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东海六个国家级海洋保护区鱼类多样性和连通性
姜熠辉, 刘岳, 曾旭, 林喆滢, 王楠, 彭吉豪, 曹玲, 曾聪
生物多样性    2024, 32 (6): 24128-.   DOI: 10.17520/biods.2024128
摘要   (706 HTML37 PDF(pc) (1130KB)(807)  

全球气候变化和人类活动影响对沿海生态系统造成了巨大压力, 而建立海洋保护区网络被认为是应对这双重压力的重要手段。为了保护东海丰富的生物资源, 我国自20世纪末已建立了多个保护区, 但目前生物多样性以及连通性的研究不足以有效支撑东海生物多样性保护与可持续发展。为此, 本研究选取了东海城洲岛国家级海洋公园(城洲岛)、深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区(深沪湾)、湄洲岛国家级海洋公园(湄洲岛)、平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园(平潭岛)、洞头国家级海洋公园(洞头岛)和玉环国家级海洋公园(玉环) 6个国家级海洋保护区, 在保护区内近岸海域采集不同季节的eDNA样品并测量水环境参数, 通过对鱼类群落组成分析预测保护区间的生物多样性及其潜在连通性。在采集到的71个样品中, 共获得了5,069,193条序列, 包括46,309个分子操作分类单元(molecular operational taxonomic units, MOTUs), 其中保护区内共享MOTUs的丰度占比基本都超过40%。虽然不同保护区间环境参数存在显著差异, 但是生物多样性指数和群落组成差异性检验显示不同保护区间鱼类组成不存在显著差异(P > 0.05), 仅存在季节差异。高占比的共享MOTUs以及无显著空间分化的群落组成可能意味着这些保护区间存在较强的连通性, 具备建立海洋保护区网络的潜力。对保护区生态网络结构的进一步分析表明, 不同保护区的生态网络存在差异, 洞头岛、玉环、深沪湾保护区的网络结构较为稳健, 而湄洲岛和平潭岛保护区则相反, 这表明不同保护区的保护效果存在一定差异, 这可能与保护区的面积和管理有关。本研究不仅为东海近岸群落连通性研究提供了参考, 同时也为东海保护区的管理和建设提供直接支撑。


海洋保护区
MPA
所在地
Location
建立时间
Establishment time
主要保护对象
Main objects of protection
面积
Area (km2)
保护区类型
MPA type
城洲岛国家级海洋公园Chengzhou Island National Marine Park 福建省漳州市
Zhangzhou City, Fujian Province
2012.12 海岛生态系统 Island ecosystems 3.03 特别保护区 Special protection area
深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区 Shenhu Bay National Nature Reserve 福建省泉州市
Quanzhou City, Fujian Province
1992.10 海洋自然遗迹和非生物资源; 海底古森林遗迹、古牡蛎礁遗迹 Marine natural remains and non- living resources; Remains of ancient forests on the seabed and ancient oyster reefs 31.00 自然保护区 Nature reserve
湄洲岛国家级海洋公园Meizhou Island National Marine Park 福建省莆田市
Putian City, Fujian Province
2012.12 海岛生态系统及砂质岸线 Island ecosystems and sandy shorelines 69.11 特别保护区 Special protection area
平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园 Haitan Bay National Marine Park in Pingtan 福建省福州市
Fuzhou City, Fujian Province
2016.08 滨海沙滩、海岸景观、海域生境、仙女蛤种质资源 Coastal beaches and landscapes, marine habitats, Callista chinensis germplasm resources 34.90 特别保护区 Special protection area
洞头国家级海洋公园 Dongtou National Marine Park 浙江省温州市
Wenzhou City, Zhejiang Province
2012.12 海洋公园/典型海岛生态系统, 海洋景观、生物资源、鸟类资源 Marine park/typical island ecosystem, marine landscape, biological resources, bird resources 311.04 特别保护区 Special protection area
玉环国家级海洋公园 Yuhuan National Marine Park 浙江省台州市
Taizhou City, Zhejiang Province
2016.12 鱼类、贝类和大型藻类、红树林群落及湿地鸟类, 重要渔业品种及生境、乐清湾茅埏岛湿地红树林生态系统生境的多样性 Fish, shellfish, macroalgae, mangrove communities, wetland birds, important fishery species and habitats, diversity of mangrove ecosystem habitats in the wetland of Maotao Island in Yueqing Bay 306.69 特别保护区 Special protection area
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表1 本研究调查海洋保护区的基本情况
正文中引用本图/表的段落
本研究选取了4个位于福建以及2个位于浙江的国家级保护区, 包括福建城洲岛国家级海洋公园(城洲岛, CZD)、福建深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区(深沪湾, SHW)、福建湄洲岛国家级海洋公园(湄洲岛, MZD)、福建平潭综合实验区海坛湾国家级海洋公园(平潭岛, PTD)、洞头国家级海洋公园(洞头岛, DTD)和玉环国家级海洋公园(玉环, YH)。其中, SHW最早设立(超过30年), 而YH成立时间最短(2016年成立)。DTD面积最大(约311 km2), 而CZD仅3 km2左右(表1)。除SHW之外, 其他保护区均以保护生态系统和生物资源为目标。
使用QIIME2对高通量测序数据进行序列质控和生物学信息分析。首先使用cutadapt (-O为10)切除序列的引物片段, 并弃去未匹配引物的序列。然后, 依次使用Vsearch的fastq_mergepairs、fastq_filter、derep_fulllength模块进行序列拼接、质控和去重。使用cluster_size模块, 在98%相似度水平对去重后的序列聚类, 并使用uchime_denovo模块去除嵌合体, 再使用perl脚本(https://github.com/torognes/vsearch/wiki/VSEARCH-pipeline)过滤质控后序列集中的嵌合体, 从而获得高质量序列。使用cluster_size模块, 在97%相似度水平对高质量序列聚类, 并分别输出代表序列(即分子操作分类单元, molecular operational taxonomic units, MOTUs)及其丰度表。最后, 为了减少测序带来的误差, 去除丰度为1的MOTUs。
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