基于Bootstrap的ELEFAN方法在评估方氏云鳚群体生长参数中的应用

渔业数据有限性是小型渔业资源评估所面临的常见问题。电子体长频率分析(electroniclengthfrequency analysis,ELEFAN)常用于年龄数据难以获取或缺失的渔业,但该方法的可靠性尚待检验。本研究根据2013―2018年春、秋季共11个航次的海州湾底拖网调查数据,分别使用传统的ELEFAN与结合Bootstrap的ELEFAN方法,比较了2013―2015年与2016―2018年两个时间段内海州湾方氏云鳚(Pholis fangi)群体von-Bertalanffy生长方程中参数之间的变化。结果显示,在海州湾海域,方氏云鳚的生长参数具有显著变化, 2013―2018年,群体的极限体长变小,生长速率加快,说明海州湾方氏云鳚群体近年来呈现小型化的趋势。相比传统的ELEFAN方法,结合Bootstrap的ELEFAN方法能够给出较为稳健的参数估计,受采样随机性的影响较小,可以较好地应用于数据缺乏的小型渔业中。本研究加深了对方氏云鳚种群动态的认识,并推动了基于体长频率的生长参数估算方法在数据有限资源评估中的应用。     

时空和环境因子对海州湾方氏云鳚资源丰度分布的影响

根据2011年3月、5月、7月、9月和12月在海州湾及邻近海域进行的渔业资源底拖网调查数据,研究了该海域方氏云鳚(Pholis fang)资源丰度的分布特征,并用广义可加模型(GAM)分析了其资源丰度分布与时空和环境因子之间的关系。结果表明,海州湾及邻近海域方氏云鳚资源丰度呈现明显的时空变化。方氏云鳚资源丰度7月最高,9月最低;其主要分布在海州湾东北部海域,这与受到南黄海西侧冷中心的影响有关。GAM分析表明,月份、水深和离岸距离对方氏云鳚的资源丰度具有显著影响。方氏云鳚的资源丰度随水深的增加而增大,随离岸距离的增大呈现先增加后降低的趋势。在离岸距离70 km左右,水深14~36 m时,方氏云鳚的资源丰度较大,这可能与其产卵洄游和环境因子的时空差异有关。     

基于鱼类体长频率分布和平均体长的采样站位数优化

鱼类体长数据较易获得，常用于数据有限的渔业资源评估和管理，且基于鱼类体长的指标可以作为渔业生态系统的生态监测指标。本文根据山东半岛南部海域底拖网季度调查收集的方氏云鳚体长数据，应用计算机模拟重采样方法，研究了调查站位数对估计方氏云鳚（Enedrias fangi）体长频率分布和平均体长的影响。结果表明，在各个季节，方氏云鳚体长频率分布离散指数（DI）变化范围为0~0.91，大部分站位的DI值为0.75~0.90，说明调查站位间体长频率分布较为相似，可以对调查站位数进行优化，提高采样效率；调查站位越多，体长频率分布和平均体长估计精确度越高；由于对不同体长数据指标估计的精度不同，用以估计体长频率分布和平均体长的样本量存在差异；20个和30个调查站位分别为估计方氏云鳚体长频率分布和平均体长的可接受样本量。本研究结果可为基于不同体长指标的渔业资源调查设计提供一定的理论支撑，有助于对基于体长指标有效站位数的初步了解，为山东半岛南部海域的鱼类资源科学调查和科学管理提供参考。     

