and direct placement. After 8 months of relocation, the coral survival rate was above 80% in both the Luhuitou reef and West Island, except the direct placement of coral individuals in the West Island decreased to 76%. Combining each relocation method with the number of corals in the transplantation site, the total survival rate of relocated corals after 8 months of relocation was 86.24%. The results of the two surveys showed that the nail transplantation method had the highest survival rate, and the small artificial reef transplantation and direct placement had slightly lower survival rates. The corals relocated to West Island grew an average of 3.03 cm in 8 months, with a growth rate of 23.31%, while the corals relocated to Luhuitou grew 6.15 cm in average, with a growth rate of 58.74%, which is higher than that of the West Island corals. Eight months after relocation, the survival rates of the three transplantation methods were all above 75%, indicating that the corals are well adapted to the environment of the relocated areas. From the above results, the effect of this coral relocation achieved the purpose of protecting the scleractinian corals affected by coastal project, which can provide important experience for the future coral conservation.

Key words： scleractinian coral; coral reef conservation; coral relocation; Sanya coral reef; Fenghuang Island

造礁石珊瑚作为构成珊瑚礁生态系统中的关键功能生物, 其自身与骨骼形成了珊瑚礁中结构多样的生态环境, 这种复杂的生境空间结构是维持珊瑚礁生态多样性的重要基础(Bellwood et al, 2004)。然而在全球气候变化、敌害生物暴发、人类活动干扰等影响因子的胁迫下, 珊瑚礁生态系统在全球范围内发生了严重退化, 退化的主要表现就是造礁石珊瑚数量的快速下降, 进而珊瑚礁的空间结构退化并伴随着生物多样性下降(Wilkinson, 2004)。在近30年, 我国的造礁石珊瑚数量也呈现出明显的衰退状况, 近岸及离岸珊瑚礁的造礁石珊瑚覆盖率在人为活动与敌害生物影响下均发生严重退化(Hughes et al, 2013)。珊瑚礁生态状况恶化与造礁石珊瑚生物资源的减少已经引起了政府及公众的关注, 对两者的保护也逐步加强。特别是海南省2016年出台了《海南省珊瑚礁和砗磲保护规定》, 以及在2021年2月, 国家林草局会同农业农村部调整后的《国家重点保护野生动物名录》将石珊瑚目下的所有种类列为了国家二级保护野生动物。伴随着对珊瑚礁生态系统保护的加强, 大量涉及到影响珊瑚礁生态健康的海岸工程项目受到管控和终止。
三亚市海岸周边分布有大量的珊瑚礁, 并在鹿回头半岛、东西瑁洲、亚龙湾海域设立了三亚国家级珊瑚礁自然保护区。2014年对三亚国家级珊瑚礁自然保护区内珊瑚礁生态状况调查结果显示平均造礁石珊瑚覆盖率为14.31%(孙有方 等, 2018), 2020年保护区的造礁石珊瑚平均覆盖率增长至19.93%, 珊瑚数量有所回升(李长青 等, 2022)。三亚珊瑚礁的造礁石珊瑚覆盖率则呈现与保护区相反的趋势, 2018年调查显示三亚的造礁石珊瑚平均覆盖率仅为11%, 相较于2005年的平均覆盖率38.73%发生了显著下降(黄晖 等, 2021)。由此可见, 目前对三亚造礁石珊瑚资源的保护更加迫切, 有必要减少对珊瑚礁的破坏活动, 增加对造礁石珊瑚资源的保护。
珊瑚礁周边实施的海岸工程易对其生态环境造成严重的影响, 影响因素包括产生大量的悬浮物和沉积物、恶化水质、改变水动力、填埋或覆盖珊瑚礁等。为了降低工程对珊瑚的影响, 拯救受影响的珊瑚, 对珊瑚进行保护性迁移是最常用的手段。我国在广东大亚湾的亚热带海域已有珊瑚礁迁移保护的先例(高永利 等, 2013), 但在作为我国珊瑚礁主要分布区域的海南岛海域开展珊瑚礁迁移保护还缺乏相应的研究。
三亚凤凰岛为通过填海形成的人工岛, 位于三亚河口外侧, 分为一期和二期两个人工岛, 两岛间围有一个海湾。《三亚珊瑚礁国家级自然保护区综合科学考察报告》(中国科学院南海海洋研究所, 2021)对凤凰岛海域调查结果显示, 在一期和二期人工岛中间的海湾内有大量的造礁石珊瑚分布。《海南省贯彻落实中央第三生态环境保护督察组督察报告方案》提出将三亚凤凰岛二期人工岛于2022年底前拆除填海形成的陆域。《三亚凤凰岛二期项目拆除工程环境影响报告书》(自然资源部第三海洋研究所, 2021)中按照对悬浮泥沙影响范围的模型预测结果分析, 认为悬浮泥沙对凤凰岛一期和二期间的海湾内珊瑚礁造成影响, 珊瑚的主要分布区域均在100mg·L-1悬浮泥沙包络线内。为保护凤凰岛周边的造礁石珊瑚, 需在拆除工程开展前对凤凰岛周边的造礁石珊瑚进行保护性迁移。
利用此次凤凰岛二期项目拆除工程影响海域内的造礁石珊瑚保护性迁移工作, 我们对在海南热带海域造礁石珊瑚迁移保护实施效果进行研究, 探讨保护性迁移工作及实施方法是否可以达到保护珊瑚的目的。

