长棘海星的暴发及其防治

李元超 梁计林 吴钟解 陈石泉

摘要：为有效控制长棘海星暴发，保护珊瑚礁生态系统，文章概述长棘海星的生物特征以及暴发周期、破坏程度和暴发原因，同时基于对我国西沙群岛海域的相关调查和分析，提出防治措施。研究结果表明：长棘海星的主要食物为造礁石珊瑚，具有个体大、数量多和生长快等特点，其暴发严重破坏珊瑚礁生态系统;我国西沙群岛盘石屿海域存在长棘海星暴发的迹象，主要原因包括台风过境、全球变暖和天敌减少等;可综合采取投放天敌、人工清理以及跟踪监测和预警等措施，加强对长棘海星的防治。

关键词：长棘海星;珊瑚礁;西沙群岛;生物多样性;生态系统

Abstract：In order to control Acanthaster planci outbreak effectively and protect coral reef ecosystem，the biological characteristics，outbreak period，damage degree and outbreak reasons of Acanthaster planci were summarized.At the same time，based on the investigation and analysis of Xisha Islands in China，the prevention and control measures of Acanthaster planci are proposed.The results show that the main food of Acanthaster planci is reef-building coral.Acanthaster planci has the characteristics of large individual，large number and fast growth，and its outbreak seriously damages the coral reef ecosystem.There are signs of Acanthaster planci outbreak in Panshiyu of Xisha Islands in China.Measures such as natural enemies，artificial cleaning，tracking monitoring and early warning can be used to control Acanthaster planci.

Key words：Acanthaster planci，Coral reefs，Xisha islands，Biological diversity，Ecological system

长棘海星（Acanthaster planci）又称棘冠海星或魔鬼海星，隶属于棘皮动物门海星纲有棘目长棘海星科长棘海星属，主要分布于印度洋-太平洋的热带珊瑚礁海域[1]。20世纪60年代以来，长棘海星在全球主要分布海域都有大规模的暴发，导致珊瑚礁生态系统退化、海洋生物多样性降低、海洋渔业资源减少和海岸带侵蚀等一系列生态问题，继而导致一系列社会和经济问题。对此，众多学者展开广泛研究，我国相关研究尚处于起步阶段。

1 长棘海星的生物特征

长棘海星的个体较大，成体为25～35 cm，最大超过70 cm;具有8～21个腕，通常为13～15个，在腕的顶端有感光的眼点;由于捕食差异，颜色主要包括红色、橙色和紫色;棘皮上的刺大且有毒，与在其他海星上常见的短而钝的刺形成对比[2-3]。

长棘海星是肉食动物，主要食物为造礁石珊瑚，在造礁石珊瑚缺乏时也会捕食多孔螅、软珊瑚和无脊椎动物。长棘海星在捕食时会翻出贲门胃包住猎物，并分泌消化酶，通过胃壁吸收养分。长棘海星的食量惊人，平均每只每天会吃掉数百平方厘米的珊瑚，且会突然以数百万只的数量大量出现，严重破坏珊瑚礁生态系统[4-6]。

长棘海星以体外受精繁殖，在夏季产卵且可多次产卵，在1个繁殖季可产卵近千万枚，同时通过释放化学物质诱导附近个体同时产卵。长棘海星在4～6个月即可捕食珊瑚，约在2年后成熟，寿命为15～17年。长棘海星的幼体经历原肠期、羽腕期和有腕期的生长阶段，之后蜕变为幼海星，包括青少年、亚成年和成年3个年龄段，其中青少年的生长速度较快（16.7 mm/月），而从亚成年到成年的生长速度减缓（4.5 mm/月）[2-3，5-7]。

长棘海星的运动行为具有掠食性海星的典型特征，即以35 cm/min的速度在珊瑚礁上爬行，且迁徙距离很长。长棘海星在青少年期主要于夜间在前礁坪区域觅食，因波浪较大不易被捕食者发现，而在成年期更常见于波浪较小的区域[4-6]。

2 长棘海星的暴发

珊瑚礁中的骨针可追溯到3 500年前，充分证明长棘海星是珊瑚礁生态系统的重要组成部分，在维持生物多样性方面发挥重要作用。但近数十年来，长棘海星的暴发周期缩短，破坏程度增大[8]。

