基于广义可加模型的时空和环境因子对东南太平洋智利竹筴鱼渔场的影响

根据2001-2007年我国渔船在东南太平洋海域的智利竹筴鱼生产统计数据、时空因子以及海表温度、叶绿素浓度、海表温度梯度等环境数据,利用广义可加模型（GAM）分析了智利竹筴鱼资源变动情况及其与时空和环境因子的关系.结果表明：GAM模型对单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)总偏差解释率为31.47%;竹筴鱼生产具有明显的季节变化,主要集中在第17～41周,其中第25～31周的CPUE较高;东南太平洋智利竹筴鱼作业渔场集中在78°-98° W,30°-435° S之间,适宜海表温度为12 ℃～18 ℃,14 ℃～16 ℃最适宜,适宜叶绿素浓度在0.09～0.18 mg·m^-3,海表温度梯度在0.3 ℃～1.9 ℃.逐步建模法结果表明,影响竹筴鱼资源丰度的因子按重要性从大到小依次为周次、年份、海表温度、经度、纬度、叶绿素浓度和海表温度梯度.     

UK37沉积地层记录：三门湾海表温度(SST)和EI Niño现象及其对大型底栖动物生命活动的影响

应用U K37估算三门湾（1916～2003年）表层海水温度,SST波动范围在15.97～18.00℃之间,年平均为17.03℃,此计算值比当年实测海水全年平均温度低3.52℃,与秋季海水实测温度相接近。研究显示出,三门湾的EI Nio事件在大尺度上与东太平洋一样,均受制于气候影响因素,但在变化尺度上又受到地理位置和地方性气候(季风)的影响,事件在形式和年代上相互对应,但其颤动幅度远不如东太平洋强烈。同时通过比较EI Nio期间（2003/2002）和非EI Nio期间（2006/2005）大型底栖生物的群落结构变动信号、生物量、栖息密度以及物种多样性等,研究显示出三门湾若干大型底栖生物对EI Nio事件产生响应迹象,若干大型底栖生物对EI Nio的响应主要是通过海洋环流的影响来体现生命和生态效应的,主要表现在改变了底栖生物种类数和多样性、以及生命活动及栖息密度分布模式。在EI Nio影响下,台湾暖流入侵势力加强,2003/2002年底栖生物群落种类数减少与海流入侵及盐度密切相关;通过与同海域浮游动物对比研究,三门湾海域浮游动物和底栖生物对EI Nio的生态响应均较大,前者可能与三门湾海域水域较浅,外海暖水从底部入侵改变水温和盐度,直接影响底栖生物的生态环境,致使种类数大大减少有关;而后者由于入侵暖水强度增大,携带大量暖水性浮游动物,呈现出在EI Nio时期浮游动物种类数、生物量和丰度有偏高趋势。     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼的资源丰度及其与主要生态因子的关系

利用2000-2008年中国鱿钓船在西南大西洋阿根廷滑柔鱼(Illex argentinus)的生产数据与海洋卫星反演资料,分析了近9年西南大西洋阿根廷滑柔鱼资源丰度的变化及其与主要的生态因子(海表温度和叶绿素a)的关系.结果表明:该鱼种的年平均资源丰度在近9年出现了较大变化,以2004年为转折点,之前呈下降的趋势,至2004年降至最低,2005年后逐年上升;在该时期,这两个生态因子与该鱼种资源丰度的变动存在一定的关系:2000-2003年该海域年均海表温度波动较大,但资源丰度较平稳,两者的变动之间未发现存在明显的关系,2004-2008年年均海表温度和资源丰度的变动表现为显著的负相关;2000-2004年年均叶绿素a与资源丰度的变动之间未呈现明显的相关性,2005-2008年年均叶绿素a与资源丰度表现为较强的正相关.     

