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遼東灣6月魚類的種類組成及空間分布

2017-11-07 02:34劉修澤王召會李玉龍王小林王愛勇
海洋漁業 2017年5期
關鍵詞:遼東灣小黃魚水域

劉修澤,王召會,董 婧,李玉龍,王小林,王愛勇

遼東灣6月魚類的種類組成及空間分布

劉修澤,王召會,董 婧,李玉龍,王小林,王愛勇

(遼寧省海洋水產科學研究院,遼寧省海洋生物資源與生態學重點實驗室,大連 116023)

利用2007年6月和2008年6月的底拖網調查數據,采用聚類分析和相對重要性指數,分析了遼東灣魚類群落的種類組成及空間分布特征。結果表明,調查共計捕獲魚類24種,隸屬于5目22科24屬。2007年優勢種為小黃魚(Larimichthys polyactis)和矛尾鰕虎魚(Chaeturichthys stigmatias),2008年為小黃魚和短吻紅舌鰨(Cynoglossus joyneri),小黃魚在兩個年份均占據第一優勢地位。聚類分析和SIMPER分析表明,2007年6月魚類群落在空間上可分為3組,對組間相異性貢獻較高的分歧種為小黃魚、黃鯽(Setipinna taty)、矛尾虎魚、短吻紅舌鰨、叫姑魚(Johnius belengeri)、方氏云(Enedrias fangi)、長綿(Zoarces elongatus)、大瀧六線魚(Hexagrammos otakii)、許氏平鲉(Sebastes schlegeli)等;2008年6月可分為3個組,對組間相異性貢獻較高的分歧種為小黃魚、黃鯽、短吻紅舌鰨、李氏(Repomucenus richardsoni)、矛尾虎魚、長綿、斑紋獅子魚(Liparis zonatus)、銀鯧(Pampus argenteus)和鲬(Platycephalus indicus)等。聚類結果按照地域空間可分為遼東灣北部、中部和西南部,且兩個年度6月均表現為遼東灣北部生物量最高,而多樣性最低。遼東灣北部水域鄰近河口,是魚類理想的產卵場和保育場,故6月該區域生物量最高。聚類結果表明遼東灣水域6月魚類的種類組成相對穩定,魚類的繁殖棲息習性和遼東灣水域不同區域的環境影響著魚類的種類組成及其空間分布。

遼東灣;6月;魚類種類組成;空間分布

魚類群落是指在一定時間和一定地理區域內,生活在同一環境下具有相互聯系的不同魚類種群的集合體[1]。魚類組成在不同時間尺度上的變化及空間尺度上的的差異形成了其在特定生境或區域的群落格局[2],探索和了解這種群落格局及其變化是生態學研究的重要內容[3],也有助于科學的漁業管理。遼東灣位于渤海北部,曾孕育著名的“遼東灣漁場”[4],是我國北方的重要漁業水域和增殖放流的重要區域。有關遼東灣魚類群落結構的研究,主要見于20世紀90年代[5]及部分海域如遼東灣近岸水域[6-7]及長興島周邊水域[8],涉及整個水域的研究較少。本文根據2007年、2008年6月開展的大面調查,對魚類群落的種類組成及空間分布做了初步研究,以期為遼東灣漁業資源的可持續利用和漁業管理提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 數據來源

于2007年、2008年6月,在遼東灣水域布設18個站點進行底拖網(圖1),其中2007年采用底層雙拖,掃海寬度約23 m,囊網網目20 mm;2008年為底層單拖,掃海網寬約10 m,囊網網目20 mm。拖網時間均為1 h,拖速3 kn。采樣及樣品分析均按照《海洋調查規范》[9]進行,魚類鑒定及分類地位參照《遼寧省動物志·魚類》[4]和《海洋生物名錄》[10]。因網口寬度不同,2007年漁獲量數據(kg·h-1和 ind·h-1)以 2008年網具掃海面積為標準進行標準化,即2007年標準化漁獲數據=2007年調查數據×(2008年網次掃海面積/2007年網次掃海面積)。

