中国水产科学  2021, Vol. 28 Issue (11): 1466-1476  DOI: 10.12264/JFSC2021-0004
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引用本文 

张俊, 陈作志, 蔡研聪, 李媛洁, 林昭进. 南海美济礁瀉湖区鱼类优势种和生物多样性的长期变化[J]. 中国水产科学, 2021, 28(11): 1466-1476. DOI: 10.12264/JFSC2021-0004.
ZHANG Jun, CHEN Zuozhi, CAI Yancong, LI Yuanjie, LIN Zhaojin. Long-term variation in dominant species and biodiversity of fish in the lagoon of Meiji Reef in the South China Sea based on hand fishing and gill net[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2021, 28(11): 1466-1476. DOI: 10.12264/JFSC2021-0004.

基金项目

国家自然科学基金项目(31902374);广东省基础与应用基础研究重大项目(2019B030302004);南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项项目(GML2019ZD0605);农业农村部财政专项(NFZX2018);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2020TD05;2021SD01).

作者简介

张俊(1984–),男,博士,副研究员,主要从事海洋渔业资源研究. E-mail: zhangjun@scsfri.ac.cn

通信作者

陈作志,研究员. E-mail: zzchen2000@163.com

文章历史

收稿日期:2021-01-11
修改日期:2021-04-08
南海美济礁瀉湖区鱼类优势种和生物多样性的长期变化
张俊1,2,陈作志1,2,蔡研聪1,李媛洁1,林昭进1,     
1. 中国水产科学研究院南海水产研究所,农业农村部外海渔业开发重点实验室,广东 广州 510300
2. 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州),广东 广州 510301
摘要:珊瑚礁鱼类是诊断和修复退化珊瑚礁新方法的关键组分。为了解环境变化和人类活动胁迫下南海典型珊瑚礁鱼类组成和多样性的演变趋势,本研究根据1998—2018年美济礁瀉湖区鱼类手钓和刺网调查数据,对南海美济礁瀉湖区鱼类种类组成、优势种和物种多样性指数的长期变动进行研究。结果表明,与1998—1999年相比,2012—2018年美济礁瀉湖区鱼类组成和优势种更替明显,鹦嘴鱼科(Scaridae)、刺尾鱼科(Acanthuridae)、蓝子鱼科(Siganidae)等具有重要生态功能的鱼类消失或明显减少;优势种数目下降,但其优势度显著增加,第1优势种的相对优势度和所有优势种的平均优势度均明显增加;1998—2018年采集单位鱼类种类数所需的捕捞努力量和样本量均明显稳定增加;手钓努力量增加对相应物种多样性指数增加有明显影响,刺网努力量增加对多样性指数增加影响不明显;刺网采样方式评估美济礁鱼类物种多样性比手钓采样方式更稳健;基于刺网鱼类样本,与1999年5月相比,2016—2018年美济礁瀉湖区鱼类物种多样性极显著降低。本研究结论认为,人类捕捞和美济礁有效生境面积下降而导致的生态系统承载力下降是鱼类种类或丰度减少及多样性降低的主要原因。为促进南海美济礁鱼类资源恢复和保护,建议及时采取措施保护其资源,改善栖息地质量。
关键词珊瑚礁鱼类    种类组成    优势种    物种多样性    美济礁    南海    
Long-term variation in dominant species and biodiversity of fish in the lagoon of Meiji Reef in the South China Sea based on hand fishing and gill net
ZHANG Jun1,2,CHEN Zuozhi,1,2,CAI Yancong1,LI Yuanjie1,LIN Zhaojin1    
1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Key Laboratory of Open-Sea Fishery Development, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Guangzhou 510300, China
2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory (Guangzhou), Guangzhou 510301, China
Abstract:Fish is the crucial component of the new approach to diagnose and recover the degraded coral reef. In order to enhance our understanding of long-term variation of species composition and diversity of coral reef fish in the South China Sea and its responses to environmental changes and human activities, using specimens of fish collected by hand fishing and gill net in the lagoon of Meiji Reef in the South China Sea from 1998 to 2018, the long-term variation in species composition, dominant species, diversity of fish were studied. Results showed that compared with 1998–1999, the species composition and dominant species changed significantly from 2012 to 2018. Some species with ecological function, such as fish belonging to Scaridae, Acanthuridae and Chaetodontidae, disappeared or decreased significantly. The species richness of diminant fish decreased, but their dominant degree increased significantly. The relative dominance of first dominant species and the average dominance of all dominant species increased significantly. The number of fish species per unit fishing effort and per sample size decreased significantly. The increase of hand line fishing effort had a significant influence on the increase of corresponding diversity indexes, while the increase of gill net fishing effort had no obvious influence on the increase of corresponding diversity indexes. The gill net sampling method was more robust to assess the diversity indexes of fish in the lagoon of Meiji Reef than the hand line sampling method. Based on fish assemblages collected by gill net, compared with 1999, the species diversity of fish during 2016–2018 in the lagoon of Meiji Reef reduced significantly. It was concluded that the fishing and decrease of ecosystem capacity caused by the decrease of available habitat area of Meiji Reef was the main reason for the decrease of fish species or abundance and diversity. To promote the recovery and protection of fish on the Meiji Reef, it is recommended to take timely measures to protect their resources and improve habitat quality.
Key wordscoral reef fish    species composition    dominant species    diversity    Meiji Reef    South China Sea    

