圍填海及其對底棲生物群落的生態(tài)效應*

李寶泉，李曉靜,2，周政權,2，劉甜甜，楊陸飛，陳琳琳**

(1.中國科學院煙臺海岸帶研究所,山東煙臺 264003;2.中國科學院大學,北京 100049;3.浙江海洋大學，浙江舟山 316000;4.煙臺大學海洋學院，山東煙臺 264003)

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圍填海及其對底棲生物群落的生態(tài)效應*

李寶泉1，李曉靜1,2，周政權1,2，劉甜甜3，楊陸飛4，陳琳琳1**

(1.中國科學院煙臺海岸帶研究所,山東煙臺 264003;2.中國科學院大學,北京 100049;3.浙江海洋大學，浙江舟山 316000;4.煙臺大學海洋學院，山東煙臺 264003)

圍填海是人類在沿海城市土地緊張的情況下拓展生存和生活空間的重要方式。圍填海給人們帶來巨大經濟和社會效益的同時，也給海岸帶生態(tài)系統(tǒng)及海洋資源造成不同程度的破壞。本文系統(tǒng)總結圍填海的發(fā)展歷程及其對底棲生物群落的影響、圍填海生態(tài)效應研究的國內外研究進展以及存在的問題及發(fā)展趨勢，旨在為我國更好地開展相關方面研究提供參考。

圍填海 生態(tài)效應 底棲生物群落

0 引言

全球變化和人類活動對環(huán)境的影響已成為多個學科領域共同關注的熱點。海岸帶處于陸海交接處，因此成為受人類活動影響最為嚴重的區(qū)域，并導致過去數十年間該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)退化[1]。圍填海是人類在沿海城市土地緊張情況下拓展生存和生活空間的重要方式，圍填海給人們帶來巨大經濟和社會效益的同時，也給海岸帶生態(tài)系統(tǒng)及海洋資源造成不同程度的破壞。因此開展圍填海的生態(tài)效應研究，了解圍填海對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)及資源的影響已成為環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展刻不容緩的任務和課題。

目前，北方典型海岸帶(渤海灣、萊州灣及鄰近黃河三角洲地區(qū))已成為我國圍填海規(guī)模最大、最為密集的區(qū)域之一。例如，曹妃甸循環(huán)經濟示范區(qū)總體規(guī)劃圍填海面積為310 km2，用來建設以大港口、大鋼鐵、大化工、大電能為核心的工業(yè)區(qū)；龍口人工島群工程批準用海面積44.29 km2，其中填海面積35.23 km2，是我國批準建設的最大海上人工島群。大規(guī)模的圍填海造地在短期內能促進沿海經濟繁榮，但也帶來生境破壞和環(huán)境退化等一系列嚴重后果。如，截至2002年我國濱海濕地面積累計損失約219萬公頃，占濱海濕地總面積的50%；近40年我國紅樹林面積由4.83萬公頃銳減到1.51萬公頃，約80%的珊瑚礁遭到損害。

1 圍填海的生態(tài)影響

圍填海對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的破壞和影響主要體現(xiàn)在3個方面：海域物理特性的變化(包括海域面積減少，岸線資源縮減，岸線趨于平直，海岸自然景觀破壞等)；海陸依存關系變化(如海底淤積，海岸帶侵蝕，港灣、濱海濕地納潮能力下降，海岸防災減災能力降低等)；以海洋及海岸帶為依存條件的海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化(包括一定范圍內海洋生物生境的徹底改變，生物多樣性、均勻度和密度降低，濕地、海岸等生態(tài)系統(tǒng)功能退化，許多重要的漁業(yè)資源產卵場消失，漁場外移，海水增養(yǎng)殖產量減少，近海漁業(yè)資源嚴重損害)[2-3]。上述圍填海造成的破壞和影響中，對海域生態(tài)系統(tǒng)的破壞是不可逆轉和無法度量的，而其中以圍填海施工海域底棲動物生境的破壞尤為嚴重。由于底棲動物多數種類的成體終生棲息在固定場所或只能在有限的范圍內活動，其行為方式與游泳動物和浮游生物顯著不同，對逆境的逃避相對遲緩，受上述環(huán)境變化的影響更持久更嚴重[4-5]。最終結果是導致該區(qū)域底棲動物群落完全消失，或者發(fā)生群落演替而引起重大的結構變化，由穩(wěn)定、健康的群落演替為脆弱、不健康的群落。