圖1 調查站位Fig.1 Sampling sites in the Liaodong Bay

1.2 數據處理

采用PINKAS等[11]提出的相對重要性指數(IRI)確定魚類優勢地位,IRI=(N+W)×F。式中,N(%)為某一種類的個數占總個數的百分比;W(%)為某一種類的重量占總重量的百分比;F(%)為某一種類在拖網站位中的出現頻率。定義IRI≥1 000的物種為優勢種,IRI為100~1 000時為重要種,IRI為10~100時為常見種,IRI<10為少見種[5,12]。

采用 Shannon-Wiener多樣性指數 H′[13]分析群落結構多樣性。H′=—∑Piln Pi,Pi為第 i種魚類生物量占總漁獲生物量的比值。

對魚類漁獲量(kg·h-1)進行四次方根轉換[14],計算 Bray-Curtis相似性矩陣,采用等級聚類(非加權的組平均)分析魚類群聚的結構特征,采用相似性百分比(SIMPER)分析魚類對組間相異性的貢獻率[15-16]。聚類分析和相似性百分比分析采用PRIMER 5.0軟件完成。

不同魚類群聚的空間分布用分布重心經緯度[17]表示,計算公式如下:

式中,Longi和Lati分別表示第i種魚群聚空間分布重心的經度和緯度;Longi和Lati分別表示各站位的經度和緯度;Yij表示第i種魚類在第j站的生物量(kg·h-1)。

數據處理和圖件繪制采用 Excel 2007、PRIMER 5.0和 Arcgis 9.3完成。

2 結果與分析

2.1 種類組成與優勢種

兩次調查,遼東灣水域捕獲的魚類有24種,隸屬于5目22科24屬。其中鱸形目最多,12種,占種類數的50%;其次為鲉形目,5種,占20.8%。2007年春季捕獲魚類17種,2008年春季種類稍多,為22種;兩次調查共有種為15種,大部分種類在兩次調查均出現(表1)。棲息水層上,大部分為底層魚類(20種),占種類數的83.3%;中上層魚類4種,占16.7%。適溫性上,暖溫性魚類最多(11種),占45.8%;冷溫性次之(8種),占 33.3%;暖水性最少(5種),占20.8%。

表2列出IRI值前6位的種類??梢?,2007年6月優勢種為小黃魚(Larimichthys polyactis)和矛尾鰕虎魚(Chaeturichthys stigmatias),2008年6月優勢種為小黃魚和短吻紅舌鰨(Pseudopleuronectes yokohamae)。2007年小黃魚在魚類群落中占據絕對優勢,其生物量占總漁獲生物量的91.37,尾數占總漁獲的72.72%。相較2007年6月,2008年6月魚類優勢度分布均勻,但小黃魚仍占據第一優勢地位。

2.2 魚類生物量空間分布

2007年6月和2008年6月魚類平均相對生物量分別為 9.60 kg·h-1和 1.47 kg·h-1,平均相對密度分別為335 ind·h-1和73 ind·h-1。生物量空間分布顯示(圖2),2007年6月漁獲量主要集中在遼東灣北部水域,其中394站出現極高值,達到130.79 kg·h-1,小黃魚是該站高生物量值的主要貢獻者,其漁獲量為130.68 kg·h-1,占該站生物量的99.92%。1351站為最低值站位,其生物量為0.17 kg·h-1。2008年6月漁獲量無極大值出現,高值區仍主要分布在遼東灣北部水域;294站生物量最高,為 5.35 kg·h-1,最低值站位仍為 1351,其值為 0.10 kg·h-1。

2.3 多樣性

2007年春季多樣性 H′范圍在 0.01~1.71,均值為0.83;2008年春季多樣性H′范圍在0.10~1.39,均值為0.83。多樣性指數 H′空間分布顯示,2007年遼東灣北部水域多樣性指數低于其它水域,2008年近岸水域有低值站位出現,如遼東灣北部站位251和中東部站位794。整體上,遼東灣北部水域多樣性H′變化劇烈,高低值均有分 布,其它區域的變化則相對平緩。

表1 遼東灣水域6月魚類種類組成Tab.1 Composition of fish species in the Liaodong Bay in June of 2007 and 2008

