2016,
Vol. 25
2. 广东海洋大学 海洋资源与环境监测中心, 广东 湛江 524088
近年来，海洋捕捞中主要经济鱼类渔获率降低、优质鱼比例下降、鱼类小型化等现象使得民众对过度捕捞和资源衰退形成共识[1-4]。鱼类群落的完整性可为渔业资源的动态监管、增殖放流的科学开展如种类选择、放流方式(时间、地点、规模)优化等提供重要参考依据。生物完整性指数可定量描述人类干扰与生物特征之间的关系，广泛应用于生态系统健康评价[5]，而鱼类作为水域生态系统的指标生物，在构建完整性指数(fish-index of biological integrity, F-IBI)[6]、流域生态质量状况[7-9]和生物完整性评价[10-11]等方面已见诸报道。
与基于水质理化参数进行的水域生态评价相比，F-IBI的优势在于其通过鱼类群落参数(种类组成、丰度、年龄结构、分布格局)等反映生物沿环境的梯度变化特征：如各水体支流、同一水体内的小区域生境对鱼类群落的屏障作用以及外来种的影响程度[7, 12]。利用F-IBI体系分析鱼类完整性多见于河流流域生态健康方面[13-14]，而海湾方面的尚不多见。湛江湾是亚热带到热带的典型过渡海湾之一，周围由东海岛、南三岛、特呈岛等大小岛屿环绕而形成天然屏障，港内水深浪静[15]，是南海近岸鱼类产卵、索饵的重要栖息地之一。湛江湾及其附近海域有关浮游生物[16-18]、生态环境[19-20]及渔业资源[15]的研究已陆续开展，而该海域鱼类群落结构的年际变化特征尚未见报道。本文基于2008-2012年湛江湾的拖网渔业资源调查数据，构建F-IBI指标体系评价其鱼类群落完整性，以期为该海域的渔业资源养护提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 数据来源综合考虑航道交通、水深和底质类型等条件，依据港湾形状从湾内向湾口进行单一断面的梯度式站位布设(图 1)。于2008至2012年的每年夏季(8月1日~7日)，采用同样的小型双拖网渔船在湛江湾进行渔业资源调查，作业时双拖船间距约100 m，船长均为12.7 m，宽3.8 m，主机功率均为75 kW；调查拖网网口网衣拉直周长为12 m，纵向拉直长度为40 m，结附网衣的上纲长度为60 m，囊网网目尺寸为3 cm。拖速在2.5~3.5 kn之间。每站位拖网作业时间0.5~1 h，调查过程中无大面积破网或其他原因导致渔业调查中断的，视为成功完成拖网调查1次。起网后，参照《海洋调查规范》[21]完成生物学测定和分析。
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图 1 湛江湾海域拖网调查站位
Fig. 1 Trawling stations in Zhanjiang Bay waters
S1~S4为调查站位 Symbols from S1 to S4 were the sampling stations respectively |
采用单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unit Effort，CPUE)、相对重要性指数(Index of relative important，IRI)，Margalef种类丰富度指数(D)、Shannon-Wiener指数H′和Pielou均匀度指数J分析群落多样性，并构建F-IBI体系分析湛江湾渔业群落的完整性。
(1) CPUE计算公式如下[22]：
(1)
式中：T为渔获物的总质量(kg)；F为捕捞渔船的总功率(kW)；E为捕捞时间(d)。
(2)
(3)
式中：ρ为资源密度；C为平均每小时的拖网渔获量；a为网具每小时的面积(依据2/3浮子纲长与拖速乘积估算)；q为网具的渔获率，取0.5；B为总资源量；A为评估海域的面积。
(3) 鱼类群落的优势种与主要种分析采用IRI指数[24]：
(4)
式中：N(%)为某一种类的尾数占总尾数的比例；W(%)为某一种类的质量占总质量的比例；F(%)为出现频率，即某一种类出现的站位数之和占总站位数的百分比。依据相对重要性指数(IRI)数值大小来确定鱼类在群落中的重要性。根据相关研究[25]，本文将IRI > 1000的种类定义为优势种，而介于200~1000之间的为主要种。
(4) 鱼类群落多样性分析用以下公式[26]计算。
Margalef种类丰富度指数D：