1 材料与方法

1.1 迁移珊瑚数量估算调查

在2021年5月对凤凰岛一期和二期之间海域进行实地现状调查, 查清附近珊瑚礁区的造礁石珊瑚分布情况, 明确造礁石珊瑚的种类、数量和分布的范围。
对凤凰岛一期和二期之间海域的造礁石珊瑚摸查发现, 该处造礁石珊瑚覆盖海域约为110000m2, 珊瑚绝大部分集中生长在1~5m深度范围内, 超过6m深度仅有偶有造礁石珊瑚个体分布。为了对凤凰岛一期和二期之间区域的珊瑚进行全面评估,调查区域被分为四片海域, 每个海域宽度在100m左右, 共布设16个调查断面(图1)进行造礁石珊瑚本底调查并摸查分布边界。
图1 凤凰岛一期和二期之间海域造礁石珊瑚调查站位布设示意图

基于海南标准地图服务网站下载的审图号为琼S(2023)131号的标准地图制作

Fig.1 Layout of reef building stone coral survey stations in the sea area between Island I and Island Ⅱ of Phoenix Island

在3、4号海域靠近凤凰岛二期灯塔一侧有一片由礁石围成区域, 前期调查发现该区域为泥沙底质, 仅有极少量的菊花珊瑚、蔷薇珊瑚零星分布, 故未将该区域作为迁移调查区域。
造礁石珊瑚资源调查预先设置调查站位, 采用海洋行业标准《珊瑚礁生态监测技术规程》(HY/T 082-2005)中珊瑚覆盖率调查方法, 在水下布设样带和样框, 以水下照相和水下录像为主的定量断面法调查, 回到实验室后在计算机上进行判读。
利用调查的各个样带的造礁石珊瑚覆盖率估算需要迁移的造礁石珊瑚数量, 并绘制造礁石珊瑚覆盖率分布图。造礁石珊瑚覆盖率以每10%为一档, 绘制不同珊瑚覆盖率水平的分布区域, 并据此计算各覆盖率水平的分布面积。结合分布面积与造礁石珊瑚覆盖率, 用于估算迁移珊瑚的数量。

1.2 选择珊瑚迁入地

凤凰岛海域造礁石珊瑚的迁入地选择同凤凰岛周边水域环境条件相近、有珊瑚礁分布、水深分布从潮间带至6m水深、人类活动干扰较少的区域、距离凤凰岛较近等条件的海区, 迁入地面积应足够大, 能够安置迁出的造礁石珊瑚, 并且适合船只进入, 便于运输迁出的造礁石珊瑚到迁入地。周边有珊瑚礁分布的区域为鹿回头、西岛、东岛和小东海海域, 由于距离相近, 这些区域的水体环境类似, 但地理条件同人类活动有所差异(表1)。
表1 备选珊瑚迁入地环境条件对比