表2 遼東灣水域6月前6位優勢種種類組成Tab.2 Composition of top 6 fish species in the Liaodong Bay in June of 2007 and 2008

圖2 遼東灣水域6月魚類生物量的空間分布Fig.2 Spatial distribution of fish biomass in the Liaodong Bay during June of 2007 and 2008

圖3 遼東灣6月魚類多樣性的空間分布Fig.3 Spatial distribution of Shannon-Wiener index of fish in the Liaodong Bay in June of 2007 and 2008

2.4 空間聚類

聚類分析結果表明,2007年6月魚類群落可分為3組,194、294、351、394、751共計5站歸為 A組,594、851、1151、1194、1251共計 5站歸為 B組;651、694、794、1294、1351、1394、1451共計 7站歸為C組。2008年6月亦可分為3組,194、251、294、351、394、851、1394共計 7站位歸為 A組,651、694、751、794、1451共計 5站歸為 B組,594、1151、1194、1251、1294、1351共計6站歸為 C組??傮w上,2007年和2008年均可沿著東北至西南的方向,將調查站位分為3大區域,遼東灣北部水域(A組)、遼東灣中部水域(B組)、遼東灣西南部水域(C組)(圖4)。

平均生物量顯示,兩個年份不同水域的平均生物量均為遼東灣北部>西南部>中部。2007年6月遼東灣北部水域平均生物量為26.29 kg·h-1,西南部水域為 1.51 kg·h-1,中部水域為1.07 kg·h-1;2008年 6月遼東灣北部水域平均生物量為 2.52 kg·h-1,西南部水域為1.03 kg·h-1,中部水域為 0.54 kg·h-1。

平均多樣性指數H′顯示,兩個年份不同水域的多樣性均值均為遼東灣北部<中部<西南部。2007年6月遼東灣北部水域多樣性均值為0.36,中部水域為0.98,西南部水域為1.16;2008年6月遼東灣北部水域多樣性均值為0.63,中部水域為 0.73,西南部水域為 1.14。

2007年6月SIMPER分析結果表明,組A與組B、組A與組C、組B與組C的平均相異率分別為 59.73%、56.84%、55.40%。對不同組間相異性貢獻較高的分歧種主要有小黃魚、黃鯽(Setipinna taty)、斑鰶(Konosirus punctatus)、矛尾蝦鰕魚、短吻紅舌鰨、叫姑魚(Johnius belengeri)、方氏 云(Enedrias fangi)、長 綿(Zoarces elongatus)、大瀧六線魚(Hexagrammos otakii)、許氏 平 鲉 (Sebastes schlegeli)、銀 鯧 (Pampus argenteus)、鲬(Platycephalus indicus)和中華櫛孔鰕虎魚(Ctenotrypauchen chinensis)等(表3)。

2008年6月SIMPER分析結果表明,組A與組B、組A與組C和組B與組C的平均相異率分別為58.76%、73.74%和76.13%。對不同組間相異性貢獻較高的分歧種主要有小黃魚、黃鯽、短吻紅舌鰨、李氏(Repomucenus richardsoni)、矛尾鰕虎魚、長綿、斑紋獅子魚(Liparis tanakae)、銀鯧和鲬等(表4)。

圖4 遼東灣6月魚類群落聚類分組及空間分布Fig.4 Spatial distribution and clustering group of 18 sampling sites in the Liaodong Bay in June of 2007 and 2008

表3 2007年6月遼東灣水域魚類群落組間分歧種及貢獻率(>5%)Tab.3 Discriminating species and their contributions to fish community discrimination in the Liaodong Bay during June,2007(>5%)

2.5 主要種類群聚的空間分布重心

圖5顯示,兩個年度魚類優勢種前6位群聚的分布重心均有一定程度的空間分化,分別占據遼東灣不同水域,根據地理位置可分為遼東灣北部、中部和西南部三個水域。小黃魚、黃鯽、鲬分布在遼東灣北部水域,短吻紅舌鰨、許氏平鲉分布在中部水域,而矛尾蝦虎魚、方氏云、李氏、長綿則分布在西南部水域。

