为养护渔业资源和修复受损海岸带生态系统,人工鱼礁通常被投放至沿岸海域的海底,为海洋生物提供新的栖息地.于2022 年 5 月(投放后 10 个月)和 10 月(投放后 15 个月)调查了临海东矶人工鱼礁大型底栖动物群落,分析了不同礁龄间大型底栖动物种类组成、密度、生物量和群落结构的差异.两次调查共记录到 5 类 17 种大型底栖动物,优势种为猫爪牡蛎Talonostrea talonata和侧花海葵Anthopleura sp..礁体投放10 个月后大型底栖动物群落的平均密度和平均生物量分别为(3519±289)个/m2和(3657±273)g/m2,15 个月后平均密度和平均生物量分别为(10056±1858)个/m2和(8300±2045)g/m2,15 个月的密度和生物量均显著高于10 个月的(P＞0.05).不同礁龄间大型底栖动物群落结构具有显著性差异(Globe R=0.573,P=0.029),导致群落结构差异的物种主要是曲膝薮枝螅Obelia genicutata、侧花海葵、褐蚶Didimarca tenebricum、丽核螺Tritonoharpa leali、双纹须蚶Barbatia bistrigata和疣荔枝螺Thais clavigera.礁体投放 10 个月后和 15 个月后人工鱼礁附着猫爪牡蛎的平均密度分别为(2075±37)个/m2和(2194±397)个/m2,不同礁龄间没有显著性差异(P＞0.05).发现临海东矶人工鱼礁表面分布有低物种丰度和高密度的大型底栖动物群落,并发育成为以猫爪牡蛎为造礁种的人工牡蛎礁.

为评估人工鱼礁的生态修复效果和礁龄对大型底栖动物群落结构和功能性状的影响,本研究于2019年5月、8月和10月对莱州湾芙蓉岛海域2种不同礁龄的人工鱼礁区开展了调查.3个季度共鉴定出大型底栖动物120种,其中,对照区72种,短礁龄(投放时间为1年)礁区74种,长礁龄(投放时间为4-5年)礁区80种.哈氏和美虾为各区域的主要优势种.研究区域内大型底栖动物群落的生物量、丰度、Shan-non 多样性指数和Margalef丰富度指数均表现为长礁龄礁区＞短礁龄礁区＞对照区,其中,长礁龄礁区的生物量和丰度显著大于其他两个区域.鱼礁区和对照区大型底栖动物群落的功能性状组成和相对丰度存在差异,但各区域优势性状类型保持一致,分别为沉积食性、埋栖型、中等个体大小、中等寿命、高身体柔韧度和底内生活型.各区域大型底栖动物群落性状的差异主要表现在摄食、栖息方式、个体大小方面.鱼礁区中较小个体(1～3 cm)和悬浮物食性物种的相对丰度高于对照区,而肉食食性物种低于对照区,且随着礁龄的增加,这一效应更加明显.就功能多样性而言,鱼礁区显著高于对照区,就功能冗余而言,二者无显著差异.丰度/生物量比较曲线和海洋生物指数分析结果显示,该海域的底栖生境质量较好,鱼礁投放1年后,大型底栖动物群落受到轻微扰动,鱼礁投放4-5年后,大型底栖动物资源养护效果和底栖生境质量明显提高.

海洋生物礁是由具有造礁能力的海洋生物聚集而成的一种三维礁体结构,其形成改变了海底地貌、增加了不同尺度上的地形复杂性,为其他海洋生物提供了栖息地并维持了生物多样性.近年来,由于自然因素和人为因素影响,海洋生物礁受到了严重威胁,已成为海洋生态保护和修复领域的重要研究对象.综述了海洋生物礁的类型、生态功能及其生态修复的研究进展.根据形成海洋生物礁的优势造礁生物种类,将海洋生物礁分为海藻礁、海绵礁、刺胞动物礁、贝类礁和多毛类礁,其优势造礁生物分别是珊瑚藻和仙掌藻、钙质海绵和硅质海绵、造礁珊瑚、牡蛎、龙介虫.目前国内对海洋生物礁的全面了解相对较少,主要集中在珊瑚礁和牡蛎礁.海洋生物礁的生态功能主要有海岸防护、提供栖息地、净化水体、固碳作用和能量耦合等.全球变暖和海洋酸化等全球气候变化以及海洋污染、破坏性渔业捕捞、海岸工程、水产养殖和敌害生物等自然和人为因素对海洋生物礁构成了严重威胁.海洋生物礁的生态修复方法分为两类:在退化生物礁区投放造礁生物逐渐成礁,投放人工礁体补充造礁生物逐渐成礁.针对海洋生物礁保护和修复的需要,提出下一步应加强海洋造礁生物生态特征、海洋造礁生物种群丧失因素和海洋生物礁保护与修复基础理论等方面研究.

