砗磲研究现状及在我国南海开展养殖的前景

砗磲是软体动物门瓣鳃纲砗磲科生物的统称,广泛分布于热带珊瑚礁海域。20世纪八九十年代,澳大利亚、美国以及菲律宾等太平洋岛屿国家集中开展了砗磲增养殖及与之相关的生理、生态和经济学等基础研究。砗磲通过与其共生的虫黄藻获得营养,这一特性使得砗磲生长速度极快。砗磲的单位面积保有量可达400t·hm-2,使得它们在热带珊瑚礁海域中具有重要的生态学和养殖意义。不仅如此,砗磲在其生长过程中所体现出来的珊瑚礁修复价值以及碳汇渔业价值对于海洋开发和保护都有着极其重要的意义。同时,我国南海拥有环境优越的广阔热带海域,可开展砗磲养殖的面积达3000km2以上。结合以上认识,作者认为砗磲养殖具有形成热带海洋贝类养殖重大产业的潜力,可以为我国南海珊瑚礁保护和生态文明建设工程提供支撑。     

封面砗磲故事

南海有贝,名砗磲,又名“车磲”,因其外壳有道道放射状沟槽,形如古代车辙而得其名。砗磲是最大的海洋双壳类生物,雌雄同体,雄性先熟,主要生长在印度洋和西太平洋0~50m海底的热带珊瑚礁间,在南海也有分布。它的碳酸盐壳体具有清晰的年纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体,它还是珊瑚礁重要的关键框架物种,在海洋生态系统中具有重要功能。     

保护水下的生命——砗磲篇

截至2018年已报道砗磲13种,分别隶属砗磲属(10种)和砗蚝虹属(3种),在我国常见的有6种,分别是番红砗磲(Tridacna crocea)又名:圆砗磲、红番砗磲、红袍砗磲、大砗磲(又称库氏砗磲)(Tridacna gigas)、无鳞砗磲(Tridacna derasa)、鳞砗磲(Tridacna squamosa)、长砗磲(Tridacna maxima)和砗蚝(Hippopus hippopus).     

南海3种小型砗磲的外壳形态差异分析

本研究对中国南海3种小型砗磲(Tridacnaspp.)[番红砗磲(Tridacnacrocea,包括2种外壳形态)、长砗磲(Tridacna maxima)和诺亚砗磲(Tridacna noae)]的外壳形态性状进行生物统计学差异分析。研究表明,4组砗磲外壳存在显著形态学差异。单因素方差分析发现9个外壳比例性状能够较好区分3种砗磲,且2种不同外壳形态的番红砗磲在壳宽/壳长、足丝孔宽/壳长、壳质量/壳长和左右壳厚比壳长存在显著性差异(P<0.05);在基于欧氏距离Ward法且指定聚类数k=4的条件下,4组砗磲层次聚类效果较好;主成分分析提取3个主成分建立散点图,累计主成分贡献率73.85%,各主成分贡献率依次为50.47%,13.78%和9.60%;线性判别分析得出3个判别函数,方差解释率依次为70.13%、20.97%和8.90%。3种多元统计方法从不同角度解释各组砗磲的外壳形态差异,结果均显示两组番红砗磲的外壳形态更为接近,同时长砗磲与诺亚砗磲的外壳形态较为接近。     

海南岛近海砗磲(Tridacninae)资源时空变化——以蜈支洲岛为例

为了解海南近岸砗磲资源动态变化,于蜈支洲岛周边海域选取5个代表性站位,自2017-2020年采用断面调查的方法,开展了砗磲资源评估、种群数量变化以及其环境相关性分析等,结果显示：（1）各站位砗磲密度为0-30.00×10^-2 ind./m²,且主要分布于3 m水深,在该水深区域,站位3和站位11砗磲密度最高,站位4次之,站位9和站位13最低,统计学分析表明砗磲密度与站位呈显著相关性（P<0.05）。（2）2017年,蜈支洲岛海域四种规格砗磲（壳长<5 cm、5-10 cm、10-15 cm和≥ 15 cm）均有分布,2018-2020年,未发现壳长≥ 15 cm的大规格个体。（3）尽管温度及各水质因子均与砗磲密度相关性不显著（P>0.05）,水体硝酸盐NO₃^-浓度与砗磲密度相关系数最高（0.29）。（4）砗磲主要分布于活珊瑚底质（66.67%）,其次为礁石（24.24%）,砂石底质最低（9.09%）。（5）砗磲外套膜RGB颜色参数值与周边底质颜色存在相关性,空间上,站位3的砗磲外套膜RGB颜色参数值与周边底质颜色相关性高于站位11;时间上,2020年砗磲外套膜颜色与周边底质B值相关系数R高于2017年（0.899 vs.0.712）。研究首次开展了海南岛近岸海域砗磲资源时空动态变化及影响因素研究,其结果可为砗磲资源保护提供数据支持。     