Tab. 1 Environmental requirements for coral relocation sites

环境条件 备选迁入地
鹿回头 西岛 东岛 小东海
运输距离 距离迁出地4km 距离迁出地12km 距离迁出地8km 需绕行鹿回头半岛, 距离约10km
人类活动 渔业活动少,
主要为零星渔民进入钓鱼		 西侧渔业活动少,
有旅游公司进行监管		 渔业活动多 赶潮的游客数量多, 有渔民捕鱼
污染排放 无污染排放 有污水处理后排放 无污染排放 有污水处理后排放
珊瑚礁 珊瑚礁沿海岸分布较广 西侧珊瑚礁发育较好 珊瑚礁发育较好 珊瑚礁沿海岸分布较广
敌害生物 有少量核果螺分布 有核果螺和
少量长棘海星分布		 有核果螺和
少量长棘海星分布		 有核果螺分布
根据表1的条件分析, 适合作为凤凰岛造礁石珊瑚迁入地的海区确定为鹿回头珊瑚礁和西岛西侧的珊瑚礁区。两个迁入地均位于三亚珊瑚礁国家级自然保护区内, 且珊瑚礁环境同凤凰岛环境类似, 珊瑚种类构成也同凤凰岛接近, 迁入的珊瑚易于适应环境并可得到保护。
鹿回头迁入地位于帆船港西侧, 珊瑚覆盖率约18%左右, 面积约5400m2, 深度在2~5m。西岛迁入区选择在西岛西北侧, 位于旅游区的南侧。迁入区面积7340m2, 珊瑚覆盖率在25%左右, 迁入区的深度为1.5~5m。

1.3 选取迁移珊瑚种类

根据对《凤凰岛二期项目拆除工程影响海域造礁石珊瑚本底调查报告》的调查结果, 凤凰岛一、二期之间海域分布的造礁石珊瑚种类为11科18属45种, 珊瑚覆盖率范围在1.68%~55.64%, 平均珊瑚覆盖率为25.04%。造礁石珊瑚优势种为指状蔷薇珊瑚(Montipora digitara)、鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)、角孔珊瑚(Goniopora sp.)、斯氏伯孔珊瑚(Bernardpora stutchburyi)、澄黄滨珊瑚(Porites lutea)、丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)。
珊瑚迁移需将珊瑚从生长地点采挖后, 再运输至迁入地内。但并非所有的造礁石珊瑚都适合迁移。决定造礁石珊瑚能否迁移的因素主要有以下三点。
1) 珊瑚骨骼的易碎性。采挖过程会对珊瑚造成破坏, 特别是对骨骼脆弱、易碎的珊瑚, 采挖和搬运过程中都会造成珊瑚碎裂成小块碎片, 导致珊瑚死亡率升高。表覆状的珊瑚由于其紧贴在珊瑚礁底质上生长, 使用凿子分离时也很难将其完整从底质上分离, 极易破坏其组织和骨骼, 造成死亡。因此, 对于这些易碎和难以分离的珊瑚种类, 不作为珊瑚迁移目标种类。
2) 珊瑚个体大小。珊瑚从底质上采挖的过程会对珊瑚个体造成一定的伤害, 特别是对直径小于5cm的珊瑚, 其造成的创伤面积可能会达到30%~50%。造成的创伤面大, 容易引起珊瑚个体组织死亡、患病、被敌害生物摄食等后果, 因此迁移过程中死亡率非常高。对于小个体的珊瑚, 迁移过程造成的死亡率可能超过沉积物造成的死亡率, 所以不建议迁移。直径大小在40cm以上的块状珊瑚, 因其体积大、在底质固着生长的面积大, 难以用人工将其从底质上凿下。同时, 大个体珊瑚由于其体积大, 对于沉积物耐受能力强, 恢复能力高, 在工程影响过程中存活的概率高于小个体珊瑚。考虑以上两个原因, 不对超过40cm以上的块状珊瑚进行迁移。
3) 珊瑚沉积物耐受性。造礁石珊瑚对沉积物的耐受性不同导致在悬浮物增多的情况下各种珊瑚的反应不同。在50 mg·L-1的悬浮泥沙浓度下, 部分鹿角珊瑚会出现减少钙化率、摄食率和异养率增加等现象; 在海水悬浮物浓度50~100mg·L-1的环境中鹿角珊瑚会出现部分死亡率升高、触手收缩、黏液分泌增多、受精率降低、幼体死亡率增高、钙化率等现象, 100mg·L-1以上的环境鹿角珊瑚(Acropora)会出现部分组织死亡、珊瑚个体完全死亡等现象, 而滨珊瑚(Porites)、盘星珊瑚(Dipsastraea)等块状珊瑚则对沉积物的耐受力更强(Erftemeijer et al, 2012)。本次迁移主要针对沉积物耐受能力弱的鹿角珊瑚等, 以及移出一部分沉积物耐受能力中等的块状珊瑚种类。
基于以上原因, 本次迁移的珊瑚种类主要为大小在5cm以上的鹿角珊瑚和大小在5~40cm大小、对沉积物中等耐受的团块状造礁石珊瑚。