大型底棲動物是最重要的海洋生物類群之一，在海洋生態(tài)系統(tǒng)物質和能量循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定中起著重要的作用。根據生態(tài)系統(tǒng)多穩(wěn)態(tài)理論，大型底棲動物群落不可能全部崩潰，但如果受到非生物環(huán)境變化和人類活動的干擾，會引起群落中物種組成的變化[6-7]。同時，由于底棲動物能提供從其他生物無法獲取的重要信息，在海洋環(huán)境監(jiān)測中對底棲動物的分析是關鍵部分，這也使底棲動物經常作為生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的長周期生物指示類群[8-11]。

我國渤海的大型底棲動物研究可追溯到20世紀三十年代，但系統(tǒng)全面的調查研究則是在建國以后。1956-1961年，我國海洋生態(tài)學工作者在黃渤海進行大量底棲動物調查研究，探討大型底棲動物的分布特點和群落結構，積累詳實的資料[12-19]。而上述調查結果表明，在全球變化和人類活動影響下，黃渤海底棲動物物種多樣性降低，平均生物量和豐度減少；另外，由于生境片段化及人工、復合岸線等新生境的出現(xiàn)，底棲動物的分布格局也發(fā)生較大變化。群落演替出現(xiàn)新趨勢，優(yōu)勢物種表現(xiàn)出小型化趨勢，而圍填海、水環(huán)境污染、過度捕撈和水產養(yǎng)殖等人類涉?；顒痈觿∵@一進程[17,20-21]。

同時，圍填海對魚卵仔魚的影響也不容忽視。圍填海導致施工海域海水中懸浮物濃度增加，并在一定范圍內形成高濃度擴散場。懸浮物會堵塞幼體鰓部，且大量懸浮物會造成水體嚴重缺氧[22]，這些因素直接或間接傷害魚卵、仔稚魚，影響胚胎發(fā)育、降低孵化率，進一步影響到對成體魚類資源的補充。

2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析

2.1 國外對圍填海的研究

圍填海作為一把“雙刃劍”，在國民經濟和社會發(fā)展中起到較大的推動作用，同時也導致海岸帶自然環(huán)境破壞和生態(tài)系統(tǒng)功能退化。如何權衡損益，在兩者之間找到適宜的平衡點，以及如何研究和評估圍填海對原有環(huán)境和生態(tài)的影響，成為目前世界各國在進行圍填海規(guī)劃時著重考慮的內容。

沿海發(fā)達國家圍填海領域的研究歷程和發(fā)展動態(tài)大體可分為以下4個階段：第一階段，13世紀初期至20世紀初期，受獲取土地利益的驅使，許多沿海國家都大力發(fā)展圍填海，此階段屬于無序和盲目擴張階段，對環(huán)境和生態(tài)問題考慮較少或不予考慮，如荷蘭、日本、德國和韓國等國家；第二階段，20世紀初期至20世紀五十年代，由于圍填海規(guī)模的不斷擴大，引發(fā)的短期、長期環(huán)境和生態(tài)問題日益凸現(xiàn)，并逐步受到科學界和相關職能部門的重視；第三階段，20世紀六十年代，進入研究圍填海的生態(tài)損害評估和生態(tài)恢復措施階段；第四階段，20世紀六十年代至20世紀九十年代，沿海發(fā)達國家開始從經濟-環(huán)境-社會方面綜合權衡圍填海的得失，提出海岸帶綜合管理(ICZM)以及“生態(tài)系統(tǒng)水平的海洋管理”(EBM)概念，尋找圍填海的發(fā)展和環(huán)境友好的平衡點，即海岸帶區(qū)域環(huán)境容量問題，并從過去的定性研究過渡為定量的生態(tài)學研究，從純科學的研究過渡為以生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，并包含經濟-社會利益，生態(tài)利益和決策制定等多學科多因素的綜合性研究。

世界臨海發(fā)達國家對圍填海的影響研究主要圍繞圍填海所產生的3個效應開展，即水文效應、土地效應和生物效應，并最終歸結為圍填海規(guī)模與維持生態(tài)系統(tǒng)健康的研究。同時基于這些研究結果，人們也逐漸認識到圍填海作為一個系統(tǒng)工程，涉及到科學研究、工程技術和管理政策等諸多方面?？茖W研究的目的在于明晰圍填海的環(huán)境和生態(tài)影響，為決策層提供一些科學有序的圍填海發(fā)展模式，以達到圍填海與生態(tài)系統(tǒng)維穩(wěn)之間的平衡。

