南海北部生态系统食物网结构、能量流动及系统特征

根据20072008年在南海北部(107°00'120°00'E、17°00'23°30'N)进行的海洋生态综合调查数据,应用Ecopath with Ecosim软件构建了南海北部生态系统的生态通道模型,并通过模型分析了南海北部海洋生态系统的食物网结构、能量流动和系统的总体特征,并简要总结过度捕捞生态系统的基本特征。结果表明,南海北部海洋生态系统以捕食食物链为主要能流通道,初级生产者是系统能量的主要来源。各功能群的营养级范围为13.99,哺乳动物占据了最高的营养层,平均渔获物营养级为2.93。利用生态网络分析,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为12.6%,来自碎屑的转换效率为10.4%,平均能量转换效率为11.5%。系统连接指数(Connectance Index,CI)和系统杂食指数(System Omnivory Index,SOI)分别为0.290和0.239;Finn’s循环指数(Finn’scy cling index,FCI)和系统平均路径长度(Finn’s mean path length,MPL)分别为4.380和2.476;总初级生产力/总呼吸为2.596,综合研究表明当前南海北部海洋生态系统处于不成熟阶段。     

1980—2007年大亚湾鱼类物种多样性、区系特征和数量变化

根据2004—2005年大亚湾海域底拖网鱼类调查数据,并结合1980—2007年的历史资料,分析了该海域鱼类的种类组成、区系特征、多样性、优势种和数量变化趋势.结果表明:2004—2005年,大亚湾海域共记录鱼类107种,分属13目50科,以中下层鱼类的种类最多,为48种,其次是中上层和底层种类,分别为37种和21种.大亚湾鱼类区系具热带和亚热带特性,以暖水性种类占绝对优势,为97种,暖温性种类为10种.多样性指数以夏季最高(3.82),其次是冬季(3.37)和秋季(3.00),春季最低(2.40).Pielou均匀度指数的季节变化情况与多样性指数相似.1980—2007年大亚湾海域鱼类群落特征发生了明显的变化:鱼类种类数减少,优势种更替明显.鱼类种类数由1980年的157种减少至1990年的110种,2004—2005年继续减少至107种;鱼类优势种由1980年以带鱼和银鲳等优质鱼为主,更替为以小型和低值的小沙丁鱼、小公鱼和二长棘鲷幼鱼为主.用包含年际变化趋势和季节性周期变化的回归模型模拟1980—2007大亚湾鱼类资源密度的变化,鱼类资源密度在1980—1999年和1990—2007年两个时期均呈下降趋势,但1990—2007年间下降幅度比1980—1999年间大;1980—1999年鱼类资源密度的季节波动幅度较平缓(振幅为0.099),而1990—2007年的季节波动较大(振幅为0.420),说明1990—2007年阶段大亚湾鱼类数量的季节变化更为显著.     

捕捞对北部湾海洋生态系统的影响

利用Ecopath with Ecosim (EwE) 5.1软件构建了北部湾海洋生态系统1959—1960年的Ecosim模型,包含渔业、海洋哺乳动物、海鸟、中上层鱼类、底层鱼类、底栖无脊椎动物等20个功能组,通过与1997—1999年调查数据对比,分析了捕捞活动对北部湾生态系统的结构和功能的影响.结果表明：近40年来在捕捞强度不断增加的压力下,生态系统的结构和功能发生显著变化,长寿命、高营养级的肉食性鱼类生物量下降明显,系统以短寿命、小型鱼类和无脊椎动物占优势.1999年的大中型鱼类的生物量仅为1960年的6%,而小型鱼类和无脊椎动物则明显上升,尤其是头足类生物量上升了2.7倍,渔获物的营养级则从1960年的3.2降低到1999年的298,体现了“捕捞降低海洋食物网”的特点,目前的开发模式是不可持续的.利用20世纪90年代数据预测了降低捕捞压力后生态系统的变化.本研究证实了可以使用Ecosim模型预测捕捞压力对生态系统的影响.     