1.4 珊瑚迁移方法

移珊瑚需要从最底部将珊瑚用锤子和凿子敲下, 使其从底部与生长的珊瑚礁分离, 过大的珊瑚可分解为数个小块的珊瑚进行运输。
将珊瑚从珊瑚礁上采集后, 在水下直接装入篮子中, 集中放置到一起,统一搬运上具有活水舱的船只。
由于较大的分枝珊瑚、块状珊瑚、表覆状珊瑚以及叶状珊瑚个体自身重力具备一定抗浪性, 采用直接摆放的方法移植, 珊瑚直接放置在珊瑚礁底质上, 无须固定, 注意在放置时远离泥沙, 以免被沙子和悬浮物
覆盖。
铆钉珊瑚移植方法主要使用η形移植钉用于珊瑚移植。该移植钉为具有长短脚的η形状, 长脚为主要固定脚, 用于插入塑料膨胀胶粒中, 起到稳固移植钉、防止移植钉脱落的作用。短脚为辅助脚, 其尖头部分敲入珊瑚礁中, 起到防止移植钉旋转的作用。使用水下电钻在珊瑚礁底质上钻出适合大小的小洞, 放入膨胀胶粒。用锤子将移植钉的长脚钉入膨胀胶粒, 短脚尖头钉入珊瑚礁中即可。将要移植的珊瑚长轴与珊瑚礁底质垂直方向放入移植钉的双脚间, 让珊瑚尽量贴紧移植钉体后用扎带固定珊瑚。
除了采用铆钉珊瑚移植方法外, 还利用了小型人工礁体作为珊瑚移植的辅助固定物。该人工礁体设计为底部直径35cm, 顶部直径18cm的中空礁体。礁体外侧有8根8mm粗的钢筋作为移植枝用于捆绑固定珊瑚。将珊瑚固定在移植礁体的珊瑚移植枝上, 可以避免珊瑚被海浪打翻、脱落。经过1~2年, 珊瑚个体逐渐生长扩大, 可以同四周的珊瑚礁生长至一起, 整个移植礁体形成珊瑚礁的一部分。移植礁体不要求底质必须为珊瑚礁盘, 其也可以投放在碎石、岩石等底质区域进行珊瑚移植。

1.5 迁移效果调查

为检验凤凰岛二期项目拆除工程影响海域造礁石珊瑚迁地保护项目的修复效果, 我们于2021年11月两次台风影响后(10月8日台风“狮子山”和10月13日“圆规”过后)在鹿回头海域和西岛海域随机挑选迁入的珊瑚统计其存活率。其中铆钉珊瑚移植3组, 每组40株; 生物礁珊瑚移植3组, 每组生物礁10个(珊瑚数量约为40株)，检查珊瑚有无死亡、白化或者病害; 直接放置3组珊瑚, 每组30株。移植钉或移植礁体上脱落的珊瑚个体计入死亡个体。
图2 η形移植钉(a)及小型珊瑚移植礁体(b)

Fig. 3 η shaped transplantation nails (a) and small coral transplantation artificial reefs (b)

2022年5月再次对珊瑚的存活率进行统计, 三种移植方法各选取3组, 每组50株珊瑚进行统计。为了比较珊瑚的生长率, 随机选取20个移植珊瑚个体测量其长度, 同珊瑚断枝在移植初始时的长度进行比较。