海州湾及其邻近海域鱼类群落结构冗余度

过度捕捞、环境污染等人类活动以及气候变化等影响着海洋鱼类群落动态及其稳定性。为深入研究海州湾海域鱼类群落结构及其变化,根据2011年、2013—2016年春、秋两季在该海域进行的渔业资源与环境调查数据,应用多元统计分析和结构冗余度分析方法,研究了海州湾海域春、秋季鱼类群落结构冗余度。结果显示,海州湾及邻近海域春、秋季鱼类均可划分为南北两个群落。春季北部群落的典型种包括方氏云鳚、细纹狮子鱼、黄鮟鱇和大泷六线鱼;南部群落的典型种为小黄鱼、短吻红舌鳎、方氏云鳚和星康吉鳗。秋季北部群落的典型种为棘绿鳍鱼、长蛇鲻和星康吉鳗;南部群落典型种包括短吻红舌鳎、棘头梅童鱼、鮸、矛尾虾虎鱼、小黄鱼和皮氏叫姑鱼。春、秋季鱼类群落响应单元数均为1,群落结构冗余度水平低;响应单元中种类与南、北鱼类群落典型种组成相似,表明海州湾春、秋季鱼类群落空间结构特征主要受方氏云鳚、细纹狮子鱼、小黄鱼、棘绿鳍鱼和长蛇鲻等少数种类决定。决定海州湾及邻近海域鱼类群落结构特征的可替代种类较少,当主要种类受损时,群落结构会发生较大变化,鱼类群落结构稳定性较低。     

海州湾及邻近海域鱼类群落的营养功能群及其动态变化

根据2011年及2013―2016年春季和秋季在海州湾及邻近海域进行的渔业资源底拖网调查,对该海域鱼类群落营养功能群的组成及其季节和年间变化进行了研究。结果表明,海州湾及邻近海域鱼类群落可以划分为5个营养功能群,即虾食性、底栖动物食性、虾/鱼食性、浮游动物食性和鱼食性。整体来说,春季海州湾鱼类群落以底栖动物食性营养功能群为主,其中方氏云鳚(Enedriasfangi)在各年所占比例均较高;而秋季以虾食性营养功能群为主,小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys kumu)为主要优势鱼种。从生物量组成角度分析,海州湾鱼类群落各营养功能群所占比例有明显差异,以虾食性和底栖动物食性的功能群为主,其次为虾/鱼食性,而浮游动物食性和鱼食性所占比例较小。方氏云鳚、小眼绿鳍鱼、长蛇鲻(Saurida elongata)、小黄鱼(Larimichthys polyactis)、狮子鱼(Liparis sp.)、玉筋鱼(Ammodytespersonatus)等6种鱼类为各营养功能群的主要优势种类。海州湾及邻近海域鱼类群落的营养功能群和优势种呈现出明显的季节和年间变化,海洋环境变化和鱼类的季节性洄游移动等是主要的影响因素。     

杭州湾北部安氏白虾体长与体重关系的季节变化特征

为掌握安氏白虾（Palaemon annandalei）的生长特性，根据2018年2月、5月、8月和11月于杭州湾北部（30°37''N~30°47''N，121°26''E~121°59''E）进行的张网调查数据，利用幂函数、相对体重和单因素方差分析等方法对其体长与体重关系、肥满度等进行研究。结果显示，安氏白虾的体长、体重组成均具有显著的季节变化特征，从春季至冬季，平均体长和平均体重均呈现逐渐下降的趋势，平均体长和平均体重的季节差异显著（P<0.05）。体长与体重关系参数a为条件因子，反映出安氏白虾种群所处环境的优劣，a值夏季最高，冬季最低，从春季到冬季呈现先升高后又逐渐降低的变化趋势，参数b为异速生长因子，可用来判断安氏白虾种群是否处于匀速生长，b值表现出与a值相反的变化趋势。协方差分析表明，安氏白虾体长与体重关系参数仅春季和夏季间无显著性差异（P>0.05），其余季节之间均存在显著性差异（P<0.05）。安氏白虾的肥满度从春季到秋季逐渐上升，秋季达到最高值，冬季又降至最低值。方差分析显示，春季和夏季间的肥满度无显著性差异（P>0.05），其余季节间肥满度均具有显著性差异（P<0.05）。研究表明，杭州湾北部安氏白虾体长与体重关系参数a和b具有显著的季节变化特征，并且这个变化受捕食关系、捕捞压力和环境因子等方面影响。     