基于个体的东海鲐鱼生长初期生态模型的构建

采用FVCOM物理模型生成三维物理场,基于个体模型参数化东海鲐鱼早期生物过程,通过拉格朗日质点的方法将模拟生成的3-7月物理场和生物模型进行耦合,构建了基于个体的东海鲐鱼早期生态模型.结果表明:所构建模型可很好地模拟东海鲐鱼鱼卵和仔鱼的输运过程和丰度分布,台湾暖流、黑潮和对马暖流直接影响鱼卵和仔鱼的输运和分布,通过输运到不同育肥场的温度和食物差异间接地影响鱼卵和仔鱼的生长、生存.东海南部产卵场对东海东北部渔场有很大的补充量,但对长江口和舟山外海渔场的补充量很少.产卵场的西北部、西南部与济州岛、对马海峡育肥场之间有很大的连通性,产卵场的东北部、东南部与九州岛、太平洋育肥场之间有很大的连通性.     

东海鲐鱼资源时空分布特征

利用1998年1月～2006年12月我国东海鲐鱼灯光围网生产统计数据和月平均海水表层温度SST及表温距平均值,利用GLM模型对其单位日产量CPUE进行标准化,然后对其资源时空分布进行了分析.结果表明:其CPUE与年份、月份、纬度、船队、表温及年份与纬度和年份与船队之间的交互效应有关.CPUE的年际变化与SST间有着显著的相关性.秋季是东海鲐鱼资源丰度最高的季节,渔业分布范围进一步拓展,资源的丰度也比夏季更高,且东海西北部的丰度较高:l0月份,东海鲐鱼的分布范围又出现回缩,仅在东海中部水域有渔业分布,但资源的丰度也为四个季节中最高.     

阿拉伯海区域气溶胶时空动态变化及海域叶绿素a浓度特征

基于2003—2017年的MODIS/Aqua气溶胶和海洋叶绿素a浓度遥感数据资料,分析了阿拉伯海域气溶胶光学厚度(AOD)的时空动态变化及海域叶绿素a浓度(Chl-a)特征,并探讨了该海域气溶胶和海洋叶绿素a浓度的关系。结果表明:阿拉伯海区域AOD和Chl-a的空间分布都呈现出显著的季节性变化,且总体呈现出由近岸向外海逐渐降低的特征,其大小和分布受到陆源沙尘影响显著;海域AOD夏季高于春季,冬季高于秋季,15年间海域AOD整体呈现增加趋势,其中东部海域增加较明显,北部海域无显著变化;海域Chl-a秋冬季明显高于春夏季,变异性较高;由春冬季AOD与Chl-a的相关系数分析发现,二者相关性在阿拉伯海西北部区域显著性相关,且呈现出由北向南、由近海岸向外海区逐渐减弱的趋势。     

基于GAM模型的阿拉伯海鲐鱼渔场分布与环境关系

基于2016-2017年中国印度洋围拖网生产数据以及同期的海表温度、叶绿素、表层海流和海面高度数据,采用广义加性模型(Generalized Additive Model,GAM)建立了围网单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)对海洋环境的非线性响应模型,分析了阿拉伯海鲐鱼(Scomber australasicus)渔场分布与海洋环境关系.结果表明:空间因子和环境因子对阿拉伯海鲐鱼渔场有显著影响,GAM模型的方差解释率为30.1%;印度洋季风对鲐鱼CPUE影响大,鲐鱼CPUE在印度洋东北季风高,在夏季季风低;全年阿拉伯海鲐鱼围网渔场主要分布在60°E、13°N-15°N斜向椭圆区域;模型表明,鲐鱼渔场适宜海表温度为26~28℃,叶绿素浓度0.2~0.5 mg·m^-3,海面高度0.2~ 0.4 m;影响鲐鱼渔场的因子按重要性依次为海面高度、经纬度、海表温度和叶绿素浓度.     