2 结果

2.1 珊瑚迁移数量估算结果

通过造礁石珊瑚边界的摸排, 确定凤凰岛一期和二期之间珊瑚分布边界并绘制珊瑚分布示意图(图3)。该区域面积约为112453m2, 不同活珊瑚覆盖率区域的面积见表2。
图3 造礁石珊瑚覆盖率分布图

Fig. 3 Distribution map of coral coverage on the impected reef

表2 凤凰岛迁出区内不同珊瑚覆盖率区域的面积

Tab. 2 The area of different coral cover zones in migration area at Fenghuang Islands

活珊瑚覆盖率 面积/m2
≥50% 176.7
40%~50% 12073.3
30%~40% 11930
20%~30% 17180
10%~20% 24433
<10% 45784
各断面造礁石珊瑚覆盖率如图4所示, 其中造礁石珊瑚覆盖率最高的是1号区域2m水深处, 为55.64%; 造礁石珊瑚覆盖率超过40%的断面还有2号区域2、3m水深处, 以及3号区域2m水深处。造礁石珊瑚覆盖率最低的是2号区域6m水深处及1号区域6m水深处。
图4 各断面活造礁石珊瑚覆盖率

Fig. 4 The coral coverages of transects on the reef

整个调查区域的造礁石珊瑚的平均覆盖率为25.04%, 大多集中在2~3m水深处(图3)。调查区域内造礁石珊瑚覆盖率超过40%共有4个断面, 全部在水深为2~3m处。调查区域内超过5m水深的区域造礁石珊瑚覆盖率均低于10%。
凤凰岛一期和二期之间区域共发现11科18属45种造礁石珊瑚, 整个调查区域的优势种为指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata)、鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)、角孔珊瑚(Goniopora sp.)、斯氏伯孔珊瑚(Bernardpora stutchburyi)、澄黄滨珊瑚(Porites lutea)、丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)、累积滨珊瑚(Porites cumulatus)、十字牡丹珊瑚(Pavona decussata)。
除4号区域外, 1、2、4号区域1~2m水深处指状蔷薇珊瑚和鹿角杯形珊瑚是绝对的优势种(表3)。在所有调查区域中还有大量的角孔珊瑚、滨珊瑚和丛生盔形珊瑚等团块状珊瑚。
表3 各区域造礁石珊瑚数量及优势种

Tab. 3 Number and dominant species of scleractinian corals in various regions

区域 深度/m 石珊瑚种数 区域优势种 全区域优势种
1号 1 1 指状蔷薇珊瑚 指状蔷薇珊瑚、鹿角杯形珊瑚、角孔珊瑚、斯氏伯孔珊瑚、澄黄滨珊瑚、丛生盔形珊瑚、累积滨珊瑚、十字牡丹珊瑚、柱角孔珊瑚
2 4 指状蔷薇珊瑚、鹿角杯形珊瑚、澄黄滨珊瑚、滨珊瑚
4 12 澄黄滨珊瑚、角孔珊瑚、柱角孔珊瑚、龟岛蔷薇珊瑚
6 4 肾形陀螺珊瑚、柱角孔珊瑚、柱形筛珊瑚
2号 1 1 指状蔷薇珊瑚
2 8 鹿角杯形珊瑚、指状蔷薇珊瑚、横错蔷薇珊瑚、佳丽鹿角珊瑚
3 16 累积滨珊瑚、鹿角杯形珊瑚、丛生盔形珊瑚、风信子鹿角珊瑚
5 9 累积滨珊瑚、澄黄滨珊瑚、柱角孔珊瑚、彰显鹿角珊瑚
6 2 板叶牡丹珊瑚、角孔珊瑚
3号 1 2 指状蔷薇珊瑚、澄黄滨珊瑚
2 17 鹿角杯形珊瑚、指状蔷薇珊瑚、佳丽鹿角珊瑚、美丽鹿角珊瑚
3 17 鹿角杯形珊瑚、斯氏角孔珊瑚、十字牡丹珊瑚、丛生盔形珊瑚
4 13 角孔珊瑚、丛生盔形珊瑚、柱角孔珊瑚、斯氏伯孔珊瑚
4号 2 11 鹿角杯形珊瑚、斯氏伯孔珊瑚、十字牡丹珊瑚、澄黄滨珊瑚
3 11 角孔珊瑚、斯氏伯孔珊瑚、鹿角杯形珊瑚、柱角孔珊瑚
4 15 鹿角杯形珊瑚、斯氏伯孔珊瑚、翼形蔷薇珊瑚、丛生盔形珊瑚