胶州湾鱼类群落优势种组成的时空变化

优势种对群落结构有明显的控制作用,但优势度作为一个综合指标在不同时空尺度下的变异性常常被忽略。根据2008―2012年在胶州湾进行的渔业资源调查数据,以相对重要性指数(index of relative importance,IRI)表征鱼类种类优势度,应用bootstrap和多元线性回归模型(the multiple linear regression model)等方法分析了该海域的优势种组成及其在年份、季节、海区间的变化。结果表明,优势种有明显更替,六丝钝尾虾虎鱼(Chaeturichthys hexanema)和方氏云鳚(Pholis fangi)等小型底层鱼类更替为主要优势种,2008―2012年间分别占总渔获量的9.79%和10.71%,优势度分别为3285和2068;优势种存在明显季节变化,春季为方氏云鳚,夏季为细条天竺鲷(Apogonichthys lineatus),秋季和冬季是六丝钝尾虾虎鱼;空间上,湾口和湾内优势种组成相似,与湾外差异较大。多元线性回归分析表明,主要优势种中方氏云鳚优势度逐年升高,而六丝钝尾虾虎鱼相对下降,年际差异极显著(P0.01),呈现明显的群落演替过程。优势度主要受洄游产卵、水温、底质类型、水深以及饵料生物等因素的综合影响。     

基于贝叶斯方法的黄海北部鳀鱼体长与体重关系式参数估计

根据2011年12月,2012年1月、5月、9–11月,2013年5月、9–12月和2014年5月在山东威海市中心渔港、石岛渔港拖网、双岛湾定置网渔获物中采集的鳀鱼(Engraulis japonicus)样本,分别采用相加的误差结构和相乘的误差结构,利用贝叶斯方法估计了黄海北部鳀鱼体长与体重关系式参数a和b,结合以往研究计算鳀鱼体型因子的分布范围。结果表明,贝叶斯方法能够很好地计算参数a和b的估计值及不确定性;偏差信息准则可以从备选模型中选择出合适的模型,将具有相乘误差结构的体长与体重关系式选为最佳模型。春季、秋季和冬季鳀鱼样本的体长(L,cm)与体重(W,g)关系分别为W=6.186×10–3L3.1360,W=4.892×10–3L3.1774,W=4.479×10–3L3.2206。3个季节样本的体长与体重关系曲线差异显著,春季样本的体长与体重关系曲线明显高于秋季和冬季样本的曲线,秋季与冬季样本的体长与体重关系曲线较为接近。全年数据的体长与体重关系曲线会低估春季鳀鱼的体重,高估秋冬季鳀鱼的体重。从1964年至今,鳀鱼参数a没有太明显的变化规律;从2004年起参数b有变大趋势,2004–2014年估计的参数b明显大于以往估计值。20世纪90年代末至今估计的鳀鱼体长与体重关系曲线明显高于20世纪60~80年代估计的曲线,显示着同体长鳀鱼的平均体重较以往变大了。黄海北部鳀鱼全长与叉长的关系为TL=0.0615+1.0908FL,鳀鱼体型因子的分布范围为0.004 73~0.006 60,中位数为0.006 03,鳀鱼体型因子可作为定量描述其体型特征的一个指标。研究结果为探讨鳀鱼对捕捞压力和环境变化的响应机制及鳀鱼资源评估积累了基础参数。     

海州湾秋季三疣梭子蟹肥满度时空变化及其影响因素

根据2011年及2013―2021年秋季于海州湾及其邻近海域进行的10个航次的渔业资源底拖网调查数据,采用Le cren状态指数作为肥满度指标,分析了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)肥满度的时间变化及空间分布规律,并应用广义可加模型(generalized additive model, GAM)评估不同性别三疣梭子蟹肥满度的影响因素。研究表明,海州湾秋季三疣梭子蟹肥满度的雌雄差异不明显且变化趋势相似,从2013年到2020年平均肥满度呈现递减的趋势,但在2021年出现高值。在空间分布上,肥满度较高的个体主要分布于20 m等深线以深区域。在肥满度的影响因素方面,头胸甲宽、水深、种群密度以及底层盐度对雌性个体肥满度影响明显,而叶绿素a浓度、头胸甲宽、底层水温以及底层盐度对雄性三疣梭子蟹的肥满度具有显著影响。本研究初步阐明了不同性别三疣梭子蟹肥满度的影响因素,为资源的开发和保护提供了科学依据。     