3 討論

遼東灣水域是多種漁業生物生長、發育的重要產地,是渤海漁業群落的重要組成部分。兩個年度6月調查共捕獲24種魚類中共有種為15種,占 2007年種類數的 88.2%,生物量的99.96%,占2008年種類數的68.2%,生物量的90.28%,表明大部分魚類兩種網具均能捕獲,兩種調查方式均能反映調查海域的魚類群落概況。兩次調查,其種類組成及優勢種與1998年底層雙拖調查[5]比較,種類數及組成未發生較大變化,但優勢種變化較明顯,1998年春季為優勢種的小帶魚和黃鯽,在2007年和2008年調查中優勢地位下降明顯,特別是小帶魚,雖然兩次調查均出現,但其IRI值分別為4.7和0.5,在群落結構中已成為一般種和少見種。小帶魚為非經濟種,其資源量的衰退主要是因為隨著漁業資源的整體衰退,遼東灣毛蝦(Acetes sp.)的捕撈強度增加,小帶魚作為主要兼捕對象同樣面臨著捕撈過度的風險,導致其資源量下降劇烈。5、6月是黃渤海魚類的產卵盛期[18],小黃魚、黃鯽等洄游性魚類春季進入渤海[19],其資源量增加,是1998年調查和本次調查小黃魚和黃鯽優勢地位均較高的主要原因。但黃鯽作為次級經濟魚類,隨著傳統經濟魚類資源的衰竭,捕撈對象向次級經濟魚類的轉移,使黃鯽等產量大幅度下降[20],其優勢地位亦有所下降。而小黃魚的資源量年間波動幅度較大,作為經濟魚類仍存在捕撈過度的現象,導致其在群落中的優勢地位變化劇烈,近年來的調查數據表明小黃魚的優勢地位較2007年和2008年下降明顯,有些年份甚至僅作為常見種或少見種出現(未發表數據)。矛尾鰕虎魚、短吻紅舌鰨等因其生命周期短,生長速度快,同時因無經濟價值被捕撈過度的風險較小,故在魚類群落中具有較高的優勢地位。

表4 2008年6月遼東灣水域魚類群落組間分歧種及貢獻率(>5%)Tab.4 Discriminating species and their contributions to fish community discrimination in the Liaodong Bay during June,2008(>5%)

圖5 遼東灣春季魚類優勢種前6位空間分布重心Fig.5 Spatial centroid of top 6 fish species in the Liaodong Bay in spring

本文兩個年度調查所用網具有所差異,因此本文研究不做資源量的年間比較,僅分析兩個年度魚類群落結構的共同特征。生物量空間分布顯示,兩個年度調查生物量高值區均位于遼東灣北部水域,聚類分析也表明遼東灣水域可分為3個區域,其中遼東灣北部水域的生物量高于其它2個區域,而多樣性表現為最低。遼東灣北部有遼河、雙臺子河、大凌河和小凌河等河流入海,基礎餌料豐富[21],調查研究表明其為遼東灣水域重要產卵場之一(單位內部資料),5、6月吸引大量魚類來此進行產卵繁育,故生物量明顯高于其它區域。2005年浮游植物[22]和浮游動物[23]的調查顯示相同的結果,均表明遼東灣北部水域浮游生物豐度高于其它水域,而多樣性低于其它水域。較高的浮游生物豐度保證了魚類餌料的充足,支持了較大的資源容納量,但河口及近岸水域受人類活動影響大[5],如海岸工程建設、陸源污染等,影響了水生生物的多樣性水平[24]。遼東灣北部水域鄰近河口的特點,是兩次調查空間聚類分析結果相似的主要原因,導致6月份遼東灣水域種類組成及其空間分布的相對穩定狀態。