2.2 迁移珊瑚数量与种类

珊瑚迁移工作于2021年8月27日完成, 从凤凰岛造礁石珊瑚分布海域共移出珊瑚16634株, 其中鹿角珊瑚6845株, 团块状珊瑚9789株(表4)。在鹿回头海域共移植珊瑚6210株, 其中鹿角珊瑚3195株, 团块状珊瑚3015株。移植方法为投放小型珊瑚移植礁体137个并移植珊瑚563株, 铆钉移植珊瑚3312株, 直接放置珊瑚2335株。西岛海域共移植珊瑚10424株, 其中鹿角珊瑚3650株, 团块状珊瑚6774株。各移植方法分别为小型珊瑚移植礁体200个并移植珊瑚843株, 铆钉移植珊瑚4349株, 直接放置珊瑚5232株。
表4 珊瑚移植数量表

Tab. 4 The numbers of relocated coral species

珊瑚类群 迁入数/株
西岛 鹿回头 总计
鹿角珊瑚属Acropora 3650 3195 6845
牡丹珊瑚属Pavona 4337 2000 6337
滨珊瑚属Porites 740 28 768
沙珊瑚属Psammocora 629 166 795
蔷薇珊瑚属Montipora 402 348 750
陀螺珊瑚属Turbinaria 372 246 618
角孔珊瑚属Goniopora 129 74 203
刺柄珊瑚属Hydnophora 45 27 72
扁脑珊瑚属Platygyra 48 28 76
刺星珊瑚属Cyphastrea 23 11 34
角蜂巢珊瑚属Favites 21 35 56
足柄珊瑚属Podabacia 12 13 25
纹叶珊瑚属Fimbriaphyllia 5 0 5
西沙珊瑚属Coeloseris mayeri 5 0 5
盘星珊瑚属Dipsastraea 3 18 21
石芝珊瑚属Fungia 3 0 3
肠珊瑚属Leptoria 0 5 5
筛珊瑚属Coscinaraea 0 16 16
总计 10424 6210 16634

2.3 珊瑚迁移后存活率

2021年11月对迁移的珊瑚进行调查, 在移植2个多月后, 虽然因为台风“狮子山”和“圆规”的影响, 造成小部分摆放的珊瑚和人工礁体移植的珊瑚被掩埋, 但迁入西岛和鹿回头海域的珊瑚的整体上较为健康, 大部分移植钉方法移植的珊瑚已经固着在礁石上, 状态良好。2022年5月对迁移的珊瑚再次调查, 多数珊瑚状况健康, 移植钉和移植礁体上的珊瑚个体基本均已附着至珊瑚礁或礁体上(图5)。
图5 2022年5月, 移植礁体上迁移的珊瑚(a)、移植钉迁移珊瑚(b)和直接摆放的珊瑚(c)状况

Fig. 5 The status of corals migrated on the transplanted reef (a), transplanted nails migrated corals (b), and directly placed corals (c), in May, 2022

2021年11月的调查结果显示, 在西岛的迁入珊瑚个体中, 移植钉和直接摆放在珊瑚礁上的珊瑚个体存活率均超过90%, 移植礁体上存活率为82.5%(图6)。鹿回头海域迁入的珊瑚呈现相同的趋势, 移植钉和直接摆放的珊瑚个体存活率高于移植礁体上珊瑚的存活率。
图6 迁移珊瑚的存活率

Fig. 6 The survival rates of relocated corals in the Xidao Reef and Luhuitou Reef

