【摘 要】
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珊瑚礁作为世界上生物多样性最丰富的生态系统之一,其不仅具有丰富的渔业资源,还可以为世界各地珊瑚礁附近地区的旅游业发展和海岸线保护提供生态系统服务。近年来受气候变化和人类活动的双重压力影响,全球范围内的珊瑚礁出现大规模的衰退。中国南海地处世界最高生物多样性的“珊瑚金三角”区域的北缘,珊瑚礁海域分布面积广阔,具有丰富的珊瑚礁生物资源。近年来,在海水升温、海洋酸化及捕捞等多种各种因素的影响下,使得南海部
【基金项目】
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广东省重点领域研发计划项目(2020B1111030001); 国家重点研发计划课题(2018YFC1406502); 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项(GML2019ZD0605);
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珊瑚礁作为世界上生物多样性最丰富的生态系统之一,其不仅具有丰富的渔业资源,还可以为世界各地珊瑚礁附近地区的旅游业发展和海岸线保护提供生态系统服务。近年来受气候变化和人类活动的双重压力影响,全球范围内的珊瑚礁出现大规模的衰退。中国南海地处世界最高生物多样性的“珊瑚金三角”区域的北缘,珊瑚礁海域分布面积广阔,具有丰富的珊瑚礁生物资源。近年来,在海水升温、海洋酸化及捕捞等多种各种因素的影响下,使得南海部分珊瑚礁出现珊瑚白化、珊瑚覆盖度下降和生物资源衰退等现象,亟需加强生态修复和管理。生态承载力(Carrying Capacity,CC)评估是开展生物资源增殖放流,维持珊瑚礁生态系统健康的基础和前提。生态承载力概念在生态学领域中应用广泛且历史悠久,其内部的影响因素复杂多样,相关的评价方法仍然处于探索改进阶段,根据不同角度以及针对不同对象而开发的定量评估方法正在不断地发展和改进。如何选择适宜的生态承载力评估方法,是确保未来珊瑚礁渔业的可持续发展以及为其制定合理、有效的管理策略的重要前提。本文以南海七连屿珊瑚礁生态系统作为研究对象,利用Ecopath with Ecosim(Ew E)软件构建七连屿珊瑚礁生态系统Ecopath模型,运用多种方法对模型进行平衡前检验、平衡调整和敏感性分析以保证模型的精确度和敏感性。在此基础上,在生态系统层面上量化分析七连屿珊瑚礁生态系统的营养结构、能流特点以及总体特征,模拟捕捞活动对各营养级生物量的影响,并评估了该生态系统中部分种群和群落的生态承载力,主要结果如下:(1)七连屿珊瑚礁生态系统Ecopath模型的构建。基于生态学原理和热力学守恒原则,构建包括21个生物功能组的热带珊瑚礁生态系统Ecopath模型,采用基于Link提出的PERBAL经验方法对Ecopath模型的输入参数进行平衡前检验;对平衡前检验之后的Ecopath模型根据一系列逻辑约束进行迭代调整以达到生态学和热力学理论上的平衡状态;敏感性分析显示在一定条件下,模型输出参数对于输入参数的平均响应幅度最大可达90.94%;模型Pedigree指数为0.33,显示模型具有一定的可信度。(2)七连屿珊瑚礁生态系统的能量流动特征及系统评价。Ecopath模型结果表明,七连屿珊瑚礁生态系统中各功能组的营养级(Trophic level,TL)在1.00~3.85之间,生态系统的总传递效率为12.15%,生态系统中来自初级生产者和碎屑的能量流动分别占系统总能流的56%和44%;生态位分析显示甲壳类和棘皮动物之间存在较高的生态位重叠指数(Niche overlap index);混合营养效应(Mixed trophic impact,MTI)分析显示捕捞活动对于珊瑚礁生态系统内中型肉食性鱼类和大型肉食性鱼类具有显著的消极效应;高营养级的中型肉食性鱼类以及低营养级的甲壳类和珊瑚均具有较高的关键度(Keystone,KS),显示七连屿珊瑚礁生态系统可能在某种程度上同时受上行控制和下行控制。此外,生态系统的总初级生产量/总呼吸量为2.69,总初级生产量/总生物量为21.23,系统连接指数(Connectance Index,CI)和系统杂食指数(System Omnivory Index,SOI)分别为0.35和0.22,而Finn循环指数和Finn平均路径长度分别为3.99和2.53,这些描述生态系统总体特征的指标参数共同表明七连屿珊瑚礁生态系统处于稳定性较差的未成熟状态。(3)七连屿珊瑚礁生态系统的生态承载力分析。Eco Troph模型模拟显示,捕捞压力的增大对营养级高于2.6的功能组的生物量具有明显削减作用,对七连屿珊瑚礁生态系统中高营养级生物的过度捕捞将会使生态系统承受更多的负面效应。针对珊瑚礁中具有生态和经济价值的礁栖性种群的生态承载力进行评估和分析,结果显示双壳类和珊瑚的最大生态承载力分别为667.25 t/km~2和185.22 t/km~2,证实低营养级的底栖无脊椎动物占据潜在的增殖优势;对七连屿珊瑚礁生态系统中不同珊瑚礁生物群落增殖模式的模拟分析显示,珊瑚礁鱼类群落的增殖潜力明显受到来自珊瑚礁底栖无脊椎动物群落的严重限制。
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