大亚湾黑海参资源分布及生态作用研究

Holothuria atra is a common sea cucumber species widely distributes along the coast of tropical and subtropical regions, which has high nutritional and medicinal values. This sea cucumber plays an important role in subtropical marine ecosystem, howerver, so far the distribution and ecological function of H. atra in the subtropical coastal region have not yet been well understood. This study will be carried out in Daya Bay, which locates in subtropical region of South China. The distribution of H. atra in various habitats will be investigated, and effects of their key ecological processes on nutrient cycling of the seabed will be surveyed as follows: (1) the population structure, distribution and abundance of H. atra will be investigated in situ by belt transect method with the assist of photographic survey; (2) the nutrient assimilation efficiencies of sea cucumbers will be evaluated by analysing the component of materials in their guts; (3) the ingestion rate of H. atra will be estimated using a semi-in situ flow-through systems, and based on the previous results, the amount of sand moved by the population of H. atra will also be calculated; (4) the nutrient regeneration via respiration and excreation will be estimated in situ using the respiration bottle; (5) the growth and bioturbation processes on nutrient cycling of the seabed will be measured using an in-situ culture equipments. Finally, the spatial distribution characteristics of H. atra and effects of their key ecological processes on nutrient cycling and pelagic-benthic coupling of the seabed will be find out. Results of this study are vital for the efficient management of H. atra, and will provide useful knowledge for marine environmental protection and sustainable exploitation of sea cucumber resources along the coast of subtropical South China.

黑海参广泛地分布于热带和亚热带海域，是一种具有较高食用和药用价值的海参种类。该参在海洋生态系统中扮演着重要的角色，然而还未有学者对亚热带海域黑海参的分布及生态作用进行过研究。本项目选择位于亚热带的大亚湾作为研究海域，在对该湾黑海参资源分布进行现场调查的基础上，以海参对海底营养物质循环的影响作为主线，采用现场和半现场模拟实验相结合的方法深入探讨其生态作用。包括：(1)利用样带法结合图像分析法考察黑海参的种群结构与资源分布；(2)分析黑海参肠道内含物，确定其对沉积物的同化作用；(3)利用水槽模拟法考察黑海参对沉积物的摄食及搬运作用；(4)利用呼吸瓶法测定黑海参呼吸排泄对营养物质的再生作用；(5)利用放养实验探讨黑海参生长及生物扰动对营养物质循环的贡献。最终，查明黑海参在亚热带海域的资源分布特征，阐明其在海洋生态系统中的作用。研究结果可为我国南海环境保护以及海参资源的可持续开发利用提供科学依据。

本项目考察了大亚湾海域热带海参分布及栖息地环境的时空变化特征，测定了海参的呼吸、排泄率及摄食率等生理生态学指标随时间的变化，计算了各时期海参摄食对沉积物成分的作用。根据海参的分布及其摄食率可以计算，2017年东家湾和桔钓沙海域海参可通过摄食作用搬运栖息地内表层沉积物的总量分别为1565.32和2907.47g m-2，每年海参可以翻动栖息地表层0.12和0.21cm的沉积物。海参对海底营养物质再生的贡献在秋、冬季相对较小，而春、夏季相对较高。东家湾海域海参对海底C，N和P再生的平均贡献为138.98，9.26和0.33 μmol m-2d-1；而桔钓沙海域则为219.20，14.58和10.52 μmol m-2d-1。研究过程中还发现，由于夏季海底缺氧，造成东家湾海域玉足海参等底栖动物大规模死亡，缺氧还迫使海参向近岸浅水区迁移，因此更容易遭受人类捕捞。缺氧严重和人类活动频繁的东家湾海域海参生物量有逐年下降趋势；而位于开阔海域的桔钓沙，由于缺氧较轻，并且禁止捕捞，因此该海域的海参资源增长迅速，这样导致2020年桔钓沙海域海参对沉海底沉积物的搬运和营养盐循环的贡献超过东家湾的20倍！为了维持海洋生态系统平衡和海参资源的可持续开发利用，对大亚湾海域的热带海参进行人工繁育和增殖放流迫在眉睫。我们对玉足海参进行人工繁育和底播增养殖实验发现——每年8月中旬至9月下旬均可进行玉足海参人工繁育，海参幼体以角毛藻和面包酵母混合投喂效果最好，而单独投喂角毛藻或面包酵母的海参幼体发育较差。2020年度我们成功地培育了30000余头玉足海参苗种，并在海参资源衰退严重的大鹏澳海域底播增殖放流了4000头参苗，有效地补充了当地海参资源。本研究还发现在东家湾海域进行热带海参底播养殖效果较好，网箱区次之，而牡蛎养殖区最差，这与不同海区海底沉积物及水环境的差异有很大关系。本研究相关结果可以为我国亚热带海洋环境保护以及海参资源的可持续开发利用提供科学依据。