广东省渔业资源可持续利用评价

渔业资源的可持续利用是渔业可持续发展的核心问题,对其可持续利用的评价则是目前世界海洋渔业可持续发展研究的前沿及热点问题.本文以可持续利用的有关理论为基础,构建了适用于广东省渔业资源可持续利用的评价指标体系,应用层次灰色综合评判模型分析了1978-2007年间广东省渔业资源的可持续利用状况.结果表明:渔业资源的可持续利用水平在整体上呈下降趋势,1998年降至最低,仅为1978年的37.3%;最近10年间开始出现波动上升,2007年升至1978年的55.1%.综合评价结果与现实情况较为符合,故认为将层次灰色综合评判模型应用于区域渔业资源可持续利用评价是可行的.     

南海北部深水金线鱼生物学及最适开捕体长

根据1964～1965年及199～1999年在南海北部采集的深水金线鱼生物学资料,对该鱼种群体结构、资源密度分布及其季节变化、生长和死亡参数及摄食习性进行了研究.结果表明,深水金线鱼的渔获样品体长范围为4.2～21.5 cm,体重范围为2.9～241 g,分别以9.6～14.0 cm和27～59 g占优势.资源密度以春季最高、夏季最低,分别为9.92 kg·km^-2和5.53 kg·km^-2.分布的区域性变化明显,在水深60～150 m之间,深水金线鱼的渔获量随水深的增加而增大.深水金线鱼的食物以长尾类、鱼类和头足类为主.应用FiSATⅡ软件的ELEFANⅠ技术拟合的von Bertalanffy生长方程参数分别为L_∞＝22.39 cm、k＝0.44 a^-1及t₀＝-0.63 a;用Pauly经验公式计算的自然死亡系数为M＝0.94;以长度变换渔获曲线法估算的总死亡系数为Z＝2.65.运用Beverton-Holt模型分析的结果表明,该群体的最适捕捞死亡系数为F＝2.9,最适开捕年龄和体长分别为1.1 a和12.0 cm.目前该群体已处捕捞过度状态,以捕捞幼鱼问题较为突出.建议南海北部深水金线鱼的最小可捕规格为体长12.0 cm.     

南海西北部陆架区鱼类的种类组成与群落格局

根据2006-2007年在南海西北部陆架区海域进行的4航次底拖网调查数据,对该海域鱼类的种类组成和群落格局进行分析.调查共采获鱼类262种,隶属于20目102科.以冬季出现种类数最多,为166种;夏季和秋季次之,分别为161种和155种;春季最少,为135种.运用聚类分析和非度量多维标度(NMDS)方法分析了南海西北部陆架区鱼类群落结构的空间分布.研究表明,该海域鱼类可划分为5个群落,分别为粤西沿岸群落(群落Ⅰ)、海南岛东南沿岸群落(群落Ⅱ)、海南岛东部深海群落(群落Ⅲ)、过渡群落(群落Ⅳ)和混合群落(群落Ⅴ).ANOSIM检验表明,各群落间鱼类组成的差异极为显著(R=0.847-0.939,P＜0.001).鱼类群落格局的变化与海流和水深关系密切,有较明显的沿水深梯度分布的规律.咸淡水鱼类在雷州半岛东部的冷涡区域,形成群落Ⅰ;南海暖流控制区域内的深海鱼类,形成群落Ⅲ;在南海暖流最为强劲的冬季,研究区域内大部分鱼类集结为混合性群落Ⅴ;琼东南沿岸的上升流区内形成群落Ⅱ;沿岸流强劲的夏、秋季,在沿岸流和上升流交汇处,形成过渡性群落Ⅳ.     

1980—2007年大亚湾鱼类物种多样性、区系特征和数量变化

根据2004—2005年大亚湾海域底拖网鱼类调查数据,并结合1980—2007年的历史资料,分析了该海域鱼类的种类组成、区系特征、多样性、优势种和数量变化趋势.结果表明： 2004—2005年,大亚湾海域共记录鱼类107种,分属13目50科,以中下层鱼类的种类最多,为48种,其次是中上层和底层种类,分别为37种和21种.大亚湾鱼类区系具热带和亚热带特性,以暖水性种类占绝对优势,为97种,暖温性种类为10种.多样性指数以夏季最高（3.82）,其次是冬季（3.37）和秋季（3.00）,春季最低（2.40）.Pielou均匀度指数的季节变化情况与多样性指数相似.1980—2007年大亚湾海域鱼类群落特征发生了明显的变化：鱼类种类数减少,优势种更替明显.鱼类种类数由1980年的157种减少至1990年的110种,2004—2005年继续减少至107种;鱼类优势种由1980年以带鱼和银鲳等优质鱼为主,更替为以小型和低值的小沙丁鱼、小公鱼和二长棘鲷幼鱼为主.用包含年际变化趋势和季节性周期变化的回归模型模拟1980—2007大亚湾鱼类资源密度的变化,鱼类资源密度在1980—1999年和1990—2007年两个时期均呈下降趋势,但1990—2007年间下降幅度比1980—1999年间大;1980—1999年鱼类资源密度的季节波动幅度较平缓（振幅为0.099）,而1990—2007年的季节波动较大（振幅为0.420）,说明1990—2007年阶段大亚湾鱼类数量的季节变化更为显著.     