2.1 暴发周期

20世纪60年代以来，澳大利亚大堡礁经历3次长棘海星的暴发过程，暴发浪潮始于大堡礁北部，并由中部向南部推进，对珊瑚礁生态系统造成毁灭性的影响。根据对大堡礁的多年研究结果，珊瑚礁的变化和长棘海星的暴发具有规律性：长棘海星的暴发一般持续4～5年（因珊瑚礁而异），一旦缺乏食物即突然结束;每次暴发的间隔约为15年，足以使珊瑚礁生长和恢复。然而也有研究表明，长棘海星的突然消失可能与病毒感染有关：棘皮动物是后口动物，与脊椎动物相比较原始，未发育脊索和适应性免疫系统;根据最新证据，长棘海星易受大规模病毒感染，并表现为阶段性死亡，但该结论尚未得到充分评估[8]。

2.2 破坏程度

长棘海星的暴发给珊瑚礁生态系统带来一系列影响：一级效应，即长棘海星的捕食活动导致珊瑚礁面积减小;二级效应，即大型藻類的覆盖率增大，有时软珊瑚和牡蛎等其他动物的覆盖率也会增大，从而降低珊瑚礁地形的复杂性;三级效应，即以藻类为食的鱼类增多，有时海胆等其他动物也会增多，从而降低生物多样性[8]。

在长棘海星暴发2年后，大部分直立珊瑚（鹿角珊瑚）由于生物侵蚀和水流运动而塌陷。随着珊瑚被逐渐破坏，珊瑚礁变成荒凉的平原，珊瑚碎屑遍布。珊瑚礁地形复杂性的降低导致一些鱼类减少直至消失[8]。

2.3 暴发原因

对于长棘海星在澳大利亚大堡礁暴发的原因，学者们最初认为是其主要天敌法螺被大量捕杀，随后认为可能与海水的温度和盐度有关，因为适宜的温度和较低的盐度会提高长棘海星同期幼体的成活率。此外，有学者还发现长棘海星的暴发与台风也有一定的关系，即台风将大量营养盐带入珊瑚礁海域，使浮游生物突然大量繁殖，为长棘海星幼体提供充足的食物，这些幼体长大后即开始大肆捕食珊瑚[7]。

3 国内调查

本研究于2018年9月对我国西沙群岛海域开展长棘海星调查，采用断面监测法和截线样点法，并根据水下拍摄的影像资料进行分析。

3.1 基本状况

在本次调查中，仅盘石屿海域有长棘海星暴发的迹象，长棘海星的平均密度约为423只/hm2，最高可达750只/hm2。长棘海星的主要分布区域为礁坡和礁坪，潟湖内没有分布;主要分布水深为6～9 m，其中6 m区的密度最高（约为1 013只/hm2），9 m区的密度达725只/hm2，3 m区和12 m区的密度较低（分别约为263只/hm2和113只/hm2）。在健康的珊瑚礁生态系统中，长棘海星的密度一般不超过1只/hm2;当超过30只/hm2时，珊瑚量就不能满足长棘海星的捕食，继而导致珊瑚礁生态系统退化[7]。

随机抽取100个长棘海星成体，其平均体长为22.17 cm，最大体长为37 cm，最小体长为12 cm，其中体长为20～24 cm的占比最高（54%）。根据体长测量结果，盘石屿海域80%的长棘海星处于青少年和亚成年阶段，生长速度较快，后续危害会更大。

3.2 主要原因

根据已有研究成果，盤石屿海域长棘海星的暴发主要包括气候原因和生物原因。①根据温州台风网的数据，2016—2017年1621号超强台风“莎莉嘉”和1719号强台风“杜苏芮”过境西沙群岛，将大量营养盐带入盘石屿海域，导致浮游生物大量繁殖，为长棘海星幼体提供充足的食物;根据美国国家航空航天局（NASA）的数据，2017年的全球平均气温是有史以来非厄尔尼诺现象造成的全球最高温，有利于长棘海星的繁殖。②成体长棘海星的天敌主要是法螺，但法螺在西沙群岛海域分布极少;大多数珊瑚礁鱼类可捕食长棘海星幼体，但珊瑚礁鱼类在西沙群岛海域自2007年逐渐减少[9-10]，在盘石屿海域分布更少。