海州湾鱼类β多样性变化

海州湾海域渔业资源丰富, 但近年来由于过度捕捞、环境污染的影响, 渔业资源严重衰退。为了解海州湾鱼类 β 多样性的时空变化规律, 本研究根据 2011 年、2013—2019 年在海州湾海域进行的 8 个航次秋季渔业资源底拖网调查数据, 采用 Chao 和自助法两种非参数统计方法, 估算调查海域的鱼类物种丰富度, 并采用 Sorenson 和 Cody 指数等多种 β 多样性的度量方法, 计算了鱼类物种 β 多样性。海州湾海域调查共捕获鱼类 94 种, 鱼类物种数和 β 多样性均在近年间呈现波动下降趋势。利用 K 均值聚类将调查站位按 20 m 等深线划分为组 I (<20 m)和组 II (>20 m), 进一步的 β 多样性空间差异分析表明, 组 II 的 β 多样性呈现相对明显的下降趋势, 而组 I 无明显变化; 两组间 Cody 替代性指数随时间降低, 而 Sorenson 相似性指数略有升高, 表征了深水区与浅水区 β 多样性的变化趋势有着显著差别。研究结果表明海州湾海域的鱼类群落呈现生物同质化趋势, 该趋势的出现可能与过度捕捞、环境变化等原因有关。本研究旨在为渔业资源的养护、海洋保护区的建设提供科学依据。     

海州湾及邻近海域日本枪乌贼时空分布的异质性

根据海州湾及邻近海域2011、2013、2014和2015年春、秋两季渔业资源底拖网调查的资料,运用重心分布和空间变异函数等方法研究了日本枪乌贼(Loligo japonica)资源密度重心和个体大小分布的变化趋势及其时空分布的异质性。结果表明,日本枪乌贼在不同年份春季的平均胴长均比秋季大,且春季日本枪乌贼胴长的年间差异不显著(P0.05),而秋季除2011与2013年、2013与2015年胴长的年间差异不显著(P0.05)外,其他年间胴长存在显著性差异(P0.05);大、小个体日本枪乌贼空间分布的区域化差异不明显,春、秋季日本枪乌贼的优势胴长组均为20~50 mm;春、秋季日本枪乌贼的资源分布重心移动轨迹相反,在年际、季节间重心分布的差异不显著(P0.05);日本枪乌贼的资源密度在20~30 km的尺度范围内空间异质比小于75%,呈现中等或强烈的空间自相关,具有良好的空间结构性。对日本枪乌贼个体规格与资源密度时空异质性的研究,可为其渔业合理的开发管理提供科学依据。     

海州湾及邻近海域春夏季典型断面鱼类浮游生物群落的结构特征

根据2015年5―7月在海州湾及邻近海域存在空间异质性的南北两个典型断面进行的鱼卵、仔稚鱼水平拖网调查数据,采用多元统计分析等方法研究了该海域春、夏季鱼类浮游生物群落的空间变化。结果表明,本次调查共获得鱼卵33587粒,仔稚鱼713尾。出现鱼卵25种(未定种1种),隶属于14科25属,仔稚鱼13种(未定种1种),隶属于13科13属。鱼卵优势种主要是鳀(Engraulis japonicus)、多鳞鱚(Sillago sihama)、(魚銜)属(Callionymus spp.)、皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)、江口小公鱼(Stolephorus commersonni)和短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri);仔稚鱼优势种主要是(魚銜)属和斑鰶(Konosirus punctatus)。鱼类浮游生物种类组成年代际变化明显,目前以生命周期短、个体小、资源更新节律快的小型鱼种为主;研究表明,鱼类浮游生物的优势种在不同月份和断面之间存在一定变化,5、6月南北两断面优势种组成不同,7月开始出现共同优势种。从鱼类浮游生物的空间分布来看,近岸海域的丰度较高,5、6月鱼类浮游生物的平均丰度均为北面断面1高于南面断面2,7月反之。鱼类浮游生物群落在两个典型断面随月份呈现出不同特征,水深、温度和盐等海洋环境因子综合影响着春、夏季海州湾及邻近海域鱼类浮游生物群落结构。     