北部湾生态通道模型的构建

根据1997年～1999年在北部湾进行的渔业资源和生态环境调查数据,利用EwE软件构建北部湾生态系统的营养通道模型,模型由16个功能组构成,包括了哺乳动物和海鸟,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了北部湾生态系统能量流动的主要过程.模型分析表明,北部湾生态系统的能量流动主要以捕食食物链途径为主,其中无脊椎动物在能量从低级向高层次转换中起关键作用.各功能组的营养级范围为1.00～4.04,哺乳动物占据了最高营养层.生态网络分析表明,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为12.2%,来自碎屑的转换效率为12.3%,平均能量转换效率为12.2%.模型估算的可利用的生物量密度为8.7 t·km^-2,生态系统的生物生产量只占系统净初级生产力的1.81%.当前北部湾海洋生态系统处于不稳定状态.     

北部湾秋季底层鱼类多样性和优势种数量的变动趋势

根据1992年、2001年和2006年秋季在北部湾进行的底拖网调查数据,对该海域鱼类的种类组成、物种多样性、优势种及其数量的变动趋势进行分析。1992年共记录鱼类171种,隶属17目77科;2001年记录鱼类156种,隶属18目71科;2006年记录157种,隶属17目67科。3个年代记录的鱼类均以鲈形目的种类数最多,其中1992年为96种(占56.14%)、2001年90种(占57.69%)和2006年89种(占56.69%)。鱼类的Pielou均匀度指数(J')和Shannon-Wiener多样性指数(H')的变化趋势一致:以2001年最高,为0.72和3.64;其次为1992年,为0.64和3.27;2006年最低,分别为0.52和2.64。丰富度指数(D)呈逐年下降的趋势:为1992年的21.03,2001年的20.74和2006年的19.61。建立非线性回归模型对北部湾3个年代出现的6种共有优势种(发光鲷Acropoma japonicum、带鱼Trichiurus haumela、二长棘鲷Parargyrops edita、黄斑鲾Leiognathus bindus、竹荚鱼Trachurus japonicus和黄带绯鲤Upeneus sulphureus)的数量变化趋势进行分析。结果表明:北部湾鱼类中的经济价值较高的优势种逐渐被低值和小型的鱼类所替代,但繁殖力较强和寿命较短的鱼类变动较小。在6种共同优势种中,黄斑鲾和发光鲷的渔获率呈上升趋势;带鱼和黄带绯鲤的渔获率呈下降趋势;而二长棘鲷和竹荚鱼的渔获率基本保持不变。研究结果表明,北部湾鱼类的优势种更替明显,总体变化趋势是k选择种类(以红笛鲷和黑印真鲨等为代表)逐渐被r选择种类(发光鲷、鲾科和天竺鱼科等为代表)所替代,即寿命长、个体大和营养级高的鱼类数量减少,寿命短、个体小和营养级较低的种类增多。     

南海北部白姑鱼生长和死亡参数的估算

将南海北部白姑鱼分成南海北部大陆架和北部湾两个不同海域群体,根据20世纪60年代和90年代在南海北部底拖网渔业资源调查资料,利用ELEFAN技术估算了南海北部白姑鱼的生长和死亡参数.结果表明,北部湾和陆架区的生长参数L_∞、K、t₀分别为382mm、0.42、-0.16龄和315mm、0.35、-0.23龄.体重生长拐点年龄t_r分别为244和287龄;瞬时总死亡率(Z)、自然死亡率(MF)分别为3.55、0.93、2.62和3.12、0.85、2.27;当前开发率为074和073,资源处于过度利用状态.根据BevertonHolt动态综合模型,建议北部湾和陆架区白姑鱼的最适开捕年龄应大于190和195龄,相应的开捕体长大于2.11和168mm.