劉婧美 劉春洋 韓業(yè)越 趙吉
摘 要:為了解天氣條件對北戴河近岸海域水母暴發(fā)的影響,記錄了2019—2021年北戴河氣溫及水母暴發(fā)期光照和降雨情況,結(jié)合水母暴發(fā)期的水母日捕撈量分析得出:氣溫是水母暴發(fā)重要的誘因,自然光照對水母暴發(fā)影響不顯著,降雨對海月水母(Aurelia aurita)和沙蜇(StomoloPhus meleagris)暴發(fā)影響不顯著,對白色霞水母(Cyanea nozakii)暴發(fā)影響顯著。
關(guān)鍵詞:天氣條件;北戴河;近岸海域;水母;暴發(fā)
水母暴發(fā)是指大量水母在同一時間和區(qū)域內(nèi)聚集的現(xiàn)象。自上個世紀90年代開始,水母在全球沿海地區(qū)暴發(fā)的范圍和頻率愈加增大,給海洋環(huán)境和生態(tài)平衡帶來負面影響,對海洋工程設(shè)施、漁業(yè)捕撈、海濱旅游和航海運輸?shù)确矫嬉苍斐闪擞绊懞推茐腫1],因此水母暴發(fā)已經(jīng)成為海洋生態(tài)學研究的熱點[2],對水母暴發(fā)的預(yù)警和防控已經(jīng)成為人們勢必要解決的問題。有研究認為,水母暴發(fā)的誘因可能有氣候變化、過度捕撈、富營養(yǎng)化、生物入侵、棲息地改變等[3],也有研究認為,水母生長繁殖受光照、氧氣、種群密度、餌料[4]、鹽度、酸堿度等方面的影響。有實驗表明,光照對水母的生長繁殖有影響[3-5],但對于在近岸海域中生活的水母,水中的光源主要為自然光,而關(guān)于自然光照條件對水母暴發(fā)的影響方面的研究至今仍是空白。另外,水母暴發(fā)期如遇連續(xù)降雨或強降雨,近岸海水水質(zhì)會受到短暫影響,如鹽度降低、pH值波動、營養(yǎng)物質(zhì)增加等,可能對水母的生長繁殖產(chǎn)生一定影響。
為了解天氣條件對北戴河近岸海域水母暴發(fā)的影響,本研究記錄了2019—2021年北戴河氣溫及水母暴發(fā)期光照和降雨情況,結(jié)合水母暴發(fā)期的水母日捕撈量加以分析,以期為探究水母暴發(fā)機理提供數(shù)據(jù)參考。
1 材料與方法
1.1 調(diào)查對象
北戴河海域常見水母暴發(fā)品種:海月水母(Aurelia aurita)、沙蜇(StomoloPhus meleagris)和白色霞水母(Cyanea nozakii)。
1.2 調(diào)查區(qū)域與時間
調(diào)查區(qū)域為北戴河近岸3海里固定海域,面積約6.30 km2。調(diào)查時間為2019年1月—2021年8月。
1.3 調(diào)查方法
在調(diào)查海域進行每周至少2次的日常巡視,當海面出現(xiàn)水母時巡視頻次調(diào)整為每日一次。當水母暴發(fā)期到來,即發(fā)現(xiàn)水母聚集區(qū)且密度≥10個/m3時,開始進行水母捕撈,捕撈時間為每天早晨06:00—08:00。采用大型油電混動捕撈船、小型電動捕撈艇和大型柴油動力捕撈船拖網(wǎng)捕撈,并記錄每種水母當日捕撈量。當水母暴發(fā)期結(jié)束,即連續(xù)三天單程航次捕撈水母個數(shù)≤10個時,終止捕撈。
記錄2019年1月—2021年8月氣溫及水母暴發(fā)期陰晴、降雨情況。
1.4 分析方法
1.4.1 氣溫對水母暴發(fā)的影響 根據(jù)水母當日捕撈量計算水母月捕撈比重,水母月捕撈比重(%)=當年此種水母當月捕撈量(kg)/當年此種水母捕撈總量(kg),水母月捕撈比重能夠反映某種水母在某年的暴發(fā)時間和相對暴發(fā)量。繪制三年來氣溫和水母月捕撈比重關(guān)系圖,分析氣溫與水母暴發(fā)的關(guān)系。
1.4.2 光照對水母暴發(fā)的影響 三年來水母暴發(fā)期海月水母、沙蜇和白色霞水母當日捕撈量按照自然光照強弱分為兩組數(shù)據(jù),晴朗天氣下水母捕撈量為強光照組,陰雨多云天氣下水母捕撈量為弱光照組,利用Excel對兩組數(shù)據(jù)進行單因子方差分析,控制變量為光照,觀測變量為當日水母捕撈量,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。通過方差分析,判斷光照對海月水母、沙蜇和白色霞水母捕撈量的影響。