采样设计对估计矛尾虾虎鱼体长-体质量关系参数b的影响

鱼类体长-体重关系参数估计的准确与否影响进一步的渔业资源评估和管理。不同采样设计获得的生物学数据,对鱼类体长-体重关系参数b估计可能会有一定的影响。本文基于2013-2014年在黄河口水域调查获得的矛尾虾虎鱼(Chaemrichthys stigmatias)体长、体重数据,采用计算机模拟重抽样方法,选取相对估计误差和相对偏差两个指标,比较了不同采样设计对估计矛尾虾虎鱼体长-体重关系参数b的影响。结果表明,增加样本量可有效提高其体长-体重关系参数b的估计精度。不同季节数据对参数估计精度具有不同影响,应用多季节调查采样数据估计参数精度往往优于单季节采样。夏季数据对矛尾虾虎鱼体长-体重关系参数估计尤为重要。方案9(夏-冬季方案)在样本量达到540尾时,相对估计误差REE为2.08%,相对偏差RB的绝对值为0.71%,在相同样本量下该设计方案表现最好。在估计黄河口矛尾虾虎鱼等鱼类体长-体重关系参数时,应保证获得一定样本量的对参数估计具有较大影响的季节的生物学数据。     

小黄鱼体长-体质量关系和肥满度的年际变化

根据1960-2010年渤海和黄海南部春季(4-5月)14个航次底拖网调查资料,采用体长对应平均体质量的方法和相对体质量法,按性别逐年拟合小黄鱼黄海北部-渤海群系和黄海南部群系雌雄群体的体长-体质量关系,计算肥满度,并分析其影响因子.结果显示,在多数年份内,小黄鱼雌雄个体间体长-体质量关系参数b无显著性差异(P＞0.05);参数a和b呈极显著负相关关系(P＜0.01),lga与b的比值受环境影响较小,可能与鱼体密度有关.小黄鱼黄海北部-渤海群系雌雄群体从1960年到2004年以等速生长为主,与1960年相比,参数b在资源严重衰退期和资源恢复初期(1982-1993年)有所增大;黄海南部群系雌雄群体从1960年到2010年以负异速生长为主,参数b在资源严重衰退期和资源恢复初期(1986-1994年)呈减小趋势,20世纪90年代后期开始逐渐升高.小黄鱼黄海北部-渤海群系雌雄群体的肥满度从1960年到2004年总体呈减小趋势;黄海南部群系雌雄群体1986年的肥满度极显著小于对应群体1960年的肥满度(P＜0.01),此后略有升高,但年间差异不显著(P＞0.05).分析认为,在较好的饵料条件下,相对较低的捕捞压力是20世纪80-90年代初期小黄鱼黄海北部-渤海群系雌雄群体呈等速生长的主要原因:而持续的高捕捞压力引起群体中低龄鱼比例增加、体长生长速度加快是黄海南部群系呈负异速生长的主要原因.个体性成熟年龄减小是小黄鱼肥满度呈下降趋势的主要原因,但黄海伏季休渔管理和春季南黄海较高的水温,可能是20世纪90年代中期开始小黄鱼黄海南部群系各群体肥满度略有升高的原因.     