海南岛西北部海域珊瑚礁造礁石珊瑚种类组成与分布

调查了海南岛西北部海域造礁石珊瑚种类的多样性及分布.结果表明:共发现50种造礁石珊瑚和1种多孔螅.海南岛西北部造礁石珊瑚优势种为澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis),与历史资料相比优势种发生明显变化;海南岛西北部海域造礁石珊瑚覆盖率急剧下降,是由自然因素和人为活动共同造成;海南岛西北部海域是北部湾、琼州海峡和南海的重要交汇点,可能是造礁石珊瑚幼虫扩散的重要通道,对华南沿岸造礁石珊瑚资源自然恢复起到重要作用.因此,未来的海洋管理应该加强对珊瑚礁的保护力度,开发利用与环境保护并重,这样才能有效保护海南岛西北部海域的珊瑚礁.     

砗磲采挖对珊瑚礁生态系统的破坏——以西沙北礁为例

以西沙群岛北礁为例,通过对比采挖砗磲前后的数据,来说明该活动对珊瑚礁生态系统的破坏.2012~2014年间北礁礁坪上的造礁石珊瑚种类数量变动较大,减少了29种;优势种由之前的鹿角珊瑚(Acropora sp.)变为现在的指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata);礁坪的物种多样性指数也处于较低的水平.虽然当前北礁的珊瑚覆盖率为52.83%,但是相比2012年降低了大约10%,尤其是2号站位,珊瑚覆盖率降低了约20%.同时2号站位出现了珊瑚白化死亡的现象.调查结果表明,北礁的珊瑚礁生态系统,尤其是礁坪上的珊瑚礁生态系统已经受到严重的破坏,珊瑚种类减少、群落结构改变、物种多样性降低、覆盖率下降、死亡率提高.通过分析,认为砗磲采挖是造成北礁礁坪珊瑚礁生态系统破坏的一个主要因素.     

西太平洋帕劳砗磲高分辨率氧同位素记录及其指示的气候环境变化

砗磲是海洋中最大的双壳类贝壳,其碳酸盐壳体通常具有年纹层和天纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体.氧同位素是砗磲古气候研究中最常用的指标之一,但在将其应用于古气候重建之前,通常需要对其现代地球化学过程进行准确的校准.帕劳群岛位于西太平洋暖池西北边缘,其珊瑚礁盘具有丰富的砗磲壳体资源,为开展古气候研究提供了丰富的材料...     

番红砗磲外套膜色素提取条件优化及成分分析

以番红砗磲(Tridacna crocea)为实验对象,通过单因素对比实验对其外套膜色素的提取条件进行了优化,并利用薄层层析色谱法对色素组成进行了初步分析。结果表明:丙酮和乙醇为适宜的番红砗磲外套膜色素提取剂;使用丙酮为提取剂时,浸提时间为4 h,提取温度为25℃,料液比为1︰40。使用乙醇为提取剂时,浸提时间为4 h,提取温度为30℃,料液比为1︰200;利用薄层色谱法分离外套膜颜色为蓝色和红棕色的番红砗磲外套膜色素后发现,蓝色番红砗磲外套膜色素由9种色素组分构成,红棕色个体番红砗磲外套膜色素由10种色素组分构成。     

光照强度对番红砗磲外套膜颜色变化的影响

以蓝色、棕黄色和绿色三种不同外套膜颜色的番红砗磲(Tridacna crocea)为实验对象,设置5000 lx、10000 lx和15000 lx三组光照强度,探究了番红砗磲外套膜颜色变化与光照强度的相关性。结果表明:(1)在不同光照强度下,蓝色个体外套膜颜色加深,棕黄色个体颜色变化不大,而绿色个体外套膜颜色变浅。(2)蓝色个体在光照刺激2周后外套膜颜色即出现显著变化,0~2周色差为13.81~21.59;在不同光照强度刺激下,棕黄色和绿色个体的外套膜颜色的色差随时间延长而逐渐增强,4~6周外套膜颜色色差最大。(3)番红砗磲原外套膜颜色类别对其外套膜颜色红绿特征数值(a)和黄蓝特征数值(b)影响显著(P<0.05);光照强度对番红砗磲外套膜颜色黄蓝特征数值(b)影响显著(P<0.05);光照强度和番红砗磲原外套膜颜色类别的交互作用对红绿特征数值(a)的影响显著。上述结果可为定向培育外套膜颜色鲜艳的番红砗磲以及解析砗磲环境适应机制提供参考。     