海洋酸化(Ocean acidification)为目前备受人们关注的全球性问题.因此为了能够客观地揭示海洋酸化的研究态势,研究采用文献计量分析(Bibliometric analysis)的方法,以海洋酸化概念提出后(2004年以后)ISI Web of Science期刊引文数据库中涉及到海洋酸化研究的所有文献为样本,对文献的增长趋势及期刊分布进行描述统计,并基于关键词的知识图谱及突变分析的方法探究海洋酸化的热点关注方向随时间的变动及研究前沿.描述统计表明:海洋酸化概念提出的这十多年来,涉及海洋酸化的研究文献数量呈现激增的态势,研究学科交叉明显,海洋酸化对珊瑚礁的影响是这十年来的重点研究领域.从基于关键词的知识图谱可以看到,在海洋酸化研究初期(2004-2009年),研究内容主要分为两个部分,一是海洋酸化对海洋生物(尤其是珊瑚礁生物及浮游植物)及生态系统的影响;二是对海洋酸化现象的认识;中期(2010-2015年),研究内容与初期相似,研究重点往海洋生物上倾斜,同时有新的热点研究区域和研究方向的出现;近期(2016年以后),海洋酸化对海洋生物影响的研究依旧占据着主流研究方向.对基于突变分析得到的当前(2018年2月)海洋酸化研究的热点关注的文献分析发现,当前海洋酸化的研究存在以下5个前沿方向:(1)在探究海洋酸化与生物的关系之时需结合多因子讨论;(2)探索生物在海洋酸化下的内在应对机制;(3)海洋酸化影响下的生物响应的综合评估及预测;(4)探索海洋酸化对海洋生态系统的影响;(5)对海洋酸化概念的挑战——海洋酸化形成原因的探索.

根据2017年9月和2018年9月对韭山列岛岩礁潮间带大型底栖生物的调查资料,分析了韭山列岛岩礁潮间带大型底栖动物的群落组成和结构特征,包括群落种类组成、丰度、生物量、优势种和功能性状等,并对大型底栖动物群落进行聚类和排序.本次调查共鉴定出大型底栖动物25种,其中软体动物18种,甲壳动物6种,刺胞动物1种.韭山列岛潮间带底栖生物平均生物量为1228.40 g·m-2,平均丰度676.00 ind·m-2,其中鳞笠藤壶(Tetraclita squamosa)为生物量的主要贡献种,其生物量占总生物量的42.39％;厚壳贻贝(Mytilus unguiculatus)、短滨螺(Littorina brevicula)、条纹隔贻贝(Mytilisepta virgata)和鳞笠藤壶是丰度的主要贡献者,占总丰度的59.96％.群落分析结果显示,不同站位的空间差异要远大于不同年份之间的时间差异.研究区域的大型底栖动物呈现明显的生物分带现象,可分为滨螺带和贻贝藤壶鼠尾藻带.与浙江其他岩礁潮间带相比,本研究的物种数量、丰度和生物量均处于较低水平.本研究可为保护区岛屿潮间带生态环境评估、海洋生物资源保护和进一步的科学研究提供基础数据.

三亚蜈支洲岛海洋牧场在针对珊瑚礁修复工作、热带海洋牧场建设等方面取得了不错的效果,但海洋牧场区域的营养结构仍需要长期的监测评估.于2020年7月海洋生物调查共采集52种主要消费者,以碳(δ13C)、氮(δ15N)稳定同位素技术为基础,首次构建三亚蜈支洲岛海洋牧场区域食物网并进行研究.结果表明:(1)主要消费者的δ13C值范围在-19.10‰—-12.74‰之间,平均值为(-16.99±1.52)‰;δ15N值范围为6.43‰-14.03‰,平均值(11.24±1.70)‰.单因素方差分析结果显示,不同类群之间碳氮稳定同位素均有显著性差异(P＜0.01).(2)大型海藻和底栖微藻对主要消费者的贡献率最大为41.50％,沉积有机物(SOM)和浮游植物也是消费者的重要碳源(贡献率分别为20.05％、19.97％),悬浮颗粒有机物(POM)对消费者的碳源贡献率最低,为18.48％.(3)三亚蜈支洲岛牧场区域主要消费者的营养级范围为1.53-3.76,主要消费者营养层次分布两端少,中间多.通过系统聚类分析发现,三亚蜈支洲岛牧场区域生态系统可以分为4种营养类群:第一类群主要由混合食性的底栖性鱼类以及头足类组成;第二类群主要是以底栖微藻为主,SOM为辅的虾蟹类构成;第三类群的食源以大型海藻为主,主要为肉食性鱼类;第四类群为SOM、底栖藻类食性的初级消费者(棘皮类和腹足类).(4)应用SIBER模型分析三亚蜈支洲岛牧场区域生态系统的营养结构指标,与邻近海域的研究结果比较发现,牧场区域生态系统的摄食来源多样性水平(CR)、营养级长度(NR)、生态位总空间(TA)和平均营养级多样性程度(CD)相对较高;且研究海域食物网的营养冗余程度(MNND、SDNND)偏高.研究构建了三亚蜈支洲岛海洋牧场生态系统食物网,为了解该生态系统营养结构提供了基础资料和参考数据.

"海洋生态系统工程师"是能够塑造栖息地并使其他海洋生物受益的海洋生物种类.海洋中的植物、动物和微生物中均存在为其他生物种类塑造栖息地的"海洋生态系统工程师",它们的生态作用是其发挥生态功能的基础.本文基于国内外相关文献,系统阐述了"海洋生态系统工程师"生态作用的相关研究进展,并对今后的主要研究方向和内容提出建议."海洋生态系统工程师"能够在特定的海洋环境中发挥积极作用,但一旦成为入侵种可能会对入侵海域产生负面影响;有些"海洋生态系统工程师"在发挥积极作用的同时也会在不同程度上带来负面影响.今后,应加强海洋生物床、海洋生物礁、海洋生物膜和复合生态系统工程等研究,有效利用"海洋生态系统工程师"的积极作用并防控其负面影响,实现对海洋的综合开发利用和保护.