基于GLBM模型的中国大陆阿根廷滑柔鱼鱿钓渔业CPUE标准化

西南大西洋阿根廷滑柔鱼既是西南大西洋生态系统中的重要种类,也是鱿钓渔业的重要捕捞对像.单位捕捞努力量渔获量(CPUE)是表示渔业资源状况及其丰度的常用指标.根据2000-2010年中国大陆鱿钓船在西南大西洋的生产统计数据和海洋卫星遥感获得的海洋环境数据(表温,表温水平梯度,海面高度,叶绿素浓度),利用基于贝叶斯的广义线性模型(GLBM),分未加入固定交互选项、加入固定交互选项和加入随机交互选项3种情况对中国大陆西南大西洋阿根廷滑柔鱼鱿钓渔业的CPUE进行标准化.根据偏差信息准则(DIC)值最小来确定最佳贝叶斯模型.结果表明,包含纬度、海表温度、表温水平梯度、海面高度、月×纬度、月×经度及年×纬度变量且加入随机交互项的GLBM模型为最适.标准化后的CPUE较名义CPUE小,年间变化平缓.与广义线性模型(GLM)和广义加性模型(GAM)标准化的CPUE比较,GLBM模型更能反映其资源丰度的真实水平.研究认为,2001-2010年间经GLBM模型标准化后的CPUE呈现逐年下降的趋势.     

东太平洋赤道海域茎柔鱼的营养生态位和肠道微生物组成

掌握海洋生物的营养生态位特征及其应对环境变化的响应机制,对于评估渔业和气候变化对海洋生态系统功能的影响至关重要。茎柔鱼(Dosidicus gigas)是东太平洋重要的渔业经济物种,在生态系统中具有承上启下的重要生态作用。在气候变化的大背景下,掌握茎柔鱼应对气候变化的响应过程将有利于合理把控其资源状况。本研究采用稳定同位素和高通量技术手段,分别从宏观和微观角度量化比较分析了正常时期和厄尔尼诺时期赤道海域的茎柔鱼营养生态位、肠道长度及肠道微生物组成。结果表明: 不同气候时期茎柔鱼的δ¹³C值存在显著差异,说明食物来源具有差异性;其肠道微生物主要由放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、变形菌门和软壁菌门组成,不同时期微生物群落组成无显著差异,但多样性和相对丰度差异显著。在厄尔尼诺时期,茎柔鱼个体具有较小的营养生态位、较长的肠道、更高的肠道微生物群落多样性及丰富度;肠道微生物的差异主要体现在厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门、WPS-2和Kiritimatiellaeota,样本距离更为集中。这表明由厄尔尼诺事件导致的栖息地环境及食物变化可能限制茎柔鱼的活动,改变其肠道微生物的结构和功能,有利于其适应环境及食性的变化。     

中东太平洋金枪鱼延绳钓中心渔场的时空变化

根据2009年6月—2012年1月上海金优远洋渔业有限公司在中东太平洋作业的5艘金枪鱼延绳钓渔船的渔捞日志资料,结合卫星遥感反演的海表温度数据,分析了中东太平洋金枪鱼延绳钓渔场的年际和季节变化规律以及渔获量与海表温度的关系。结果表明:在厄尔尼诺年(2009年),金枪鱼延绳钓渔场作业重心会向偏东方向移动,且金枪鱼钓获率较高;而拉尼娜年(2010、2011年)则向偏西方向移动,且钓获率下降;研究海域作业渔场的最适宜海表温度范围为25~30℃;2009年最适海表温度略高于2010年和2011年;平均月渔获量与月平均海表温度呈显著正相关(P0.05)。     

Variability of Suitable Habitat of Western Winter-Spring Cohort for Neon Flying Squid in the Northwest Pacific under Anomalous Environments

We developed a habitat suitability index (HSI) model to evaluate the variability of suitable habitat for neon flying squid (Ommastrephes bartramii) under anomalous environments in the Northwest Pacific Ocean. Commercial fisheries data from the Chinese squid-jigging vessels on the traditional fishing ground bounded by 35°-45°N and 150°-175°E from July to November during 1998-2009 were used for analyses, as well as the environmental variables including sea surface temperature (SST), chlorophyll-a (Chl-a) concentration, sea surface height anomaly (SSHA) and sea surface salinity (SSS). Two empirical HSI models (arithmetic mean model, AMM; geometric mean model, GMM) were established according to the frequency distribution of fishing efforts. The AMM model was found to perform better than the GMM model. The AMM-based HSI model was further validated by the fishery and environmental data in 2010. The predicted HSI values in 1998 (high catch), 2008 (average catch) and 2009 (low catch) indicated that the squid habitat quality was strongly associated with the ENSO-induced variability in the oceanic conditions on the fishing ground. The La Niña events in 1998 tended to yield warm SST and favorable range of Chl-a concentration and SSHA, resulting in high-quality habitats for O. bartramii. While the fishing ground in the El Niño year of 2009 experienced anomalous cool waters and unfavorable range of Chl-a concentration and SSHA, leading to relatively low-quality squid habitats. Our findings suggest that the La Niña event in 1998 tended to result in more favorable habitats for O. bartramii in the Northwest Pacific with the gravity centers of fishing efforts falling within the defined suitable habitat and yielding high squid catch; whereas the El Niño event in 2009 yielded less favorable habitat areas with the fishing effort distribution mismatching the suitable habitat and a dramatic decline of the catch of O. bartramii. This study might provide some potentially valuable insights into exploring the relationship between the underlying squid habitat and the inter-annual environmental change.     

