文昌鱼分布与海水环境因子关系初探

张春艳，王 刚，张海峰，江田田

(1.河北省海洋地质资源调查中心，河北 秦皇岛 066000；
2.河北省海洋岸线生态修复与智慧海洋监测工程研究中心，河北 秦皇岛 066000)

文昌鱼(学名：Branchiostoma)是文昌鱼科文昌鱼属动物的总称，是无脊椎动物进化至脊椎动物的过渡类型，也是研究脊索动物演化和系统发育的优良科学实验材料，被称为研究生物进化的“活化石”，具重要的科学研究价值，是国家二级野生保护动物。青岛文昌鱼是厦门文昌鱼的一个变种，是渤海海域唯一的一种文昌鱼，主要分布在秦皇岛市、烟台市、青岛市胶州湾及大公岛近岸海域[1]。

为有效对文昌鱼加以保护，Focardi等人在意大利的开普拉亚岛开展了文昌鱼栖息环境调查分析，并定性分析了文昌鱼种类和数量的变化与栖息环境的关系[2]。Silva等人对巴西瓜纳巴拉湾的文昌鱼种群结构开展调查，分析了文昌鱼的丰度与栖息环境的粗砂含量的关系，以及文昌鱼丰度的季节性变化规律[3]。Vergara等开展了智利科罗索港的文昌鱼种群数量调查，分析了文昌鱼空间分布情况[4]。马明辉、周秋麟、汪伟洋等人开展了文昌鱼分布情况与栖息地底质结构的关系[5-12]。陈丙温等人开展了底质细化对文昌鱼栖息地大型底栖动物群落的影响[13]。郭兴然等人对河北昌黎海域大型底栖动物群落特征及青岛文昌鱼资源现状进行了分析[14]。武玉强、陈学豪、张孝杰等利用人工实验法研究了非离子氨对文昌鱼的急性毒性影响[15]。白秀娟、卢伙胜、刘晓彬等采用实验法研究了盐度、pH胁迫对茂名海域文昌鱼磷酸酶活性的影响[16]。但是，关于文昌鱼栖息密度、生物量和海水环境理化特征的关系研究较少。

本文研究区域位于昌黎黄金海岸国家级自然保护区内。昌黎黄金海岸自然保护区是1990年国务院首批批准的五个国家级海洋类型自然保护区之一，位于河北省秦皇岛市北戴河新区南部沿海，北起金沙湾沙雕大世界，南至滦河口，东临渤海，西与团林、刘台庄和茹荷三镇接壤，地理坐标介于39°25′20.99″N～39°37′50.81″N、119°11′37.80″E～119°37′9.21″E之间，总面积336.21 km2。其中，陆域面积95.56 km2，海域面积240.65 km2。研究区域位于自然保护区内，人为活动影响较小，是研究海洋环境理化性质对文昌鱼栖息密度和生物量的影响的较理想区域。

1.1 调查站位和调查时段

调查站位位于昌黎黄金海岸国家级自然保护区海域缓冲区和海域核心区及七里海潟湖海域，共布设16个站位(见图1)，调查时段为2021年5月和8月。2017年至2020年5月和8月数据使用历史监测数据。

1.2 样品采集与测定

水质采样按照《近岸海域环境监测技术规范 第三部分 近岸海域水质监测》(HJ 442.3-2020)[17]要求，进行海水样品采集与分析。当监测站位水深小于10米时，只采集表层水样，采集0.1～1 m水层水样；
水深在10～25 m时，采集表层和底层水样，表层采集0.1～1 m水层水样，底层采集离海底1～2 m范围水层水样；
因本文研究文昌鱼和水质的关系，当水深大于10 m时，利用底层水样数据进行分析。检测项目为水温、pH、溶解氧、盐度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、硅酸盐、活性磷酸盐、化学需氧量(CODMn)。

图1 站位分布图

文昌鱼采样按照《近岸海域环境监测技术规范 第六部分近岸海域生物监测》(HJ442.6-2020)[18]要求，用抓斗式取泥器取样，使用0.05 mm孔径筛网冲洗，并用体积分数为75%乙醇固定，按照《海洋监测规范 第7部分：近海污染生态调查和生物监测》(GB 17378.7-2007)要求进行称重、计数、测量。监测指标为文昌鱼种群数量、生物量。