珊瑚礁作为生物多样性最高的海洋生态系统,在维持全球海洋生物多样性、生态环境安全、生物资源供给等方面具有极其重要的意义[1-2]。由于气候变化和人类活动的共同影响,全球珊瑚礁受到严重破坏,面临衰亡风险,正引起广泛关注[3-5]。珊瑚礁鱼类作为珊瑚礁系统的重要组成部分,其生存和维持依赖于健康的栖息地,因此珊瑚礁衰退会导致其鱼类组成改变、多样性下降,甚至物种局地灭绝[6-7]。珊瑚礁鱼类通过参与珊瑚礁的各项生态过程而发挥重要的生态功能,因此鱼类群落衰退将进一步削弱珊瑚礁的稳定性、恢复力和服务功能[8-10]。了解气候变化和人类活动对海洋生态系统的影响,首先要深入认识生态系统的结构和功能。对于过度捕捞的珊瑚礁,首先应把起到关键作用的珊瑚礁鱼类数量进行恢复,这对修复珊瑚礁生态功能至关重要;对于轻度捕捞的珊瑚礁,管理者需要知道可以捕捞的鱼类种类、可捕数量以及需要保护的鱼类种类[9,11]。因此了解珊瑚礁鱼类组成和种类多样性及其长期变动将提升对珊瑚礁鱼类群落结构演替及其对环境变化和人类活动的响应等科学问题的认识。

珊瑚礁是我国南海最具特色的生态系统,直接影响到南海海域的生态特征,对维持中国南海乃至整个中国近海海洋生物的多样性都有重要意义[12]。我国学者在南海珊瑚礁鱼类资源结构、生物学、种群评估等方面积累了丰富经验,这对阐明南海珊瑚礁鱼类群落的结构和功能有重要意义[13-18]。但以往的研究主要集中在珊瑚礁鱼类群落的现状特征的描述,对珊瑚礁鱼类组成长期变动的研究极其缺乏。本研究以南海美济礁瀉湖区鱼类为研究对象,利用历史资料和近年调查数据,分析其种类组成、优势种、物种多样性的长期变化,以期为研究外界压力对南海珊瑚礁鱼类组成的影响及岛礁水域生境修复提供参考。

1 材料与方法 1.1 研究区域

美济礁位于9°54′N、115°32′E,是中国南沙群岛海域重要渔业基地。美济礁属于典型半封闭环礁,有口门存在,东西长约9 km,南北宽约6 km,瀉湖最大水深约27 m,礁坪面积14.69 km2,潟湖面积30.62 km2;具有礁外坡、礁坪和瀉湖坡等典型生物地貌分带[19],是开展南海珊瑚礁鱼类组成长期变动研究的理想区域。