(5)
Shannon-Wiener多样度指数H′：
(6)
Pielou均匀度指数J：
(7)
式中：S为种类数；N为总尾数；Pi为第i种鱼质量占总渔获质量的比例。
1.2.2 F-IBI指标体系构建F-IBI评价体系通过分析群落的种类组成、多样性及功能结构而构建。指标值在时间序列或站点(区域)两方面的变化，有助于从时间、空间视角评估所研究的鱼类群落的完整性[13-14]。
结合F-IBI的相关研究[8, 10, 13-14, 27]，本文将11个指标作为候选指标(表 1)，依据各候选指标在其四分位数区间的分布情况和指标的相关性2个准则进行筛选：若某个指标超过90%的样点得分皆为零，则该指标不纳入指标体系；其次是将纳入指标体系的指标进行Pearson相关性检验，若︱R︱ < 0.9则通过检验，若︱R︱ > 0.9则认为此2个指标高度相关，只选其一[5, 28]。
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表 1 群落完整性体系候选指标 Tab.1 List of fish-index of biological integrity candidate metrics |
对生物学指标进行计分以便统一评价量纲[24]。本文采用目前IBI研究中应用较多的1、3、5赋值法[8, 29]，即将各指标的实际值在最低至最高范围内均分为3个区间，高值区间记为5分，中值区间记为3分，低值区间记为1分。F-IBI值为各参数标准化计分后的总和。
本文以5年IBI值分布的75%分位数作为健康评价的标准，若IBI分值大于或等于75%分位数值，则表示该年份鱼类群落受干扰程度较小；若IBI值小于75%分位数值，则表示该年份鱼类群落结构受干扰程度较大。
2 结果与分析 2.1 种类总数与渔获质量2008-2012年夏季连续5年的湛江湾拖网渔业资源调查，共采集到鱼类103种，隶属于48科17目，以鲈形目(共58种)的鲹科、石首鱼科和鲾科，鲻形目的魣科和鲻科以及鲱形目的鲱科和鳀科为主。2008-2012年夏季湛江湾平均资源密度为(357.86±101.70) kg/km2，以湾内海域面积260 km2计，湛江湾内年均资源量约(93.04±26.44) t。
2008-2012年湛江湾海域CPUE的年均值为(16.11±5.12) kg/(kW·d)。2009年CPUE均值[12.09 kg/(kW·d)]较2008年[13.20 kg/(kW·d)]降低8.41%；而2010年[22.84 kg/(kW·d)]则比2009年增加88.91%；2011年[12.02 kg/(kW·d)]则与2009年持平；而2012年CPUE[20.40 kg/(kW·d)]较2011年增加69.72%。
2008-2012年湛江湾鱼类质量渔获率均值为53.02 kg/h，其中2010和2012年相对较高，分别为75.11 kg/h和67.17 kg/h；其次为2008年(43.47 kg/h)，2009与2011年较接近，分别为39.81 kg/h和39.55 kg/h。2008-2012年尾数渔获率均值为9.28×103尾/h，以2010年最高(18.0×103尾/h)，其次为2012年(13.6×103尾/h)、2011年(6.9×103尾/h)；2008与2009年较接近，分别为4.4×103尾/h、3.4×103尾/h。从鱼类的个体平均质量来看，以2009年最高，为11.59 g/尾，其次为2008年(9.84 g/尾)，而2010-2012年则分别为4.17 g/尾，5.73 g/尾，4.92 g/尾，此3年的均值较2008-2009年的均值降低了53.9%，一定程度上反映了鱼类个体的小型化。
2.2 优势种与主要种类2008年的优势种是裘氏小沙丁鱼(Sardinella jussieu)、丽叶鲹(Alepes djedaba)、鹿斑鲾(Secutor ruconius)和杜氏棱鳀(Thryssa dussumieri)，前两者的渔获质量分别占总渔获质量的10.3%和9.9%；2009年的优势种为尖头斜齿鲨(Scoliodon laticaudus)、裘氏小沙丁鱼和杜氏棱鳀，其中尖头斜齿鲨的渔获质量占总渔获质量的10.1%，而裘氏小沙丁鱼由10.3%减至0.6%，杜氏棱鳀也由2008年的2.9%减少至0.6%；2010年优势种为裘氏小沙丁鱼和汉氏棱鳀(Thryssa hamiltoni)，裘氏小沙丁鱼所占总渔获质量比率上升至32.0%；2011年优势种是裘氏小沙丁鱼、前鳞骨鲻(Osteomugil ophuyseni)和杜氏棱鳀，裘氏小沙丁占总渔获质量的比率为10.7%；前鳞骨鲻所占的比率上升至16.7%；2012年优势种为裘氏小沙丁、印度鳓(Ilisha melastoma)、杜氏棱鳀和白氏银汉鱼(Hypoatherina valenciennei)，其中，裘氏小沙丁鱼所占总渔获质量比率为37.2%，其余3种总共占总渔获质量的9.9%。