2.1 水环境

(1)pH、盐度

根据调查及历史数据分析，研究区域2017年至2021年pH、盐度变化情况见图2，pH年均变化范围为7.7～8.1，盐度年均变化范围为30.7～31.6，pH和盐度年均变化范围不大。

图2 2017～2021年研究区域pH、盐度变化情况

(2)溶解氧和化学需氧量

研究区域2017年至2021年溶解氧和化学需氧量年均浓度变化情况见图3，溶解氧年均浓度变化范围为7.2～8.0 mg/L，化学需氧量年均浓度变化范围为0.78～1.36 mg/L，符合《海水水质标准》(GB3097-1997)中第一类水质标准要求。

图3 2017～2021年研究区域溶解氧和化学需氧量年均浓度变化情况

(3)营养盐

研究区域2017年至2021年营养盐年均浓度变化情况见图4，硅酸盐-硅年均浓度变化范围为0.187～0.639 μg/L，亚硝酸盐-氮年均浓度变化范围为0.002～0.006 μg/L，氨-氮年均浓度变化范围为0.003～0.009 μg/L，硝酸盐-氮年均浓度变化范围为0.016～0.100 μg/L，无机氮年均浓度变化范围为0.060～0.189 μg/L，符合《海水水质标准》(GB3097-1997)中第一类水质标准要求；
活性磷酸盐年均浓度变化范围为0.002～0.022 μg/L，2018年和2019年平均活性磷酸年均浓度呈上升趋势，超过《海水水质标准》(GB3097-1997)中第一类水质标准要求，满足第二类水质标准要求。

图4 2017～2021年研究区域营养盐年均浓度变化情况

2.2 文昌鱼生物量及栖息密度

2017年至2021年保护区内文昌鱼种群结构调查结果(见图5)显示，文昌鱼平均栖息密度变化范围为31～158 ind/m2，平均生物量变化范围为1.39～10.73 g/m2，近五年来，2019年文昌鱼栖息密度和生物量最高，2021年文昌鱼栖息密度和生物量较2020年均有所下降。

图5 2017～2021年研究区域文昌鱼栖息密度及生物量变化情况

监测站位中溶解氧、化学需氧量、无机氮年均浓度符合第一类海水水质标准要求，活性磷酸盐2018年和2019年平均年均浓度呈上升趋势，超过第一类海水水质要求，满足第二类水质标准要求，而2019年和2020年文昌鱼栖息密度和生物量却相对较高，文昌鱼栖息密度和生物量与海水环境因子的相关性有待进一步研究。

3.3 文昌鱼分布与海水环境因子关系研究

相关分析是探究数据间关系一种统计学方法。利用SPSS统计分析软件，分别分析2017年至2021年文昌鱼栖息密度、生物量和海水环境因子的相关性。因样本数量n=95，小于2000，属于小样本，因此采用Spearman相关分析，采用夏皮洛-威尔克(S-W)正态性检验。Spearman相关分析结果见表1。

表1 Spearman相关分析结果

由上表可知，文昌鱼栖息密度、生物量和pH相关性为-0.221和-0.286，相关性绝对值在0.2～0.4之间(P<0.05)，呈负的弱相关性；
文昌鱼栖息密度、生物量和氨氮、硅酸盐浓度的相关性在0.2～0.4之间(P<0.05)，呈弱相关性，文昌鱼栖息密度、生物量和盐度、水温、溶解氧、化学需氧量、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐浓度的相关系数在-0.2～0.2之间，呈极弱相关或者无相关性。

(1)本文研究文昌鱼的栖息密度和生物量与海水环境相关性，研究数据来源于国家级自然保护区的调查数据。研究区域受人类活动影响较小，因此，区域选择较合理。

(2)本文研究发现文昌鱼的栖息密度和生物量与营养盐氨氮和硅酸盐呈弱相关性，这对于后期保护文昌鱼栖息环境，以及制定基于营养盐总量控制海洋生态环境保护制度具有重要意义。

(3)本文研究发现文昌鱼的栖息密度和生物量与海水pH呈负的弱相关性，下一步可根据实验结果进一步探索文昌鱼分布和海水pH值范围的相关关系，研究海洋酸度变化对文昌鱼的影响。