海州湾5种主要鱼类种群参数估算

根据2011年3月、5月、7月、9月和12月在海州湾及其邻近海域进行的5个航次底拖网调查资料, 对5种主要鱼类[包括六丝钝尾虾虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema)、短鳍 (Callionymus kitaharae)、长吻红舌鳎(Cynoglossus lighti)、方氏云鳚(Enedrias fangi)和棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)]的种群参数进行了估算。结果表明, 在这5种鱼类中, 生长系数(k)最高的是方氏云鳚(0.76), 其次是六丝钝尾虾虎鱼(0.70), 其他3种鱼类的生长系数均小于0.60; 总死亡系数(Z)最高的鱼种是方氏云鳚(4.62), 其次是长吻红舌鳎(3.55)、六丝钝尾虾虎鱼(2.99)和棘头梅童鱼(2.99), 短鳍 的总死亡率最低(1.60); 长吻红舌鳎、方氏云鳚和棘头梅童鱼的开发率(E)最高, 分别为0.74、0.74和0.73, 此外, 六丝钝尾虾虎鱼的开发率也较高(E=0.60), 而仅有短鳍 的开发率较低(E=0.43); 长吻红舌鳎、方氏云鳚和棘头梅童鱼的平均选择体长(L₅₀)较大, 分别为145.2、107.1和98.7 mm, 而六丝钝尾虾虎鱼和短鳍 的平均选择体长较小, 分别为60.0 mm和48.4 mm; 通过计算方氏云鳚和棘头梅童鱼2种鱼类的生长表现指数(f′), 并与其他学者的研究结果相比较, 发现同一鱼种的生长表现指数随着栖息海域纬度的降低而呈上升趋势。

     

大亚湾黑棘鲷的摄食习性

为了解黑棘鲷(Acanthopagrus schlegeli)在大亚湾生态系统食物网结构中的地位和作用, 2018 年 3 月至 2019 年 1 月逐月在大亚湾采集黑棘鲷样本, 分析黑棘鲷的食性组成、摄食强度、生态位宽度以及食性随季节和体长变化的趋势。结果表明, 大亚湾黑棘鲷饵料生物组成主要包括藤壶、鱼类、贝类、蟹类、虾类、星虫类、头足类、 水生植物等 8 个类群, 相对重要性指数百分比(IRI%)表明藤壶是最重要的饵料类群(IRI%为 42.41%), 其次依次是鱼类、贝类、蟹类、虾类、星虫类、头足类和水生植物。大亚湾黑棘鲷全年均有摄食, 摄食强度随季节变化显著, 其中胃饱满指数以春、冬季较高, 夏、秋季较低; 而空胃率则以夏季显著高于其他季节。不同季节食性差异明显, 春季主要以藤壶为食, 夏季主要以鱼类为食, 秋季主要以贝类为食, 冬季则主要以藤壶和鱼类为食, 影响食性组成随着季节变化的主要因子为水温、食物资源的可获得性等; 黑棘鲷体长越长, 越倾向于摄食大个体饵料, 摄食强度也越大, 营养生态位宽度先宽后窄。本研究结果将为今后黑棘鲷的保护和人工养殖提供理论依据。     

海洲湾北部海域春季渔业资源的群落结构特征

根据2012年5月(春季)在海洲湾北部海域进行的渔业资源底拖网调查资料,分析了该海域渔业资源群落结构特征。结果表明,该海域共捕获渔业资源种类51种(鱼类33种、甲壳类14种、头足类4种),平均渔获量为24.59 kg/h。优势种类主要为尖海龙(Syngnathus acus)、方氏云鳚(Pholis fangi)和戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)。渔业生物群落的种类丰度指数D在1.400–3.255之间,平均为2.471;多样性指数H′在0.492–2.309之间,平均为1.857;均匀度指数J′在0.182–0.713之间,平均为0.596。本次调查出现鱼类种数比20世纪80年代记载的鱼类150种大幅降低;甲壳类、头足类比相关调查显示甲壳类19种、头足类6种的结果也有所降低。主要经济鱼类个体质量和数量减少,小型低价值鱼类及戴氏赤虾逐渐成为优势种,且未发现经济鱼类带鱼(Trichiurus lepturus),这可能与过度捕捞或其他人为活动扰动有关。