基于Sentinel-2卫星影像的海南西岛珊瑚礁识别和变化分析

珊瑚礁是海洋中最重要的生态系统之一, 近年来在全球气候变化和人为干扰加剧的影响下, 我国南海珊瑚礁总体处于快速退化状态。以海南西岛珊瑚礁为例, 基于Sentinel-2系列卫星10 m空间分辨率影像, 利用面向对象分类法(object-based image analysis, OBIA)对2017年12月~2018年3月和2021年12月两个时期的海南西岛珊瑚礁底质进行了识别分类, 并进行珊瑚礁面积变化分析。将2021年12月的分类结果与现场调查数据进行对比验证, 总分类精度和Kappa系数分别为83.3%和0.71。对比两个时期珊瑚礁底质分类结果表明, 西岛西侧珊瑚礁覆盖面积未出现明显变化, 东侧珊瑚礁显示恢复趋势。本文研究表明, 10 m地面分辨率卫星系列影像和面向对象的阈值分类方法可以对海南西岛珊瑚礁进行较为准确的识别和变化分析, 监测结果可为海南岛沿岸西岛等小型岛礁珊瑚保护及修复提供参考。     

Effects of copper and decreased salinity on survival rate and development of Tridacna gigas larvae

Giant clams (Family: Tridacnidae) are endangered species distributed in the Indo-Pacific region. In this study, survival rate and development of Tridacna gigas larvae were studied for three days in ambient water (32 psu), copper (2.5 microg Cu(2+) L(-1)), reduced salinities (25 and 20 psu) and the combination of copper and 25 psu salinity. No significant differences were found in larval development between treatments. The survival rates decreased considerably with reduced salinities although the combination of copper and reduced salinity gave synergistic effects. As a consequence, this could limit population growth of giant clams in coastal areas and could also explain the absence of larval settlement on reefs close to harbours or river mouths. More research is needed to understand the basic requirements and stress tolerance in giant clam larvae for reef restoration and other management actions to be successful.     

典型近岸退化珊瑚礁的成功修复案例——蜈支洲珊瑚覆盖率的恢复

在全球珊瑚礁生态系统面临退化威胁的情况下,珊瑚礁生态修复工作成为人类帮助珊瑚礁恢复健康的重要手段之一,并且在全球各个珊瑚礁区域都得到广泛应用.我国近岸珊瑚礁生态系统退化严重,本实验探讨利用珊瑚移植技术在三亚市蜈支洲岛典型的近岸珊瑚礁环境下恢复造礁石珊瑚的覆盖率,希望推动企业参与海洋生态保护并从中受益.在与当地旅游公司的...     

Impact of monsoon-driven circulation on phytoplankton assemblages near fringing reefs along the east coast of Hainan Island,China

Monsoonal hydrodynamic prevails over the east coast of Hainan Island induced by southwest monsoon (SWM) and northeast monsoon (NEM) which drives coastal Ekman divergence/convergence cycle and the reversal of Guangdong coastal current (GCC) between the sGCC in the SWM season and nGCC in the NEM season. We report the control of such hydrodynamics on biological properties such as phytoplankton assemblages in the east coast of Hainan Island. Physico-chemical and biological observations were carried out in two oceanographic cruises along the east coast of Hainan Island during SWM period (July–August) of 2008 and NEM period (March–April) of 2009. Results indicated that phytoplankton assemblages in coastal regions (fringing reefs and coastal shelf) changed dramatically accompanied with the reverse of monsoonal hydrodynamic processes, with chain-forming diatoms (mainly, Pseudo-nitzschia spp. and Thalassionema nitzschioides) dominating during SWM cruise when coastal Ekman divergence and the sGCC were prevailed, but the pelagic Noctiluca scintillans and Trichodesmium erythraeum dominating during NEM cruise when coastal Ekman convergence and the nGCC were prevailed. Furthermore, phytoplankton assemblages in fringing reefs along coastline were somewhat different from ones of coastal shelf, as fringing reefs are just located at dynamic boundary of offshore (or onshore) Ekman transport processes. Offshore diffusion of pelagic cells (such as T. erythraeum) driven by offshore Ekman transport process led to the lower abundance of T. erythraeum in fringing reefs than ones in coastal shelf during SWM cruise; on the contrary, onshore aggregation of pelagic cells (such as N. scintillans and T. erythraeum) driven by onshore Ekman transport process leads to higher abundances of N. scintillans and T. erythraeum in fringing reefs than ones in coastal shelf during NEM cruise; especially, N. scintillans formed bloom in fringing reefs. Last, we suggested that hydrodynamic processes must be taken into account in scientific management of fringing coral reefs health of the east coast of Hainan Island, especially during northeast monsoon season when blooming specie cells (such as N. scintillans) could be introduced from eutrophic South China mainland coast to the east coast of Hainan Island and piled to high-abundance at fringing reefs by monsoonal hydrodynamics.     