北太平洋柔鱼微卫星标记的筛选及遗传多样性

采用(AC)12、(AG)12两种生物素探针,通过磁珠富集法构建了柔鱼部分基因组微卫星富集文库。68个阳性克隆中有60个含有微卫星序列,重复次数在10次以上的占86.84%,最高重复次数为33次。其中,完美型微卫星占60.53%,非完美型微卫星占36.84%,混合型微卫星占2.63%。除探针使用的AC/TG、AG/TC重复外,还得到ACAG、AGAC重复序列。利用筛选出的8个微卫星位点对北太平洋柔鱼6个群体的遗传多样性及遗传结构进行分析。结果表明,8个微卫星位点均为高度多态性位点(PIC=0.787—0.987),位点Bo103与位点Bo105极显著偏离Hardy-Weinberg平衡(P0.01)。6个地理位置的柔鱼群体显示出较高的遗传多样性水平(Ho=0.672—0.761,He=0.808—0.851)。两两群体间的Fst值以及AMOVA分析结果均表明,群体间遗传分化不显著(Fst=0.00559,P0.05),遗传差异主要来自于个体间。基于Nei's遗传距离的UPGMA聚类树显示,北太平洋东北部2个柔鱼群体(NE1、NE3)聚为一类,西北部3个群体(NW1、NW2、NW3)与东北部1个群体(NE2)另聚为一类,且群体NW1与群体NE2亲缘关系最近,遗传距离与地理距离线性相关分析没有呈现出正相关性(R=0.175,P0.05)。遗传结构分析结果推断北太平洋柔鱼存在1个理论群。柔鱼个体具有较强的游泳能力,在海流的作用下,群体之间存在较强的基因交流。建议今后在柔鱼资源开发利用过程中将北太平洋柔鱼看作1个管理单元。     

基于栖息地指数的东太平洋黄鳍金枪鱼渔场预报

黄鳍金枪鱼是东太平洋海域重要的金枪鱼种类之一,也是我国金枪鱼延绳钓的主要捕捞对象之一。根据2011年东太平洋海域(20°N—35°S、85°W—155°W)延绳钓生产统计数据,结合表温(SST)和海面高度(SSH)的遥感数据,采用频次分析法获得黄鳍金枪鱼分布的SST和SSH适宜范围;运用一元非线性回归方法,以渔获量为适应性指数,按季度分别建立了基于SST和SSH的长鳍金枪鱼栖息地适应性指数,采用算术平均法获得基于SST和SSH环境因子的栖息地指数综合模型,并用2012年各月实际作业渔场进行验证。结果显示,黄鳍金枪鱼渔场多分布在SST为24—29℃、SSH为0.3—0.7 m的海域。采用一元非线性回归建立的各因子适应性指数模型在统计上均为显著(P0.05)。经与2012年实际生产情况比较,作业渔场预报准确性达66%以上。研究获得栖息地指数模型可为金枪鱼延绳钓渔船寻找中心渔场提供参考。     