2008年湛江湾主要种类有9种，依次为尖头斜齿鲨、斑鰶(Konosirus punctatus)、印度鳓、汉氏棱鳀、龙头鱼(Harpadon nehereus)、钝魣(Sphyraena obtusata)、前鳞骨鲻、粗鳞鮻(Liza subviridis)和银牙䱛(Otolithes ruber)；2009年主要种类增至16种，较2008年新增种类为康氏小公鱼(Stolephorus commersonnii)、赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)、间鱵(Hyporhamphus intermedius)、丽叶鲹、大黄鱼(Larimichthys crocea)、鹿斑鲾、沙带鱼(Lepturacanthus savala)、康氏马鲛(Scomberomorus commerson)、中国鲳(Pampus chinensis)和棕斑腹刺鲀(Lagocephalus spadiceus)；2010年主要种类有尖头斜齿鲨、斑鰶、印度鳓、白氏银汉鱼、钝魣、丽叶鲹和康氏马鲛共7种；2011年主要种类仅尖头斜齿鲨、汉氏棱鳀、康氏马鲛和棕斑腹刺鲀4种；2012年主要种类为尖头斜齿鲨、间鱵、钝魣、鹿斑鲾和沙带鱼5种。
2008年至2012年湛江湾优势种占总渔获质量比率呈上升趋势，由2009年11.3%上升至2012年47.2%；而裘氏小沙丁鱼作为绝对优势种，产量由2009年0.6%上升为2012年37.2%。在主要种方面，2010年种类数明显下降(2009年21种，而2010年仅10种)，2011和2012年皆为6种；2008~2012年主要种类渔获质量占总渔获质量的比例亦明显下降，依次为25.8%、55.0%、29.7%、24.6%和13.9%。
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表 2 湛江湾拖网渔业生物主要种类的年间变化 Tab.2 Annual variations of important trawling fishes in Zhanjiang Bay waters |
湛江湾2008-2012年鱼类多样性指数的变化见表 3。多样性指数(H′)和均匀度指数(J)、丰富度指数(D)存在一定的波动，但总体上鱼类的群落结构相对稳定。
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表 3 2008-2012年湛江湾鱼类群落多样性指数的变化 Tab.3 Variation of biodiversity indices of fish community in Zhanjiang Bay waters from 2008 to 2012 |
表 1中的10个候选指标都通过了筛选。Pearson相关性检验(表 4)表明，Shannon-wiener多样性指数(M7)与鱼类个体总数(M5)、平均网获质量(M9)、平均网获尾数(M10)，以及鲱形目(M4)与鲻形目(M3)相关性显著，因此最终确定了6个F-IBI指标(表 5)，以评价湛江湾鱼类群落完整性。
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表 4 候选指标间的Pearson相关系数 Tab.4 The Pearson coefficients between the nine candidate metrics |
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表 5 6个参数指标及其对干扰的反应 Tab.5 Six metrics and their response to human disturbance |