1.2 数据来源

鱼类数据由1998—2018年中国水产科学研究院南海水产研究所在美济礁进行珊瑚礁鱼类调查时采集,采样地点主要是瀉湖区。1998年4月调查船为“中国渔政35”号,总吨位300 t。1999年5月调查船为“粤远渔730”和“粤远渔733”,总吨位分别为98 t和89 t,均配备小艇。2012—2018年调查船为“南锋”号,总吨位1537 t,配工作艇用于鱼类调查(艇长7.85 m,宽1.5 m),采样时间包括3个季节,即春季(包括2016年4月、2017年5月、2018年4月)、秋季(包括2012年9月、2018年9月)、冬季(2012年12月)。

采样渔具包括手钓和刺网。1998年4月采样方式只有手钓。1999年5月采样方式包括刺网和手钓。2016—2018年春季采样方式包括刺网和手钓,渔具规格一致。各航次调查渔具规格见表1。手钓为底层作业,行钓时间包括白天和夜间,水深为10~20 m,钓饵采用新鲜渔获物。1999年刺网白天作业采样。2016—2018年刺网作业时间包括白天和夜间。鱼类的鉴定主要依据Nelson[20]和成庆泰等[21]的分类系统标准。

表1  美济礁瀉湖区鱼类采样信息 Tab. 1  Sampling information of fish in the lagoon of Meiji Reef
1.3 数据分析

采用相对重要性指数(index of relative importance, IRI)和相对重要性指数百分比(%IRI)分析鱼类在群落中的地位[22],其计算公式如下:

${\rm{IRI}} = (N + W) \times F$(1)
${\rm{IRI\% }} = \left( {{\rm{IRI}}/\mathop \sum \nolimits^ {\rm{IRI}}} \right) \times 100$(2)

式中,N为鱼类群落中某一种鱼的尾数占鱼类总尾数的百分比;W为某一种鱼的重量占鱼类总重量的百分比;F为某一种鱼类出现频率百分比。本研究规定IRI≥500、100≤IRI<500、10≤IRI<100及IRI<10的鱼类分别为优势种、常见种、一般种及稀有种。

采用Margalef物种丰富度指数[23]、Simpson多样性指数[24]、Shannon-Wiener多样性指数[25]、Pielou均匀度指数[26]评估鱼类多样性水平。

Margalef丰富度指数:

$D = (S - 1)/{\rm{lo}}{{\rm{g}}_2}N$(3)

Simpson多样性指数:

${C'_{({\rm{B}})}} = 1 - \mathop \sum \limits_{i = 1}^S {\left( {{w_i}/W} \right)^2}$(4)

Shannon-Wiener多样性指数:

${H'_{({\rm{B}})}} = - \mathop \sum \limits_{i = 1}^S \left( {{w_i}/W} \right){\rm{lo}}{{\rm{g}}_2}\left( {{w_i}/W} \right)$(5)

均匀度指数:

$J' = {H'_{({\rm{B}})}}/{\rm{lo}}{{\rm{g}}_2}S$(6)

式中,S为样本中的渔获种类数,N为所有渔获种类的个体数;C(B)表示以鱼类质量计算的Simpson多样性指数;wi为第i种鱼类的质量;W为所有渔获种类的总质量;H(B)表示以鱼类质量计算的Shannon-Wiener多样性指数。

本研究分别以kg/(100 m2·h)和kg/(100 hooks·h)表示刺网和手钓单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort, CPUE)的单位。采用单位鱼类种类数所需的捕捞努力量(fishing effort per species, FEPS)作为衡量鱼类种类丰富度变化程度的指标之一,其中刺网及手钓方式的FEPS分别以FEPSG (m2·h/ species)及FEPSH (hook·h/species)表示。

2 结果与分析 2.1 单位捕捞努力量渔获量

1998—1999年春季(各年4月及5月)美济礁瀉湖区鱼类刺网和手钓CPUE显著高于2016—2018年春季(T-test, P<0.05),显示2个时期鱼类平均体重明显下降(图1)。

图1  1998—2018年春季美济礁瀉湖区鱼类刺网和手钓CPUEa和b分别表示1998—1999年鱼类刺网和手钓CPUE显著高于2016—2018年(T-test, P<0.05). Fig. 1  CPUE of fish from gillnet and hand line in the lagoon of Meiji Reef in spring during 1998–2018a and b indicate significant differences among fish CPUEs of gillnet and hand line between 1998–1999 and 2016–2018 (T-test, P<0.05), respetively.
2.2 种类组成 2.2.1 基于刺网鱼类样本的种类组成