2022年5月相较于2021年11月的存活率, 下降趋势较大的为西岛直接摆放的珊瑚个体, 降低了15.11%, 其他移植方法的存活率差异都不超过5%。其中鹿回头海域采用移植钉方式移植的珊瑚存活率出现升高, 原因在于调查采用的为每次随机抽取珊瑚样品统计, 每次调查珊瑚个体不相同, 导致统计结果出现存活率反而上升的情况。
根据凤凰岛迁移项目在西岛和鹿回头两地3种移植方法的珊瑚存活率和移植数量估算8个月后总体珊瑚移植存活率为86.24%。

2.4 迁移珊瑚的生长率

经过8个月的移植, 迁移的珊瑚个体呈现增长趋势, 鹿角珊瑚从单个分枝或数个分枝增长为团状或桌状, 但块状珊瑚增长不明显。特别是采用移植钉固定的珊瑚, 其生长旺盛, 移植礁体上的珊瑚多数也生长状况良好, 直接摆放在珊瑚底部的珊瑚有部分出现了被沙子掩埋的状况。
至2022年5月, 西岛迁入珊瑚个体平均长度增了3.03cm, 鹿回头迁入珊瑚增长了6.15cm, 对应的增长率分别为23.31%和58.57%(图7)。
图7 迁移珊瑚的生长率

Fig. 7 The growth rate of relocated corals in the Xidao Reef and Luhuitou Reef

3 讨论

3.1 迁移珊瑚的效果

海岸工程实施往往会造成海水污染、悬浮物增多、水流改变等影响, 这些影响可能导致周边的珊瑚受到胁迫甚至发生大量死亡(Maragos, 1993; Stender et al, 2014)。在海岸工程实施过程中对珊瑚进行保护性迁移是为了减少工程施工过程中对珊瑚的影响和胁迫, 有利于保护当前有限的珊瑚生物资源。
在珊瑚礁分布海域实施海港建设、输油管道铺设、清淤工程等, 有时是无法避免工程对周边珊瑚礁的影响, 多个国家和地区也是采用保护性迁移的方法避免珊瑚受到工程影响(Kenny et al, 2012; Ajdari et al, 2013; Rodgers et al, 2017)。卡塔尔从石油管线铺设路径上移出了1693株珊瑚(占管道铺设范围内大于10cm珊瑚个体数量的4%), 并用水泥将珊瑚粘附至直径1m的石灰石上, 一年后近一半的珊瑚有大于10%的组织损伤, 但死亡率仅在1%左右(Rodgers et al, 2017)。在巴哈马, 超过1500株珊瑚因航道原因被移植至不受影响的区域, 一年后移植珊瑚的存活率为91%(Hofstede et al, 2016)。在牙买加, 超过13万株珊瑚由于清淤疏浚工程被迁移, 迁移的珊瑚采用水泥或环氧树脂固定在海底上, 移植一年后的健康珊瑚比例为67%, 死亡率为4%(Hofstede et al, 2016)。为避免受到石油管道建设影响, 大亚湾超过3000株珊瑚被移出了影响海域, 利用水性胶将珊瑚固定在水泥板上, 一年后的存活率达到了95.2%(高永利 等, 2013)。
相较于以上的珊瑚迁移项目, 本次迁移的珊瑚存活率偏低, 为86.24%, 这可能同迁移珊瑚种类以及台风影响有关。本次迁移的珊瑚主要为鹿角珊瑚属和牡丹珊瑚属, 属于对沉积物和环境变化较敏感的类型, 而上述案例中移植的个体以耐受性更好的块状珊瑚为主。珊瑚生长型与沉积物耐受性的关系分析结果显示, 块状或表覆型的珊瑚通常比表覆型的珊瑚更耐受沉积物影响, 遭受沉积物胁迫情况下块状珊瑚的存活率一般高于鹿角珊瑚属的个体(Erftemeijer et al, 2012)。鹿回头和西岛海域的平均沉积速率在20mg·cm-2·d-1左右(Li et al, 2013), 而一般认为超过10mg·cm-2·d-1的沉积速率水平会造成珊瑚退化(Rogers, 1990), 这两个区域的高沉积速率可能是造成迁入珊瑚死亡增加的原因。
在移植后的2个月内, 台风“狮子山”和“圆规”虽未直接经过三亚, 但其风圈波及范围广, 对迁入海域均造成了影响。台风引起的海浪与降水会造成海水中悬浮物与沉积物的增加 (Galewsky et al, 2006; Pope et al, 2017)。沉积物数量的增加, 让两处海域中本就处于沉积物胁迫的珊瑚个体死亡率增加。同时台风引起的海浪还可将直接摆放在珊瑚礁上的珊瑚个体掀翻、移动或掩埋, 更提高了珊瑚的死亡率。