西北太平洋柔鱼渔业生物经济模型及其管理策略

西北太平洋柔鱼是中国大陆、日本及中国台湾鱿钓船队共同开发的主要经济头足类之一,如何兼顾鱿钓船队的渔业利益,并综合考虑生态效益、经济效益和社会效益,科学制定渔业管理目标是确保柔鱼资源可持续利用的重要研究内容。根据中国大陆、日本及中国台湾鱿钓船队的渔获统计数据及相关经济参数,构建基于多船队的生物经济模型,模拟了50年内(1997—2047年)各捕捞船队开发柔鱼资源过程中的动态变化,并探讨了在10种不同的管理方案下各船队捕捞努力量、柔鱼资源量、渔获产量及其渔业利润随时间的动态变化。结果表明,在所有设计方案下,随着捕捞努力量的动态变化,资源量在前10a均呈急剧下降趋势,随后经长期波动后逐渐趋于稳定并维持在较低水平。从长期效益来看,方案9(提高中国台湾船队捕捞系数)的累计产量及累计利润中等,但能兼顾各国或地区船队间的经济利益和社会效益,可建议以方案9作为柔鱼渔业的参考管理目标;从柔鱼资源保护角度来看,方案4(提高中国大陆船队作业成本)的资源量保持最好,可以对方案4进行适当的优化作为参考管理目标,即提高中国大陆船队作业成本,同时适当降低日本船队的可捕系数,可确保柔鱼资源量保持在更高的水平上。     

基于ESDA的西北太平洋柔鱼资源空间热点区域及其变动研究

以西北太平洋(150°E—160°E、38°N—45°N)柔鱼Ommastrephes bartramii为研究对象,以2007和2010年鱿钓渔业的原始点位数据为基础,利用常规统计和探索性空间数据分析(ESDA)中的全局空间自相关分析方法,对西北太平洋柔鱼资源空间分布及其变动进行了研究。结果表明,西北太平洋柔鱼资源呈现较强的聚集分布特征,但不同空间位置差异较大。利用GIS和ESDA的局部自相关方法进行了柔鱼资源热冷点空间分布的制图,结果显示2007年研究区存在3个显著的热点和1个冷点,2010年与之存在较为明显的差异,具有1个热点和4个冷点。变化检测分析表明,两个年份间出现1个热点区域和1个冷点区域未发生变化,另有2个区域从2007年热点变成2010年冷点;此外,非热冷点之间的变动在研究区占据了主导地位。景观指数分析表明,研究区柔鱼资源热冷点格局的复杂性和自相似性并不高,但其异质性和聚集性非常强,且整体性和凝聚度均很高。分析认为,2007年西北太平洋柔鱼渔区的形成受温度和海流的影响,近一半作业渔区产量相对较高,但并未充分保证空间热点的大面积形成,空间热点和冷点分布面积大致相当;2010年整个西北太平洋柔鱼渔场受亲潮势力影响,空间热点较为集中、空间冷点较多且分散。     

2013年北太平洋公海渔场柔鱼体内典型放射性核素分析及风险评估

为了解福岛核泄漏放射性核素对北太平洋公海渔场的后续性污染影响情况,于2013年8—11月在北太平洋公海渔场(40°—44° N、145°—160° E)采集柔鱼样品,利用超低本底HPGe γ 谱仪分析5种放射性核素.结果表明: ¹³⁴Cs和^110mAg未检测出高于本底值的比活度,而²¹⁰Pb、¹³⁷Cs和⁴⁰K均有检出.其中²¹⁰Pb在柔鱼体的比活度范围为0.99～7.60 Bq·kg^-1,¹³⁷Cs的比活度范围为最低检测限～0.37 Bq·kg^-1,⁴⁰K的比活度范围为46.00～107.00 Bq·kg^-1.²¹⁰Pb核素含量在柔鱼250～300 mm胴长组分布最高;在200～250和>400 mm胴长组中最低.¹³⁷Cs含量在柔鱼200～250 mm胴长组中最高;在250～300和350～400 mm胴长组较低.⁴⁰K核素含量在柔鱼250～300 mm胴长组中最高,在150～200 mm胴长组最低,总体分布比较均匀.3种核素在柔鱼的不同组织中含量不同,但均在内脏中含量最高.通过风险评估发现,北太平洋公海渔场所有检测的海洋生物的放射性核素含量值与基准值的熵值均未超过1,说明目前核辐射对该海域渔业资源的影响暂无大风险.研究可为福岛核事故对海洋环境生态影响及公众健康危害评估提供理论依据.     