1999年5月刺网鱼类种类数共30种(图2),其中鹦嘴鱼科(Scaridae)、隆头鱼科(Labridae)及鮨科(Serranidae)的鱼类最多(9种、5种及5种)。2012—2018年各年月鱼类的种类数介于10~14种(图2)。与1999年相比,2012—2018年鱼类种类数明显减少,一些具有重要生态功能的鱼类消失或减少。例如,1999年鹦嘴鱼科有9种鱼类,2016年仅有1种,2017—2018年没有发现鹦嘴鱼科鱼类。1999年蓝子鱼科(Siganidae)有2种,而2016—2018年没有发现蓝子鱼科鱼类。

图2  1999—2018年美济礁瀉湖区刺网鱼类样本各分类阶元数 Fig. 2  Taxonomic categories number of fish from gillnet in the lagoon of Meiji Reef during 1999–2018

1999年刺网捕捞努力量与同季节的2016年相当,远小于同季节的2017—2018年,但1999年鱼种数显著多于2016—2018年(T-test, P<0.01) (图3)。与1999年5月相比,2016—2018年同季节FEPSG显著升高(ANOVA, P<0.05) (图3),表明某些鱼类消失或出现频率显著降低,与上文部分鱼种消失或减少的结果一致。

图3  1999—2018年美济礁瀉湖区刺网鱼种数与捕捞努力量的关系及单位种类数所需的捕捞努力量(FEPSG)a和b分别表示1999年刺网鱼种数以及FEPSG显著小于2016—2018年(T-test, P<0.01). Fig. 3  Relationship between species number and fishing effort and required fishing effort per species (FEPSG) by gillnet in the lagoon of Meiji Reef during 1999–2018a and b indicate significant differences among fish amount of species and FEPSG between1999 and 2016–2018 (T-test, P<0.01), respectively.
2.2.2 基于手钓鱼类样本的种类组成

1998年和1999年手钓鱼类的种类数远低于2017—2018年(图4)。1998—1999年手钓鱼类中鮨科、裸颊鲷科(Lethrinidae)及金鳞鱼科(Holocentridae)的种类最多。2017年5月笛鲷科(Lutjanidae)和眶棘鲈科(Scolopsidae)的种类最多(7种和5种),金鳞鱼科、鮨科及裸颊鲷科次之(均有4种)。2018年4月裸颊鲷科(5种)、隆头鱼科(4种)及鮨科(4种)的种类较多。

与1998—1999年相比,2017—2018年鱼类种类数明显增加,但这归因于捕捞努力量及样本量的增加而不是鱼类资源状况的改善,这从图5中种类数随捕捞努力量及样本量呈幂函数明显增加即可看出,即增加捕捞努力量能够采集到更多鱼种。与1998—1999年相比,2017—2018年5月FEPSH显著升高(ANOVA, P<0.05),与刺网类似(图5)。

图4  1998—2018年美济礁瀉湖区手钓鱼类样本各分类阶元数 Fig. 4  Taxonomic categories number of fish from hand line in the lagoon of Meiji Reef during 1998–2018
图5  1998–2018年美济礁瀉湖区手钓鱼种数与捕捞努力量的关系及单位种类数所需的捕捞努力量(FEPSH)a表示1998—1999年FEPSH显著小于2017—2018年(ANOVA, P<0.05). Fig. 5  Relationship between species number and fishing effort and required fishing effort per species (FEPSH) by hand line in the lagoon of Meiji Reef during 1998–2018a indicates the FEPSH in 1998–1999 significantly smaller those that in 2017–2018 (ANOVA, P<0.05).