1.4.3 降雨對水母暴發(fā)的影響 三年來水母暴發(fā)期海月水母、沙蜇和白色霞水母當日捕撈量按照是否降雨分為兩組數(shù)據(jù),即未降雨天當日水母捕撈量和降雨天當日水母捕撈量,利用Excel對兩組數(shù)據(jù)進行單因子方差分析,控制變量為降雨,觀測變量為水母捕撈量,顯著性判定方法同上。通過方差分析,判斷降雨對海月水母、沙蜇和白色霞水母捕撈量的影響。
2 結(jié)果與分析
2.1 氣溫對水母暴發(fā)的影響
2019—2021年月平均氣溫和北戴河近岸水母捕撈情況分析結(jié)果如圖1—圖3所示。
三種災(zāi)害性水母的暴發(fā)期集中在每年的7—8月份,即當?shù)貧鉁刈罡邥r期,其他月份未巡視捕撈到水母體,沙蜇僅在2019年有所捕撈,2020年和2021年均未捕撈到。海月水母暴發(fā)集中在7月份,沙蜇和白色霞水母暴發(fā)期在7—8月份,且8月份暴發(fā)量高于7月份。見圖1—圖3。
2019—2021年北戴河7月和8月平均氣溫差異不大,適宜的氣溫和穩(wěn)定的自然環(huán)境為水母暴發(fā)提供了溫床,三年來北戴河7月和8月氣溫情況見表1。
結(jié)合氣溫和水母暴發(fā)情況綜合分析,北戴河近岸海域水母暴發(fā)與當?shù)貧鉁孛芮邢嚓P(guān)。
2.2 光照對水母暴發(fā)的影響
? 2019—2021年,海月水母暴發(fā)期共72 d,其中強光照天氣27 d,弱光照天氣45 d;沙蜇暴發(fā)期共27 d,其中強光照天氣13 d,弱光照天氣14 d;白色霞水母暴發(fā)期共122 d,其中強光照天氣46 d,弱光照天氣76 d。經(jīng)過方差分析可得(見表2—表4),自然光照條件下強光照和弱光照對海月水母、沙蜇和白色霞水母暴發(fā)影響均不顯著(P>0.05)。
2.3 降雨對水母暴發(fā)的影響
2019—2021年,海月水母暴發(fā)期共72 d,其中未降雨天氣64 d,降雨天氣8 d;沙蜇暴發(fā)期共27 d,其中未降雨天氣23 d,降雨天氣4 d;白色霞水母暴發(fā)期共122 d,其中未降雨天氣107 d,降雨天氣15 d。經(jīng)過方差分析可得(見表5—表7),降雨對海月水母和沙蜇暴發(fā)影響不顯著(P>0.05),對白色霞水母暴發(fā)影響顯著(0.01
3 討論
3.1 氣溫對水母暴發(fā)的影響分析
北戴河地處中緯暖溫帶,屬半濕潤、季風型大陸性氣候,四季分明,受海洋的調(diào)節(jié),具有海洋型氣候特點。據(jù)調(diào)查,2019年1月—2021年8月北戴河月平均氣溫在-11~28 ℃之間,最高溫出現(xiàn)在盛夏季節(jié)7—8月份,月平均氣溫在19~28 ℃之間,北戴河近岸海域水深4~11 m,海水溫度基本由氣溫所決定,北戴河近岸海域海水高溫期為每年的7—8月,平均水溫在22~28 ℃,非常適宜水母生長繁殖。有研究表明,海水溫度是海洋環(huán)境中較大的變量參數(shù),特別對于暖溫帶氣候的北戴河而言,其分布的暖溫性水母更加容易隨海水的升溫而大量聚集旺發(fā)[3],因此,氣候升溫是該地區(qū)水母大量聚集引起暴發(fā)的直接誘因之一。有資料顯示,溫度升高能夠直接促進水母的生長代謝,促進性成熟[4]。海水溫度能夠直接影響水母的分布、數(shù)量和生殖速率,海水升溫能夠增加暖溫性水母的生物量,適宜的溫度還可以增加水母的食物,為水母聚集提供條件[3]。全球氣溫變暖使水溫升高,致使海月水母種群數(shù)量大增[6]。因此,氣候升溫引起海水升溫,對水母聚集暴發(fā)有積極作用。
3.2 光照對水母暴發(fā)的影響分析