Identifying Pelagic Habitat Hotspots of Neon Flying Squid in the Temperate Waters of the Central North Pacific

We identified the pelagic habitat hotspots of the neon flying squid (Ommastrephes bartramii) in the central North Pacific from May to July and characterized the spatial patterns of squid aggregations in relation to oceanographic features such as mesoscale oceanic eddies and the Transition Zone Chlorophyll-a Front (TZCF). The data used for the habitat model construction and analyses were squid fishery information, remotely-sensed and numerical model-derived environmental data from May to July 1999–2010. Squid habitat hotspots were deduced from the monthly Maximum Entropy (MaxEnt) models and were identified as regions of persistent high suitable habitat across the 12-year period. The distribution of predicted squid habitat hotspots in central North Pacific revealed interesting spatial and temporal patterns likely linked with the presence and dynamics of oceanographic features in squid’s putative foraging grounds from late spring to summer. From May to June, the inferred patches of squid habitat hotspots developed within the Kuroshio-Oyashio transition zone (KOTZ; 37–40°N) and further expanded north towards the subarctic frontal zone (SAFZ; 40–44°N) in July. The squid habitat hotspots within the KOTZ and areas west of the dateline (160°W-180°) were likely influenced and associated with the highly dynamic and transient oceanic eddies and could possibly account for lower squid suitable habitat persistence obtained from these regions. However, predicted squid habitat hotspots located in regions east of the dateline (180°-160°W) from June to July, showed predominantly higher squid habitat persistence presumably due to their proximity to the mean position of the seasonally-shifting TZCF and consequent utilization of the highly productive waters of the SAFZ.     

Effects of commercial fishing on the population structure of spawning southern calamary (Sepioteuthis australis)

This study explored population dynamics of Sepioteuthis australis on a fine temporal scale before, during, and after a 3-month commercial fishing closure on the summer inshore spawning grounds of Great Oyster Bay, Tasmania, Australia. An abrupt change in male size (mantle length) and population sex ratio after the re-opening of the commercial fishery suggests that fishing alters the population structure on the spawning beds from a ‘natural’ structure which is highly biased towards males, to a more even ratio of males to females. Although jigs are taking a representative sample of the squid population using the spawning beds at any one time, the fishery is apparently still effectively selective for males, potentially as a function of differential spawning movements of the two sexes. Increased fishing pressure over the past 5 years had been correlated with a change towards a highly male-biased sex ratio on the spawning beds; however the current study suggests that increased fishing pressure in recent years may not have reduced the proportion of females. Instead, the inter-annual change in sex ratio may reflect changes in the degree of protection from fishing, with progressively longer closures allowing time for more males to accumulate on the beds and therefore, for the proportion of males to increase (as opposed to a decrease of females). As fishing is selective for males, fishing throughout the spawning season could potentially modify the process of sexual selection and the mating behaviors of the individuals within the spawning population, highlighting the need for closures over this crucial period. Additionally, examinations and comparisons of squid population structure need to be interpreted in light of fishing pressure and broader movement patterns.     

Combining GIS and GAMs to identify potential habitats of squid Loligo vulgaris in the Northwestern Mediterranean

We characterised the most productive areas for the commercial squid Loligo vulgaris off the Catalan Coast based on the combined integration of SST and PAR satellite data. We present the distribution of these areas during the most productive months in relation to the spatiotemporal presence of paralarvae of this species off the Catalan Coast. The work is based on Generalised Additive Models (GAMs) that combine the simultaneous analysis of the effect of different environmental explanatory variables from satellite imagery data to obtain the optimal model for paralarvae of the squid. The proposed model helped define the potential Essential Fish Habitat (EFH) for squid paralarvae recruitment, based on the best environmental conditions and is consistent with the higher LPUE observed four months later. The EFH defined for paralarvae recruitment by the model was detected every year in May in the areas both north and central of the Catalan Coast, the same areas where fishing ports evidence the highest commercial yield of squid. Guest editor: V. D. Valavanis Essential Fish Habitat Mapping in the Mediterranean