在圍填海影響底棲動物群落和漁業(yè)資源方面，國外開展的研究相對廣泛和細致。Lu等[23]對新加坡Sungei河口海岸帶進行系統(tǒng)調查發(fā)現(xiàn)，圍填海對底棲動物及其群落結構都產生顯著的破壞效應。在臨近圍填海區(qū)域，底棲動物科的數目和豐度顯著降低；而遠離圍填海區(qū)域，則均顯著增加。英國Kenny 和Rees[24]發(fā)現(xiàn)由于挖掘破壞生境，導致底棲動物多樣性、豐度和生物量均顯著降低。美國Sanger 和Holland[25]報道堤壩建設以及人類活動是導致溪流和鄰近濕地生境退化的主要因素。西班牙Santander Bay由于大量的圍填海， 83%的海灣自然岸線已經消失，2/3潮間帶面積被硬化，導致海灣內魚類和貝類的資源量大幅降低[26]。日本西南部海域的Mishou灣，由于18世紀晚期到19世紀大規(guī)模的圍填?；顒?，導致該海灣海流流速、底質粒徑、有機質和表層硫含量都發(fā)生較大變化，河口三角洲系統(tǒng)功能降低[27]。荷蘭圍填海研究歷史較長，開展的工作也較多，包括環(huán)境影響評估以及沿海填沙技術的風險分析[28-29]。

2.2 國內對圍填海的研究

目前,沿海發(fā)達國家對圍填海的開發(fā)和管理已進入有序、綜合科學性管理和開發(fā)的第四階段，而我國大多數的圍填海仍處于第三階段的初期，即科學界和政府職能部門已逐漸認識到圍填海的得失[30]，開始研究圍填海造成的系列環(huán)境和生態(tài)問題，并設計和實驗各種生態(tài)修復措施。但由于圍填海政策自身的不完善，政策的執(zhí)行不力，以及各級地方受經濟利益的驅使等原因，為數不少的圍填海仍處于無序、缺乏科學管理的階段。

新中國成立以來，圍填海發(fā)展較快，不同年代圍填海的面積和方式也不相同，至1998年全國累計圍填海面積達到119.33 hm2，修建海堤9 783 km(文獻[31])，期間先后經歷4次大的圍填海高潮。進入21世紀以來，我國正掀起新一輪大規(guī)模圍填海熱潮。渤海地區(qū)圍填海造地面積28 167.44 hm2，占全國圍填海造地總面積的12.66%(文獻[32])。其中，2002年以后的圍填海造地面積17 285.43 hm2，占2002年之后全國圍填海造地總面積的30.35%。我國香港和澳門也經歷4個階段的圍填海發(fā)展歷程[33]。

與4次大規(guī)模圍填海熱潮和目前新一輪圍填海的發(fā)展趨勢相比，國內對圍填海造成的系列環(huán)境和生態(tài)問題，以及生態(tài)損害的評估和補償機制方面的研究還相對較少，且較為零散，缺乏系統(tǒng)性，難以為海岸帶環(huán)境管理提供有效的科學技術支撐。在海洋底棲動物和漁業(yè)資源方面，袁興中和陸健健[34]研究圍墾對長江口南岸底棲動物群落結構及多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)圍墾使底棲動物群落種類減少，種類組成發(fā)生變化，但豐度、生物量受潮灘類型和潮水的影響。高文斌等[35]總結遼寧省的圍填海現(xiàn)狀及漁業(yè)資源現(xiàn)狀，并探討兩者間的關系。于定勇等[36]利用PSP(Pressure-State-Response) 模型中壓力、狀態(tài)、響應相互作用的關系，分析圍填海開發(fā)活動對海洋資源的影響，其中包括海洋漁業(yè)資源、浮游動物和底棲動物。國內關于圍填海生態(tài)損害評估和補償機制的研究主要集中在3個方面：一是圍填海對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)服務功能損害評估，特別是對濕地生態(tài)系統(tǒng)的損害[37]；二是在評估圍填海對環(huán)境影響的基礎上，評估圍填海所導致的生態(tài)損害價值[38]；三是綜合評估圍填海的生態(tài)損害及生態(tài)損害的貨幣價值，提出圍填海控制的政策建議。如彭本榮等[39]建立圍填海生態(tài)損害的評估模型并對廈門灣圍填海生態(tài)損害進行評估，提出在生態(tài)損害補償政策沒有出臺以前，應該將圍填海生態(tài)損害納入海域使用金，通過提高海域使用金征收標準來控制圍填海活動。