Long-term environmental impact of coral mining at the Wakatobi marine park, Indonesia

Coral mining for use as construction material is a major cause of reef degradation in several coastal nations. We studied the long-term impact of coral mining at the Wakatobi marine park, Indonesia, where a substantial mining event was undertaken two decades ago in order to supply building material for a jetty. The mined area shows significant differences in reef viability compared to a control reef 1000 m away: the percentage of dead coral in the substrate, the percentage of live coral coverage, the species richness and abundance of hard corals are all greatly reduced. For the most part, soft corals and other (non-coral) invertebrates do not show significant differences in richness, abundance or diversity, but their species composition differs greatly: the control site abounds giant clams, whereas these are absent at the mined site; instead, the dominant species there is Strombus, an algae-grazing gastropod associated with stressed reefs. We conclude that the mined reef flat failed to recover from the severe mining event, despite being un-mined for over 20 years. Our results demonstrate that without effective management and enforcement, coral mining may cause a long-term, destructive impact on the coral reef ecosystem. We propose the following management steps: first, law enforcement measures must become more stringent; second, alternative income sources such as aquaculture, ecotourism, or even land-based alternatives need to be actively promoted and financed; third, alternative building materials such as landrock and concrete should become more accessible and affordable; and fourth, education and awareness regarding both the MPA regulations and the environmental impact of coral mining have to be strengthened.     

鹿回头佳丽鹿角珊瑚卵母细胞发育的组织学研究

海南省三亚市鹿回头海域珊瑚礁生态系统退化严重,为了恢复珊瑚礁资源,引进国际上最新的珊瑚礁恢复策略--捕获珊瑚幼虫安放到珊瑚礁退化区域,该策略的重点是准确掌握珊瑚的排卵时间.实验通过组织学分析珊瑚卵母细胞发育情况从而判定珊瑚的排卵时间,而野外的珊瑚幼虫捕获实验也证实我们对排卵时间的判断.通过观测卵母细胞的发育情况,我们确定佳丽鹿角珊瑚Acropora pulchra的排卵时间为4月底5月初.同时也证实佳丽鹿角珊瑚共生的虫黄藻Zooxanthellae是后天获得的.将组织学分析应用到珊瑚礁的恢复中来,使得以后大量的捕获珊瑚幼虫,加快对珊瑚礁退化区域进行恢复成为可能.     

西沙赵述岛海域珊瑚礁生态修复效果的初步评估

珊瑚恢复是一个协助退化、受损的珊瑚礁生态系统恢复的过程.近10 a来,西沙珊瑚礁生态系统不断退化,至2009年珊瑚覆盖率已下降至不足10%.针对西沙群岛珊瑚礁生态系统的退化状况,2011年12月于西沙赵述岛海域投放人工礁基并开展珊瑚移植实验,比较了人工修复区和自然恢复区1a后的修复效果.结果显示,投放礁基且进行珊瑚移植的区域,移植珊瑚的存活率不到10%;投放礁基但未进行珊瑚移植的区域,珊瑚补充量高达6~7 ind/m2;自然恢复区其珊瑚覆盖率提高了19.4%.依据珊瑚礁生态修复效果评估方法,人工修复且进行移植珊瑚的区域的生物修复权重值为27.5,人工修复但未移植珊瑚区及自然恢复区的生物修复权重值为39.3,珊瑚修复生物指标为亚健康.我们的结果表明,在健康、有良好珊瑚幼虫补充的珊瑚礁生态系统中,珊瑚礁群落可以自行恢复,其恢复只是一个时间的问题;而在缺少珊瑚幼虫附着基底的区域,通过人为增加一些附着基底,可加速其恢复进程.