大型水母幼体阶段的生物控制研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:shangdianxitongguanl
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近年来水母暴发问题在全球范围内频繁出现,对滨海旅游业、渔业、沿岸工业和海洋生态系统都造成了负面影响,引起广泛关注。水母暴发受到理化环境和生物环境的综合控制,前人对理化环境的研究较多,而对生物环境的研究相对较少。钵水母纲水母生活史比较复杂,具有典型的世代交替特性,包含有性的浮游型水母体阶段和无性的底栖水螅体阶段,碟状体是两种世代进行交替的转换环节,水螅体阶段和碟状体阶段统称为幼体阶段。水螅体的数量及其通过横裂生殖释放的碟状体数量对水母体的种群数量具有决定性作用,因此水母的幼体阶段是理解水母种群动力学的关键环节。为全面评估水母暴发的生物控制因子,需要综合研究不同种水母不同生活史阶段的相互影响以及其他生物对水母不同生活史阶段的影响,涉及以下几个方面的研究内容:不同种水母不同生活史阶段的种间捕食与被捕食关系,其他底栖生物与底栖水螅体的竞争和捕食关系,其他生物与碟状体的竞争和捕食关系,以及其他生物与浮游水母体的竞争和捕食关系等。本研究针对不同种水母水螅体阶段的捕食与被捕食关系开展了较系统的研究,初步查明了中国近海大型水母水螅体的主要捕食者并测定其捕食率,初步发现了其他生物对海月水母碟状体的捕食作用,主要结果如下:以中国近海十分常见的三种大型水母沙海蜇(Nemopilema nomurai)、海月水母(Aurelia coerulea)和海蜇(Rhopilema esculentum)的水螅体为研究对象,对这几种水母水螅体的种间捕食与被捕食关系进行了研究。海月水母的水螅体群落在沿岸地区被广泛发现,而沙海蜇和海蜇的水螅体栖息地却仍未可知,这个问题也是国际水母研究中普遍存在的问题,或者说是世界难题——很多大型水母的水螅体在自然环境中很难找到,个体小、受到扰动就会剧烈收缩应该是造成这种状况的主要因素。从生态位的角度来看,三种水母在中国近海存在空间和时间上的重叠,为评估三种常见大型水母水螅体的空间分布模式,通过人工繁殖的方式,按照水螅体附着先后顺序的不同和身体大小的差别对三者的捕食与被捕食关系进行了研究。结果发现,海月水母的水螅体能够捕食沙海蛰的水螅体和比自己身体小的海蜇水螅体;先前已经附着的海蜇水螅体能够捕食后来附着的、比自身个体小的沙海蜇水螅体。依据上述实验结果,我们可以推测在海月水母水螅体的栖息地,沙海蜇水螅体很难得到大的发展,这使我们对于在近海海月水母分布区难以发现沙海蛰水螅体的现象获得了生物控制方面的证据。由于海月水母水螅体分布在20 m水深以浅的自然海域,因此我们推测沙海蜇水螅体群落可能存在于水深大于20 m的海域,今后搜寻沙海蜇水螅体时应该对20 m以深的海域进行侦查,也有待研发更为先进的水螅体探测设备和方法。沙海蜇水母体分布在水深20米以深的海域,这可能与其水螅体分布深度是一致的。海月水母水螅体对其他种水母水螅体侵略性的捕食作用,对其他种类的水母的暴发能够产生控制作用。水螅体的数量受到其他生物捕食作用的影响,而且前人的原位模拟实验结果表明,不同种水母水螅体暴露在相同的底栖动物群落时,存活率呈现不同的变化趋势。为查明对底栖水螅体有捕食作用的关键捕食者,并评估捕食者对不同种水母水螅体捕食率的差异,利用不同的采样方法,收集到中国近海39种不同的底栖动物,开展了对沙海蜇、海蜇和海月水母水螅体的捕食测试实验,并测定了捕食者对这三种水母水螅体的捕食率。结果表明,有7种底栖动物能够直接捕食或者摄食水螅体,包括3种软体动物海牛类扁脊突海牛(Okenia plana)、蓝无壳侧鳃(Pleurbranchaea novaezealandiae Cheeseman)和网纹多彩海牛(Chromodoris tinctoria),以及四种海葵,中华近丽海葵(Paracalliactis sinica)、多孔美丽海葵(Calliactis japonica)、不定侧花海葵(Anthopleura incerta)和绿侧花海葵(Authopleura midori)。这些生物对三种水母水螅体都有捕食作用,但是捕食效率不同,捕食率与捕食者的体长正相关。水母水螅体在以海牛类和海葵类为优势种的海区存在的可能性很小,在以甲壳类、棘皮动物和腹足纲螺类等其他种类为优势种的海区存在的可能性较大,这为了解底栖生物种类和数量变动与水母暴发之间的关系提供了有力证据,也为水母防控策略的制定提供了科学依据。水母水螅体的种群数量受到底栖动物群落的下行生物控制作用,这种控制作用强度与不同海域底栖动物的群落结构特征关系密切。水母碟状体是无性世代与有性世代进行交替的转换环节,是水母幼体的一个非常重要的阶段。前人的研究表明新释放的碟状体会沉入海洋底层优先与底栖动物群落接触,室内观察实验也表明新释放的碟状体生命体征较弱并会沉入底层;另一方面,前人的野外实验表明水螅体横裂释放的碟状体的死亡率极其高,而碟状体高死亡率的原因尚不明确。本研究以海月水母碟状体为材料,初步探究了底栖动物对其的捕食作用。实验结果发现,双斑蟳(Charybdis bimaculata)、显著琼娜蟹(Jonas distincta)、虻鲉(Erisphex pottii)和中华近丽海葵(Paracalliactis sinica)能够大量捕食海月水母的碟状体,其捕食率与捕食者的体长呈显著线性正相关。这表明生活在近海底的动物对水母碟状体的下行生物控制作用可能是导致碟状体高死亡率的重要生物因子。近年来中国近海底栖动物群落呈现衰退的趋势,这可能降低了底栖动物群落对水母碟状体的下行生物控制作用,为水母的暴发提供了有利条件。逐步恢复底栖动物群落,可对控制水母暴发起到积极作用。水母体的数量受到渔业生物竞争和捕食作用的综合影响,评估水母数量变化与渔业生物之间的相互关系,需要分别对水母数量变化特征以及渔业生物的群落结构特征进行分析。以长江口及其邻近海域为例,分析了2015年夏季长江口及其邻近海域渔业生物的种类组成、优势种、群落结构和多样性特征。过去的研究发现鲳鱼、绿鳍马面鲀、丝背细鳞鲀、赤鲷、大马哈鱼等是水母的重要捕食者,接下来的分析研究中还需深入挖掘这些关键渔业生物种类、种群数量、时空分布上的变化与水母种群数量变化特征之间的关系。
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