基于F-IBI的评价结果(表 6)表明：2008年、2012年F-IBI值分别为24、26，鱼类群落结构完整性受干扰程度最小；2011年群落结构完整性受轻度干扰(F-IBI值均为20)。2009、2010年受干扰程度较严重(F-IBI值均为14)。综合5年的评价结果，湛江湾鱼类群落整体受轻度干扰程度(F-IBI均值为20，较轻)，鱼类群落完整性较好。
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表 6 湛江湾IBI各参数指标的评分计算 Tab.6 IBI metrics scoring criteria for Zhanjiang harbor waters |
渔业资源调查所采用的渔具及渔具的选择性对渔业资源调查结果有重要影响。黄梓荣等[15]采用单拖网具对湛江湾海域进行的调查结果与本文所采用的双拖网渔具是造成鱼类群落种类、数量差异的一个因素。作为主动性捕捞渔具，拖网具有选择性小、捕捞种类(特别是低层、近底层栖息种类)数量均较多的特点，因此在渔业资源调查和游泳生物群落生态学研究中应用广泛[15, 29]。影响拖网选择性的因素主要有渔具材料(包括网目尺寸、形状，囊网直径、网线材料，缩结)、渔具装配工艺、以及拖网作业时网具在水中的张开程度与拖速等3方面。本文调查中采用的拖网囊目尺寸为3 cm，主要是由于近岸海域捕捞作业空间范围小，可捕捞时间短，若采用小网目囊网(2 cm)会影响拖速而降低游泳能力强的鱼类的种类和数量。
鱼类在水域中的洄游、移动等是渔业资源调查不确定性的另一主要因素。2005年秋、冬季湛江港海域的渔业资源调查结果[15]表明，湛江港内的鱼类质量渔获率介于9.33~66.21 kg/h，资源密度560.00~1189.06 kg/km2。本文2008-2012年湛江湾鱼类渔获质量均值为53.02 kg/h，其中2010年最高，为75.11 kg/h。可以看出，总体上湛江湾内的鱼类生物密度与2005年相比没有出现剧烈波动，一是湛江湾的主要功能是航运、小型网箱养殖(2012年1月起湾内已全面禁止网箱养殖)，除资源调查外无大量商业性捕捞；二是本文调查的夏季为南海伏季休渔刚结束的第一周内进行，渔获率相对其他季节要高。鉴于渔业资源本身的季节波动和调查时间、站位的差异，今后湛江湾的渔业资源年际、季节变化需继续深入研究以增强数据的可比性，准确评价其鱼类群落健康状况。
3.2 鱼类种类组成的变化及影响因素结合历史资料与本文研究结果，2005年秋、冬季、2008-2012年夏季两个监测时段鱼类的总种类数变化较小。2005年秋、冬2季捕获鱼类89种，包括2种软骨鱼类和87种硬骨鱼类，而鲈形目在硬骨鱼类中的种类数最多(44种)[15]。本文调查鱼类103种，包括鲈形目(58种)。
2008-2012年湛江湾优势种类的年际更替亦多表现为这些中上层小型鱼类相对资源量的变化。2009年裘氏小沙丁鱼占总渔获质量的比例较2008年大幅度下降，而在2010年又迅速增加；2010年汉氏棱鳀是优势种，而其他四个年份调查中，杜氏棱鳀则是优势种等。尽管调查期间裘氏小沙丁鱼一直是优势种，但其渔获质量存在年际波动，且2010-2012年个体平均质量明显低于2008-2009年。造成此波动的因素较多，包括该海域的捕捞努力量、水体状况及海湾内网箱养殖、湛江港东海岛一侧的涉海类工程等。
湛江湾海域的优势种和主要种类是中上层小型鱼类(如裘氏小沙丁、棱鳀、银汉鱼，小公鱼、鲾，丽叶鲹等)，其共同特点是营养层次低，生长速度快，而低营养层次鱼类种类和数量的增加很可能降低该海湾的生态可塑性[30]，并导致生态系统结构和功能的改变。高营养层次的鱼类尽管数量少，但在鱼类群落稳定方面较低营养层次的鱼类扮演更为重要的角色[30]。高营养层次的鱼类一般栖息范围较广，其在湾内的资源量受到迁入迁出的种群移动和海湾的饵料生物、水域环境的双重影响。湛江湾海域尖头斜齿鲨、沙带鱼、康氏马鲛等较高营养层次的鱼类较少。另外2010-2012年鱼类个体平均质量较2008-2009年降低，而整个海湾鱼类群落整体受轻度干扰。湛江湾东海岛一侧钢铁、石化工业兴起，人类活动对海湾生态系统的干扰程度日益增强，鱼类资源量和群落的完整性是海湾生态系统健康与否的重要指标之一，在定量评价各种影响因素的影响程度方面仍存在诸多困难。
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