基质类型对牡蛎附着、生长、种群建立及礁体发育的影响

摘要

牡蛎礁被喻为温带地区的“珊瑚礁”，在净化水体、提供鱼类生境以及维持生物多样性等方面均具有重要的生态功能。由于自然灾害和人为因素的影响，其存在面积逐渐减少。当前，牡蛎礁恢复成为养护近岸渔业资源以及修复近岸水域生态系统的重要手段之一。成功和可持续的牡蛎礁修复依赖于合适的基质材料，其既要容易获得并且能促进牡蛎的长期繁殖和生长。牡蛎礁恢复中最常用的基质是牡蛎壳，但其资源量不足限制着牡蛎礁恢复工程的大规模实施，因此筛选适合于牡蛎附着生长的替代基质成为牡蛎礁恢复中迫切需要解决的关键技术之一。野外观测和室内实验均发现，含钙基质对牡蛎幼体附着具有明显的诱导效应。但目前学术界仍不清楚钙元素对牡蛎幼体附着的诱导机制，以及不同钙赋存形态对牡蛎幼体附着的诱导效果是否存在显著差异？是否基质钙含量越高，牡蛎幼体附着的诱导效果越好？是否存在诱导效应的阀值？对此，本研究通过下列3个实验检验了这些假设。
　　实验1:基质中钙赋存形态对太平洋牡蛎幼虫附着的诱导效应.
　　为探讨基质中钙赋存形态对牡蛎幼虫附着的诱导效应,本研究设计3因子随机区组实验,检验实验基质钙含量、钙赋存形态及海水中牡蛎幼虫丰度对基质上太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)稚贝附着效果(密度和壳高)的影响。结果表明,在3个因子中,实验基质钙含量对附着稚贝密度和壳高的影响不显著,而其它2个因子(钙赋存形态和海水中牡蛎幼虫丰度)均显著影响着基质上附着牡蛎稚贝的密度和壳高。在相同的牡蛎浮游幼虫丰度下,3种钙形态基质对牡蛎幼虫附着的诱导能力大小顺序为:有机钙>碳酸钙=硫酸钙;壳高的结果却恰恰相反。在同样的钙形态基质中,高牡蛎幼虫丰度下牡蛎稚贝附着量均显著高于低幼虫丰度的处理组。
　　实验2:基质中碳酸钙含量对太平洋牡蛎幼虫附着的诱导效应
　　为探讨基质中钙含量对牡蛎幼虫附着的诱导效应，本研究设计2因子随机区组实验，检验基质碳酸钙含量（4个处理水平：5％、20%、40%和60%）和海水中牡蛎幼虫丰度（低处理组：1 ind/mL,高处理组：7-8 ind/mL）对实验基质上太平洋牡蛎稚贝附着效果（密度和壳高）的影响。结果表明：钙含量和海水中牡蛎幼虫丰度均显著影响实验基质上附着牡蛎稚贝的密度，钙含量对附着稚贝壳高的影响不显著，幼虫丰度显著影响附着稚贝的壳高；在相同牡蛎浮游幼虫丰度下，20%碳酸钙处理组对牡蛎幼虫附着的诱导能力最大，显著高于60%处理组，5%和40%处理组的诱导能力介于中间；在碳酸钙含量相同情况下，高牡蛎幼虫丰度处理组中实验基质上牡蛎稚贝附着量显著高于低幼虫丰度处理组，而平均壳高却表现为高幼虫丰度处理组<低幼虫丰度处理组。
　　实验3：基质类型对牡蛎礁构建效果的影响
　　牡蛎礁的成功修复依赖于合适的基质材料，其既要易得又要能促进牡蛎的长期繁殖和生长。目前，中国正在加强牡蛎礁的修复，但很少有信息可以指导在当地条件下与生态相关的时间尺度的可持续实践。本研究检查四种类型基质（牡蛎壳，蛤壳，石灰石和粘土砖）对中国象山港熊本牡蛎（Crassostrea sikamea）和相关大型底栖动物在3年期间种群数量统计的影响。在前两年，与石灰石和粘土砖相比，牡蛎壳和蛤壳具有相似的高牡蛎繁殖量和丰度。然而，在3年后，所有类型基质最终均具有相似的牡蛎丰度和尺寸。关于基质的结构复杂性（重量和体积）存在类似的趋势，并且在实验开始时的任何差异到最后不再显现；礁体培育的所有阶段，四种类型基质中定栖的大型底栖生物的丰度和群落结构没有差异。这些结果表明，在中国，不同类型的基质可用于超过2年时限项目的牡蛎礁修复。随着结构复杂性和大型动物群落活力的增加，这些修复的礁体预期可以支持牡蛎群体的生存和自我维持。在中国使用熊本牡蛎进行礁体修复的实践者利用当地材料作为牡蛎附着基质，并期待在牡蛎充分繁殖和捕食、沉降等其他影响因子低的情况下取得成功。
　　研究结果对于牡蛎礁恢复中替代基质材料的筛选及牡蛎养殖均具有重要的理论和现实意义，从而为牡蛎礁恢复工程的设计与实施提供理论依据。

目录

声明

引言

1. 牡蛎礁的生态功能

1.1水体净化功能

1.2 栖息地功能

1.3 能量耦合功能

2. 牡蛎礁恢复研究进展

2.1 国外研究进展

2.2 国内研究进展

3. 本文研究目的和意义

3.1 主要技术路线

3.2 研究目的和意义

第一章 基质中钙赋存形态对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)幼虫附着的诱导效应

1.1 材料和方法

1.1.1 实验材料

1.1.2 实验设计

1.1.3 实验方法

1.1.4 数据处理

1.2 结果

1.2.1三因子对附着牡蛎稚贝密度和壳高的影响

1.2.2 钙赋存形态及浮游幼虫丰度对附着稚贝密度的影响

1.2.3 钙赋存形态及浮游幼虫丰度对附着稚贝壳高的影响

1.3 讨论

1.3.1 钙含量对牡蛎幼虫附着的诱导效应

1.3.2 钙赋存形态对牡蛎幼虫附着的诱导效应

1.3.3 牡蛎稚贝附着量与其壳高之间的关系

1.3.5 小结

第二章 基质中碳酸钙含量对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)幼虫附着的诱导效应

2.1 材料和方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验设计

2.1.3 实验方法

2.1.4 数据处理

2.2 结果

2.2.1 碳酸钙含量及浮游幼虫丰度对附着稚贝密度的影响

2.2.2 碳酸钙含量及浮游幼虫丰度对附着稚贝壳高的影响

2.3 讨论

2.3.1基质中碳酸钙含量对牡蛎幼虫附着及生长的影响

2.3.2 幼虫丰度对牡蛎稚贝附着及生长的影响

2.3.3 小结

第三章 基质类型对牡蛎礁发育的影响

3.1 材料和方法

3.1.1 基质类型

3.1.2 实验设计

3.1.3 数据分析

3.2 实验结果

3.2.1 基质的物理性质

3.2.2 牡蛎种群指标

3.2.3 大型底栖动物生物群

3.3 讨论

3.3.1 基质类型对牡蛎附着和繁殖的影响

3.3.2 基质类型对牡蛎生长，生存和种群建立的影响

3.3.3 基质类型对牡蛎礁功能的影响

3.3.4 礁体修复启示

第四章 总结和展望

4.1 研究总结

4.2 展望

参考文献

致谢

攻读攻读硕士学位期间发表的学术论文