与1998—1999年相比,2017—2018年美济礁手钓作业努力量虽然大幅增加,然而,即使在增加如此多的捕捞努力量的情况下,1998—1999年曾经出现的鲸鹦嘴鱼属(Cetoscarus)、蓝子鱼属(Siganus)及光腭鲈属(Anyperodon)的鱼类在2017—2018年均未出现,这与刺网数据的结果一致,即某些鱼类消失或出现频率显著降低。

2.3 种类优势度

1998—2018美济礁鱼类优势种见表2。1998年以来,美济礁鱼类优势种更替明显,且共存优势种的优势度明显不同。例如,1999年5月刺网鱼类中有新加坡鹦嘴鱼(Scarus prasiognathos)、污色鹦嘴鱼(Scarus sordidus)、双斑刺尾鱼(Acanthurus nigrofuscus)等10种优势种,在2016年4月优势种中仅存污色鹦嘴鱼和横带唇鱼(Cheilinus fasciatus) 2种,而在2017年5月和2018年4月中无一存在。

1998年以来,美济礁鱼类优势种的种类数持续下降(图6),与之相反的是第1优势种的相对重要性指数百分比(IRI%)和所有优势种的平均优势度(mIRI)明显增加(图7)。例如,1999年5月刺网第1优势种新加坡鹦嘴鱼的IRI%为23.9%,而2016年4月、2017年5月、2018年4月第1优势种的IRI%分别显著上升至53.2%、64.0%、35.1% (P<0.01),同时mIRI由1646分别显著上升至2529、2542、3644 (P< 0.01)。手钓鱼类第1优势种的IRI%和所有优势种的mIRI的变化趋势和程度与刺网一致。

表2  1998—2018年美济礁瀉湖区刺网和手钓鱼类样本的优势种 Tab. 2  Dominant fish from gillnet and hand line in the lagoon of Meiji Reef during 1998–2018
图6  1998—2018年美济礁瀉湖区刺网鱼类优势种数目、第1优势种相对重要性指数百分比(IRI%)及所有优势种的平均优势度(mIRI)a和b分别表示1999年IRI%和mIRI极显著小于2016—2018年(T-test, P<0.01). Fig. 6  Number of dominant species, IRI% of first dominant species, and average IRI of all dominant species from gillnet operation in the lagoon of Meiji Reef during 1998–2018a and b indicate the IRI% and mIRI in 1999 significantly smaller than those in 2016–2018 (T-test, P<0.01) , respectively.
图7  1998—2018年美济礁瀉湖区手钓鱼类优势种数目、第1优势种的相对重要性指数百分比(IRI%)及所有优势种的平均优势度(mIRI)a和b分别表示1998—1999年IRI%和mIRI极显著小于2017—2018年(T-test, P<0.01). Fig. 7  Number of dominant species, IRI% of first dominant species, and average IRI of all dominant species from hand line operation in the lagoon of Meiji Reef during 1998–2018a and b indicate the IRI% and mIRI in 1998–1999 significantly smaller than those in 2017–2018 (T-test, P<0.01), respectively.
2.4 1998年以来再未出现的鱼类

1998—1999年双斑刺尾鱼、横带刺尾鱼(Acanthurus triostegus)、凹尾绚鹦嘴鱼(Calotomus spinidens)等32种鱼类在2012—2018年未出现(表3),它们隶属于14科,其中鹦嘴鱼科、裸颊鲷科、蓝子鱼科等鱼类的变动尤其引人注目。考虑到2012— 2018年刺网和手钓捕捞努力量至少是1998—1999年的8倍和11倍,这些未出现鱼类可能已经从美济礁迁出,或其分布范围和丰度明显降低。

表3  1998—1999年出现而2012—2018年未出现的美济礁鱼类 Tab. 3  Fish found on Meiji Reef in 1998–1999 but not in 2012–2018
2.5 多样性指数

手钓努力量与其DH′(B)C′(B)J′的相关系数分别是0.673、0.727、0.207、–0.322,但均不显著(Pearson相关分析,P>0.05)。刺网努力量与相应指数的相关系数分别为–0.358、–0.175、–0.180、–0.125 (Pearson相关分析,P>0.05),明显低于手钓努力量与相应指数的相关系数(图8)。刺网努力量增加对多样性指数增加的影响远小于手钓,尤其是DH′(B)