4 长棘海星的防治

4.1 常见措施

常见的长棘海星防治措施主要包括人工清理、水下注射和投放天敌等。①人工清理的方法简单直接，应用最为广泛，可有效控制短时间和小规模的长棘海星暴发;②水下注射可应对长棘海星的大规模暴发，注射的药物主要包括硫酸氢钠、胆盐、硫代硫酸柠檬胆盐蔗糖（TCBS）和醋酸，澳大利亚训练水下机器人识别长棘海星并对其注射胆盐;③法螺和釉彩蜡膜虾是长棘海星的“克星”，一些珊瑚礁鱼类和海葵也可捕食长棘海星。

4.2 我国西沙群岛海域可采取的措施

4.2.1 投放天敌

长棘海星精卵细胞的捕食者主要包括蝴蝶鱼和雀鲷，二者是常见的观赏性鱼类。在我国西沙群岛海域，蝴蝶鱼正逐年减少，而雀鲷仍较常见。由于雀鲷的个体较小、投放成本较低以及人工繁育技术较成熟，可大量投放以控制长棘海星精卵细胞的数量，从而得到事半功倍的效果。此外，雀鲷也可控制长棘海星幼体的数量。

刚从游泳状态附着到礁石上的长棘海星个体较小，也没有硬壳，可大量投放大型底栖生物，且以海胆和海螺等刮食性种类为宜。

幼体和成体长棘海星的捕食者主要为具有坚硬的嘴和厚鳞片的珊瑚礁鱼类，可大量投放人工繁育技术较成熟和投放成本较低的裸颊鲷、石斑鱼、鲀类和鳞鲀类。

由于长棘海星于每年4—5月开始产卵，须在此时间投放其精卵细胞和幼体的捕食者。成体长棘海星捕食者的投放时间以长棘海星产卵前为宜。

4.2.2 人工清理

人工清理的技术含量较低，但能快速控制小规模的长棘海星暴发，澳大利亚大堡礁也有人工清理长棘海星的队伍。根据本次调查结果，目前在我国西沙群岛海域仅有盘石屿海域存在长棘海星暴发的迹象，因此完全可以采取人工清理的方法加以控制。可鼓励当地渔民开展清理工作，并由政府统一填埋处理，时间在每年4—5月前为宜，以避免长棘海星产卵威胁其他海域。

4.2.3 跟踪监测和预警

根据本次调查结果，除盘石屿海域外，我国西沙群岛海域目前没有长棘海星暴发的迹象，但不排除未来暴发的可能性。为保护我国西沙群岛海域的珊瑚礁生态系统，应定期开展长棘海星的跟踪监测，并根据跟踪监测结果进行分析，对可能出现长棘海星暴发的海域进行预警，并采取有效措施积极应对。

5 结语

为有效控制长棘海星暴发，保护珊瑚礁生态系统，本研究概述长棘海星的生物特征以及暴发周期、破坏程度和暴发原因，同时基于对我国西沙群岛海域的相关调查和分析，提出防治措施。研究结果表明：长棘海星的主要食物为造礁石珊瑚，具有个体大、数量多和生长快等特点，其暴发严重破坏珊瑚礁生态系统;我国西沙群岛盘石屿海域存在长棘海星暴发的迹象，主要原因包括台风过境、全球变暖和天敌减少等;可综合采取投放天敌、人工清理以及跟踪监测和预警等措施，加强对长棘海星的防治。

参考文献

[1] CLARK A，DOWNEY M.Starfishes of the Atlantic[M].London：Chapman & Hall，1992.

[2] MORAN P.Crown-of-thorns starfish：questions and answers[M].Queensland：Australian Institute of Marine Science，1988.

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[4] ENGELHARDT U，HARTCHER M，CRUISE J.Fine scale surveys of crown-of-thorns starfish （Acanthaster planci） in the central great barrier reef region[J].CRC Reef Research Centre Technical Report，1999，30：1-97.

[5] ENGELHARDT U，HARTCHER M，TAYLOR N.Crown-of-thorns starfish （Acanthaster planci） in the central great barrier reef region.Results of fine-scale surveys conducted in 1999-2000[J].CRC Reef Research Centre Technical Report，2001，32：1-100.

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[7] BIRKELANCI C，LUCAS J.Acanthaster planci：major management problem of coral reefs[M].Boca Raton：CRC Press，1990.

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[10] 吴钟解，王道儒，涂志刚，等.西沙生态监控区造礁石珊瑚退化原因分析[J].海洋学报，2011，33（4）：140-146.