SIMPER分析表明,同一種類對不同組間相異性的貢獻率不盡相同,如2007年小黃魚為組A與其它2組組間相異性貢獻率最大的種類,而在組B與組C間其相異性的貢獻率小于5%,矛尾鰕虎魚成為組B與組C間相異性的最大貢獻種。不同采樣站點棲息著不同種類及優勢種的魚類,因此造成魚類的群聚差異。圖4直觀地表現了主要魚類不同的空間分布重心,表明了不同魚種6月對遼東灣水域空間利用的差異,如小黃魚、黃鯽和鲬等空間分布以遼東灣北部水域為主,而短吻紅舌鰨和矛尾鰕虎魚則分別選擇棲息于中部和西南部水域。不同魚種空間分布的差異,本文分析可能是不同魚類對生境要求的不同導致,如小黃魚、黃鯽等洄游性魚類選擇在河口及鄰近水域這一具有低鹽度、高初級生產力的區域產卵繁殖導致遼東灣北部為魚類資源量高值區,而細紋獅子魚和斑紋獅子魚為冷溫性魚類,喜棲息于水深較深、溫度較低的水域,靠近渤海海峽具有一定水深條件的遼東灣南部水域則為其較好的棲息場所。不同魚類空間分布的差異,也可能是空間生態位分化的表現。在海洋生態系統中,同一海域棲息的魚類主要通過實現營養、空間和時間生態位的分化來減少種間的競爭,其中營養和空間生態位的分化最為重要[25]。本文研究尚未涉及這些方面,以后應考慮將環境因子及食物網關系納入研究范疇,以探明魚類空間分布差異的深層次原因。

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Composition and spatial distribution of fish species in the Liaodong Bay during June

LIU Xiu-ze,WANG Zhao-hui,DONG Jing,LI Yu-long,WANG Xiao-lin,WANG Ai-yong
(Liaoning Key Laboratory of Marine Biological Resources and Ecology,Liaoning Ocean and Fishery Science Research Institute,Dalian 116023,China)

Based on the bottom trawl investigation data in June of 2007 and 2008,the composition of fish species and spatial distribution characteristics in the Liaodong Bay were studied by clustering analysis and the index of relative importance(IRI).The results showed that from 2007 to 2008,a total of 24 species were collected,belonging to 24 genera from 22 families in 5 orders.The dominant species with IRI value≥1 000 were Larimichthys polyactis and Chaeturichthys stigmatias,found in June of 2007,and Larimichthys polyactis and Cynoglossus joyneri in 2008,while Larimichthys polyactis was the top species with the largest number in both 2007 and 2008.By the hierarchical clustering analysis,the 2007 collected fish communities could be clustered into three groups and the 2008 collected ones were also clusted into three groups.By SIMPER analysis,Larimichthys polyactis,Setipinna taty,Konosirus punctatus,Chaeturichthys stigmatias,Cynoglossus joyneri,Johnius belengeri,Enedrias fangi,Zoarces elongates,Hexagrammos otakii and Sebastes schlegeli were the highly distributed species to the group dissimilarity in 2007,and Larimichthys polyactis,Setipinna taty,Cynoglossus joyneri,Repomucenus richardsoni,Chaeturichthys stigmatias,Zoarces elongates,Liparis zonatus,Pampus argenteus,and Platycephalus indicus were the ones in 2008.According to the geographical space separted by the clustering anslysis,the Liaodong Bay could be divided into three sections,including the north of Liaodong Bay,the central part and the southwest of Liaodong Bay.The north of Liaodong Bay was characterized by the highest biomass and the lowest Shannon-Wiener index(H′)in both 2007 and 2008.The north of Liaodong Bay where is close to the estuary is the ideal spawning and nursery ground for fishes,so the biomass of fish community here is higher than that of the other two regions.The clustering analysis results show that the species composition of fish in the Liaodong Bay in June is relatively stable.And the species compostion and spatial distribution are influenced by the habit of breeding and habitation as well as the environment in different regions of the Liaodong Bay.

Liaodong Bay;June;the composition of fish species;spatial distribution

Q 958.15

A

1004-2490(2017)05-0508-10

2016-07-31

國家海洋公益性行業科研專項(201405010);遼寧省海洋與漁業科研項目(201401)

劉修澤(1981-),男,副研究員。E-mail:Liuxz1981@hotmail.com

董 婧,研究員。E-mail:dj660228@tom.com

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