3 目前存在問題及發(fā)展趨勢

在圍填海引起的底棲動物群落和漁業(yè)資源的影響方面，國內目前開展的工作多以定性描述和探討為主，缺少有詳實、動態(tài)數據支持的定量研究，特別是在生境質量、生物組成及時空分布的動態(tài)變化等方面，而且其具體的影響過程及機理研究也較為缺乏。國外雖然開展較多工作，但由于圍填海規(guī)模、模式、海域環(huán)境和群落物種組成等方面均與我國存在差異，圍填海對底棲動物群落和漁業(yè)資源的影響也不盡相同，研究結果可以借鑒但不能照搬。圍填海后底棲動物群落長周期演替過程的研究開展較少，包括演替初步完成所需的時間、與原群落組成的差異和新群落結構的穩(wěn)定性。經濟魚類(如牙鲆、黑鯛)的幼體期對環(huán)境變化非常敏感，由圍填海導致的懸浮物增加和沉積物淤積對幼魚階段的影響將累積擴大并影響成體魚群資源量，但圍填海對關鍵生物種群資源補充還缺乏系統(tǒng)的現(xiàn)場和實驗模擬數據。在構建圍填海的生態(tài)影響評價指標體系時，針對底棲動物部分的指標層選擇偏少，因此需要增加底棲動物指數內容，更明晰圍填海引起的生物效應。

綜上所述，圍填?；顒訉Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境的影響日益加劇，而國內在這方面的研究尚未深入、全面。底棲動物作為重要的海洋生物資源，是生態(tài)健康的重要指標，但目前我國在圍填海對底棲動物群落結構、演替、魚卵仔魚的影響，以及生物指數評價體系構建等方面開展的研究還較少。針對目前存在的問題，今后應開展圍填海對海岸帶底棲動物群落特征、生物多樣性和演替的影響研究；其次，還需在室內模擬海水懸浮物濃度增加對經濟魚類魚卵仔魚發(fā)育過程的影響，進而探討對種群補充的影響；最后通過構建生物指標評價體系以及篩選相關環(huán)境指示物種，分析圍填海對底棲生態(tài)健康的影響。開展圍填海及其對底棲生物資源的研究對于深入開展圍填海對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響、合理開發(fā)利用海洋生物資源和保護生物多樣性、監(jiān)測海洋環(huán)境的變化、維穩(wěn)生態(tài)系統(tǒng)健康等都具有重要的理論和實踐意義。

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(責任編輯：米慧芝)

Ecological Effects of Reclamation on Benthic Communities

LI Baoquan1，LI Xiaojing1,2，ZHOU Zhengquan1,2，LIU Tiantian3，YANG Lufei4，CHEN Linlin1

(1.Yantai Institute of Coastal Zone Research,Chinese Academy of Sciences,Yantai,Shandong,264003,China; 2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing,100049,China; 3.Zhejiang Ocean University,Zhoushan,Zhejiang,316000,China; 4.Ocean School of Yantai University,Yantai,Shandong,264003,China)

Reclamation is an important way to expand human living space under the tense situation for land in coastal zone.Reclamation brings huge economic and social benefits,but also caused damages to the coastal ecosystems and marine resources in varying degrees.This paper systematically reviews the major ecological effects of the reclamation and the developing progress,facing problems and trends of studying on the ecological effect of reclamation,with the aim of providing reference for carrying out the relevant research in China.

reclamation，ecological effect，benthic community

2016-06-02

李寶泉(1972-)，男，博士，副研究員，主要從事海洋生物多樣性、底棲動物生態(tài)學和生態(tài)健康評價研究。

*中國科學院院重點部署項目(KZZD-EW-14)，中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA11020403，XDA11020702)和中國科學院科技服務網絡計劃(STS 計劃)(KFJ-EW-STS-127)資助。

**通訊作者：陳琳琳(1979-)，女，助理研究員，主要從事海洋生物遺傳多樣性研究，E-mail:llchen@yic.ac.cn。

網絡優(yōu)先數字出版時間：2016-09-13 【DOI】10.13656/j.cnki.gxkx.20160913.011

http://www.cnki.net/kcms/detail/45.1206.G3.20160913.0950.022.html

Q178.1

A

1005-9164(2016)04-0293-06

廣西科學Guangxi Sciences 2016,23(4):293～298