与1999年5月相比,2016—2018年美济礁刺网鱼类物种多样性极显著降低(ANOVA, P<0.01),这与美济礁鱼类优势种数目和单位捕捞努力量鱼种数的减少趋势一致(图9)。2016年4月、2017年5月及2018年4月刺网鱼类多样性指数接近(图8),这反映在评估鱼类物种多样性方面刺网比手钓更稳健,更能反映美济礁鱼类物种多样性的长期变动。因为相邻年月美济礁鱼类物种多样性应该接近而不会出现大的波动。手钓数据计算的1998—2018年美济礁鱼类物种多样性呈增加趋势,尤其是DH′(B),这与美济礁鱼类物种组成变化的分析结果矛盾,表明手钓数据无法有效评估其多样性的长期变化。

图8  美济礁瀉湖区鱼类物种多样性随捕捞努力量的变化趋势a、b、c和d分别表示流刺网努力量与鱼类多样性指数[D、H′(B)、C′(B)、J′]的相关性不显著;a′、b′、c′和d′分别表示手钓努力量与鱼类多样性指数[D、H′(B)、C′(B)、J′]的相关性不显著. Fig. 8  Changes of fish diversity with fishing effort in the lagoon of Meiji Reefa, b, c, and d indicate the correlations between gillnet effort and diversities [D, H′(B), C′(B), J′] not significant, respectively; a′, b′, c′, and d′ indicate the correlations between hand line effort and diversities [D, H′(B),C′(B), J′] not significant, respectively.
图9  1999—2018美济礁瀉湖区刺网鱼类物种多样性指数变化a、b、c和d分别表示1999年多样性指数[D、H′、C′、J′]极显著高于2016—2018年(ANOVA, P<0.01). Fig. 9  Variation of fish diversity index by gillnet in the lagoon of Meiji Reef during 1999–2018
3 讨论

1999–2018年美济礁鱼类单位捕捞努力量所采集的鱼种数大幅下降,而且几乎在各个分类阶元水平均表现出中等或极不相似,种类组成和种类优势度存在明显更替,一些具有重要生态功能的鱼类消失或减少。优势种在生态系统中占据重要地位,其变化会影响整个群落的结构、数量及能量流动[27]。自1998年以来,美济礁鱼类群落的优势种种类数下降而优势种相对优势度却增加,这显然不利于群落的稳定。极少数优势种对栖息地空间和资源的占有增强,不但威胁其他竞争性较弱的鱼类的生存,而且会导致群落应对外来威胁的能力降低[8-9,28]。一旦主要优势种受到影响,整个群落受到的影响将更加明显。美济礁鱼类群落优势种变化的另一个重要特征是,1998—1999年刺网鱼类中优势种主要是鹦嘴鱼科和刺尾鱼科等植食性及碎屑食性的鱼类,而2016—2018年刺网鱼类中优势种主要属于无脊椎动物食性的鱼类及无脊椎动物和鱼类食性的鱼类,这可能是美济礁鱼类对栖息地改变做出的响应。

引起珊瑚礁鱼类群落种类组成变化的因素主要包括气候变化和人类活动两个方面,其中海洋温度升高可能是对珊瑚礁及其鱼类影响最深远的气候变化[6,10]。Graham等[29]研究显示,由于珊瑚白化及其引起的栖息地结构转变的影响,塞舌尔岛单线突唇鱼(Labrichthys unilineatus)、细纹蝴蝶鱼(Chaetodon lineolatus)、尾斑椒雀鲷(Plectroglyphidodon johnstonianus)和鞍斑锦鱼(Thalassoma hardwicke)等4种珊瑚礁鱼类可能已经局地灭绝,尖吻单棘鲀(Oxymonacanthus longirostris)、三纹蝴蝶鱼(Chaetodon trifascialis)、黑背蝴蝶鱼(Chaetodon trifascialis)、麦氏蝴蝶鱼(Chaetodon meyeri)、迪克氏固曲齿鲷(Plectroglyphidodon dickii)和三叶光鳃雀鲷(Chromis ternatensis)等6种鱼类的丰富度降到极低的水平。过度捕捞及破坏性捕捞是导致珊瑚礁鱼类个体数量下降或消失的主要人类活动[5,30]。2000年以来,南海南沙群岛和西沙群岛的海表温度呈不断上升趋势,南海珊瑚礁栖息地结构不断退化[4,31]。Hughes等[4]研究显示南海南沙群岛海域活珊瑚覆盖面积在过去10~15年间从平均60%下降到20%左右,认为气候变化对南海珊瑚礁的影响远远小于经济开发、污染、过度捕捞和破坏性捕捞等人类活动。南海50%~ 60%的珊瑚礁受到过破坏性人类捕捞活动的威胁,人类渔业活动及栖息地破坏导致西沙群岛珊瑚礁鱼类密度下降及大型鱼类减少[19]