3.2 迁移方法的效率

以往珊瑚迁移工程中, 多采用水泥或环氧树脂作为固定珊瑚个体的方法(Kenny et al, 2012; Ajdari et al, 2013), 但是考虑到西岛与鹿回头海域沉积物较多。在鹿回头海域开展的珊瑚移植实验结果显示, 采用水泥礁体上用环氧树脂粘附的珊瑚10个月存活率仅不足40%, 说明采用这种水泥礁体上粘附珊瑚的方法不适宜在这种环境下实施(Zhang et al, 2016)。所以本次珊瑚迁移未选择这类粘附的方法, 而是利用移植钉和移植礁体的方法。类似的移植钉方法在蜈支洲取得了良好的成效, 但第一年移植珊瑚的存活率仅在77%左右, 主要是脱落造成的(张浴阳 等, 2021)。本次采用的移植钉方法在蜈支洲的方法上进行了改进, 采用双脚固定, 更为稳固, 因此存活率较之前提升至90%。
采用小型珊瑚移植礁体的方法在印度尼西亚也有先例, 他们采用蜘蛛状的框架礁体移植珊瑚, 该方法适合移植分枝状珊瑚, 并取得良好效果, 珊瑚覆盖率从10%提升至60%(Williams et al, 2019)。本次迁移采用的移植礁体采用水泥做成主体, 四周伸出的钢筋可用于固定珊瑚。礁体形状便于固定于珊瑚礁的凹槽或珊瑚骨骼缝隙间, 避免海浪掀翻和移动。块状或片状珊瑚可放置于礁体中心的空洞上, 有利于其生长。该方法的移植结果显示珊瑚8个月的存活率能够保持在80%以上, 且存活率的下降主要出现在移植后2个月内, 说明在没有台风和大浪影响的情况下, 该方法可很好的保障珊瑚的存活。
超过30cm大小的珊瑚个体已经不适用于采用移植钉和移植礁体的方法, 所以采用了直接摆放在珊瑚礁底质上的移植方法。在监测效果过程中, 发现直接摆放在底质上的珊瑚死亡原因多是被沉积物覆盖或沙石掩埋, 也有部分是被翻转后造成的死亡。直接摆放的珊瑚个体较大, 一般在珊瑚移植中, 较大的个体存活率要高于较小的个体(Raymundo et al, 2004; Ishida-Castañeda et al, 2020)。所以在鹿回头海域中, 直接摆放的珊瑚个体存活率高于移植礁体上的珊瑚个体并不能说明该方法优于采用礁体移植的珊瑚。根据本次迁移珊瑚死亡原因总结, 大块珊瑚的移植方法应该选择受沉积物影响小的较高礁体或自然礁石上固定移植, 可以避免底层沉积物的严重影响, 也可减少被海浪翻转的可能。
从对国际目前报道的珊瑚移植效果统计来看, 珊瑚直接移植的平均存活率为64%(Boström-Einarsson et al, 2020), 本次珊瑚移植统计时间虽然只有8个月, 但存活率远高于平均值, 并且珊瑚生长速率分别达到了23.31%和58.57%, 说明本次迁移效果良好, 达到了保护珊瑚的目标。

4 结论

本次凤凰岛二期拆除工程影响海域的造礁石珊瑚迁移共移出19个属16634株造礁石珊瑚, 迁移珊瑚被分别移入西岛海域10424株与鹿回头海域6210株。迁移珊瑚在8个月后的存活率达到86.24%, 其中采用移植钉方法移植的珊瑚存活率最高。迁移珊瑚的8个月生长率在西岛和鹿回头分别为23.31%和58.57%。本次珊瑚迁移保护的效果达到了保护受拆除工程影响的造礁石珊瑚的目的。

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