大量在實驗室進行的關(guān)于光照對水母生長繁殖的影響研究表明:光照是水母聚集旺發(fā)的誘導因素,適宜的光照有利于促進水母的生殖生長,達到暴發(fā)的要求[3]。光照強度對白色霞水母無性繁殖的影響研究證明,光照能影響白色霞水母螅狀體的生長存活和攝食[7],適當?shù)墓庹障啾葟姽庹栈蛲耆珶o光更加適合白色霞水母螅狀體的生長[5]。光照對海月水母生長繁殖的研究證明,隨著光照強度的增加,海月水母螅狀體的存活時間變短[4],強光條件下海月水母螅狀體的出芽生殖有所減少[8],過強的光照會抑制海月水母的橫裂生殖[8-9],但是相對于完全無光照的黑暗條件環(huán)境,適當?shù)墓庹湛梢钥s短海月水母螅狀體橫裂生殖所需的時間,有利于海月水母的橫裂生殖[10]。可見,在水母類生態(tài)學研究中,光照是很重要的環(huán)境因子。
但是自然環(huán)境中一般不會有實驗室人工設(shè)定的較為極端的光照條件,而且水母有趨利避害的本能反應(yīng),因此研究水母暴發(fā)應(yīng)該結(jié)合自然環(huán)境和水母生物學特點。
3.3 降雨對水母暴發(fā)的影響分析
研究降雨對水母暴發(fā)的影響主要是考慮降雨為海水提供淡水,特別是連續(xù)降雨或強降雨可能對海水環(huán)境造成短暫的影響:一是大量淡水注入海中使海水鹽度降低;二是降雨使海水pH值產(chǎn)生波動;三是降雨會增加海水營養(yǎng)物質(zhì),為水母提供餌料。海水環(huán)境的變化會對水母生長、繁殖和攝食造成一定的影響,從而影響水母的數(shù)量。
分析結(jié)果表明,降雨對北戴河海域海月水母和沙蜇暴發(fā)影響不顯著,對白色霞水母暴發(fā)影響顯著。近幾年北戴河海域白色霞水母數(shù)量逐漸增多,已經(jīng)成為水母暴發(fā)的主要品種之一,白色霞水母食性雜,多種游泳動物幼體和浮游生物都可為其食用[7],技術(shù)人員發(fā)現(xiàn),白色霞水母還捕食其他種類水母。降雨為海洋其他海洋生物提供營養(yǎng)的同時,更為白色霞水母提供了豐富的食物來源。另外,白色霞水母適應(yīng)能力強,降雨引起的海水鹽度降低、pH值波動等海洋環(huán)境的改變可能不會對白色霞水母造成明顯影響,但是會對白色霞水母捕食的一些海洋生物造成不適或死亡,從而使白色霞水母的捕食更加容易,其繁殖能力強,生長速度極快,豐富的餌料資源無疑為其暴發(fā)提供了適宜條件。白色霞水母生長過程中會分泌毒素,對海洋漁業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害[5],建議當?shù)赜嘘P(guān)部門在7—8月份強降雨前做好白色霞水母暴發(fā)防控預(yù)警工作。
4 結(jié)論
經(jīng)過對2019—2021年北戴河近岸海域水母暴發(fā)情況和天氣情況綜合分析,得出氣溫是該海域水母暴發(fā)重要的誘因,而自然光照條件下強光照和弱光照對水母暴發(fā)影響不顯著,降雨對海月水母和沙蜇暴發(fā)影響不顯著,但對白色霞水母暴發(fā)影響顯著。
近些年來,水母暴發(fā)現(xiàn)象愈發(fā)嚴重,給海洋生態(tài)環(huán)境和人類活動帶來了嚴重的危害[1],為探究水母暴發(fā)的誘因,提出水母防控對策,研究者開展了水母生態(tài)學、生長繁殖及水母暴發(fā)影響因素等方面的研究[2],但是在自然環(huán)境中開展長期的水母跟蹤調(diào)查和監(jiān)測捕撈不僅難度大,而且成本高,因此,對水母的研究大多在實驗室中進行,往往存在人工設(shè)定的因素水平與實際環(huán)境偏離或特殊因素無法模擬等弊端,所以研究數(shù)據(jù)仍不能明確解釋水母暴發(fā)誘因。水母暴發(fā)是一個綜合性極高的研究課題,與海水水文水質(zhì)、海洋生態(tài)結(jié)構(gòu)、天氣條件、氣候變化及人類活動影響等因素有關(guān),因此,破解水母暴發(fā)的誘因應(yīng)該在水母生態(tài)學研究的基礎(chǔ)上結(jié)合自然環(huán)境,建立水母與環(huán)境長效監(jiān)測機制,形成數(shù)據(jù)鏈,從多角度綜合分析水母暴發(fā)的影響因素,進而逐步控制水母暴發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生。
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(收稿日期:2021-09-26;修回日期:2021-12-13)