关于美济礁鱼类组成变动的驱动机制可能与有效栖息地缩小导致其生态系统生物承载力下降有关。首先,珊瑚礁栖息地面积是决定珊瑚礁鱼类多样性的最重要因素[32-33]。由于珊瑚白化、人类破坏性捕捞、其他人类活动等导致美济礁栖 息地退化,尽管退化程度目前还没有明确的量化数据,但许多研究显示这种退化无疑是极大 的[4,12,34-35]。因此即使美济礁外在地形面积没有发生明显变化,但是其栖息地所受到的破坏已经导致其内在有效承载生境空间大幅度下降,这相当于有效栖息地面积的间接大幅缩小,其对生物种类和丰度的承载力必然会降低,其后果必然是生物种类或丰度的减少[7-8]。其次,由于珊瑚礁鱼种繁多及鱼类之间食物竞争非常激烈,许多鱼类的生态位往往非常接近,面对有效承载生境空间大幅降低,这些鱼类对生存空间和食物的竞争必然会更加激烈,这也会导致那些种群竞争力弱的鱼类在美济礁生境中消亡,或被迫从美济礁生境中迁移出去而前往周边更适宜的其他珊瑚礁栖息 地[28,36]。李媛洁等[17]关于西沙群岛七连屿鱼类组成的研究表明,20世纪70年代曾出现在七连屿中的多种鱼类在2018—2019年调查中再无出现,七连屿鱼类组成变动情况与美济礁有相似之处。

相比于手钓鱼类数据,刺网数据计算的多样性指数受捕捞努力量的影响更小,更适宜反映美济礁鱼类多样性的长期变动。与1999年5月相比,2016—2018年美济礁刺网鱼类物种多样性显著降低,这与鱼类组成、优势种、单位捕捞努力量鱼种数的变化趋势基本吻合。陈国宝等[13]采用深水刺网对南海美济礁外缘过渡性水域鱼类物种多样性的研究显示,以生物量计算的DH′(B)C′(B)J′分别为0.17、0.92、0.44、0.92。其多样性指数除J′外均远低于本研究中各时期美济礁刺网鱼类的多样性,这可能主要与陈国宝等[13]当时在美济礁调查时受到台风影响而导致采样作业异常和鱼类样本量极低有关。王雪辉等[15]基于刺网对西沙群岛北礁、华光礁、金银岛等7座珊瑚礁的鱼类的物种多样性的研究显示,其鱼类DH′(B)J′的范围和均值分别是3.67~5.97和4.63、1.91~3.33和2.81、0.46~0.86和0.70。与之相比,本研究中1999年美济礁鱼类物种多样性指数均明显高于2003年西沙群岛的7座主要岛礁,但2016—2018年各年月美济礁鱼类物种多样性指数已经明显低于2003年西沙群岛的7座主要岛礁,这也反映出美济礁鱼类群落多样性在下降。

本研究中美济礁鱼类组成数据由刺网和手钓调查,存在一定局限性。例如,受地形结构和网目尺寸限制,刺网通常很难采集到底栖鱼类和较小规格的鱼类样本。手钓的钓饵一般采用新鲜渔获物,由于鱼类对饵料的选择性,手钓主要采集摄食鱼类和无脊椎动物的鱼类。美济礁鱼类调查连续性欠缺,缺少2000—2011年的调查数据。针对这些局限,今后研究必须提高调查方法的多样性,改进调查采样的系统性,提高调查频次的连续性。关于美济礁鱼类优势种和多样性的长期变化的驱动因素,本研究仅作了初步定性探讨,如何量化气候变化和人类活动对该变化的影响则需专门分析,还要同时考虑到珊瑚礁及其鱼类群落的自然演化的影响,因此该分析过程需要更多更广泛的数据支撑。

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