多目标资源调查站位优化设计——以渤海为例

本研究以渤海为研究区域,通过数值模拟,分析了种类出现率(将基于渤海调查的17个主要渔业种类分为3类:Ⅰ类出现率≥70%,Ⅱ类出现率50%～70%,Ⅲ类出现率50%)和栖息水层对单种类资源量相对误差(Relative error, REE)的影响,不同调查站位数量(48和60)对定点采样与分层随机采样分析结果的影响,并优化了渤海多目标渔业资源调查的设计方案。结果显示,Ⅰ类中5种资源量REE在20%以内,Ⅱ类中3种资源量REE在30%以内,Ⅲ类中6种资源量REE在35%以内,即单种资源量评估值随种类出现率下降,相对误差变大;种类的栖息水层对种类资源量REE无明显影响。定点采样评估值随站位数量减少,精度下降(鱼类、虾类、蟹类、头足类的资源量指数和Margalef丰富度指数的REE分别增加了1.1%、2.5%、8.4%、4.4%和3.3%);分层随机采样可弥补站位数减少带来的精度下降,如站位数为48的分层随机采样获得的鱼类资源量指数评估精度(REE为4.6%)高于站位数为60的定点采样的精度(REE为7.7%),有助于减少调查成本和保护资源量低的种类。然而,每种采样方法并不能完全满足多目标最优,不同站位分配方案影响分层随机采样的精度,按照抽样费用最优准则设置站位,可获得精确度较高的鱼类、虾类、蟹类、头足类及黄鲫(Setipinnataty)、口虾蛄(Oratosquillaoratoria)、日本枪乌贼(Loligojaponica)、鳀鱼(Engraulis japonicus)、叫姑鱼(Johniusgrypotus)、泥脚隆背蟹(Carcinoplaxvestita)、中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)等主要种类资源量评估结果,可作为渤海多目标种类资源调查的站位设计方案。     

中国对虾生物量评估的环境DNA检测技术的建立及优化

近年来,环境DNA(Environmental DNA, eDNA)技术作为一种新的水生生物调查方法发展迅速,在水生生态系统的研究领域被广泛应用到物种检测、生物多样性评价、生物量评估等方面。然而,很少有研究专门评价e DNA技术操作流程中不同的eDNA富集方法与提取方法对研究结果的影响,从而针对具体研究对象建立一套最佳的eDNA技术操作流程。此外,由于物种间生活习性的差异,不同物种释放到环境中的DNA量及DNA片段大小不同,因而,针对不同研究对象需采用不同的eDNA富集与提取方法。本研究以中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)为研究对象,采用滤膜法富集eDNA,结合血液与组织DNA提取试剂盒提取e DNA。选取直径为47 mm的玻璃纤维膜、硝酸纤维膜、聚碳酸酯膜、尼龙膜共4种材质的滤膜,每种滤膜根据其孔径大小设置0.45、0.8、1.2、5μm共4个梯度,取样水量设置500 ml、1 L、2 L共3个梯度。结果显示,滤膜材质、滤膜孔径大小及取样水体体积均对中国对虾的定性与定量分析具有一定的影响,其中,0.45μm的玻璃纤维滤膜过滤2 L水样能够检测到的DNA拷贝数最多,并依据此建立了一套中国对虾e DNA技术的操作流程,提高了中国对虾的检出率,为后续中国对虾的分布监测及生物量评估提供了基础。     

渤海底拖网主要渔业生物类别时空分布的初步研究

为研究目前渤海主要渔业生物的时空关系,文章依据2014年~2015年渤海双船底拖网4个季度调查数据,初步分析了渤海三类主要渔获物(鱼类、甲壳类和头足类)的水平空间分布特点、空间距离及四季变化特征。结果显示,三类生物的主要分布区水平方向上存在空间分化现象,且随着三类生物集中分布区聚集程度的提高,空间分化现象越来越明显。三类生物的水平空间分布距离在季节上表现出夏、秋季(平均欧氏距离,夏季为75.91;秋季为44.76)较远,冬、春季(冬季为8.55;春季为11.81)较近的特点。三类生物间,头足类与甲壳类的距离相对较近(平均欧氏距离,24.44),而头足类与鱼类(40.07)、鱼类与甲壳类(38.27)的距离相对较远。     

黄海中南部小黄鱼种群生物学特征的季节变化和年际变化

根据2000～2010年“北斗”号调查船在黄海中南部水域8个航次的渔业生物底拖网调查数据,结合1985～1986年的历史资料,对该水域小黄鱼种群的生长、摄食、繁殖及资源量变动等生物学特征的季节变化和年际变化进行研究.结果表明,小黄鱼春季平均体长和优势体长范围要高于其他季节,从2000～2010年在同一季节小黄鱼的平均体长和优势体长降低,并且优势体长更为集中.小黄鱼食物组成从1985～1986年到2000年发生了显著的变化,2000～2010年小黄鱼食物组成变化不大.1985～1986年小黄鱼食物主要是以鳀Engraulis japonicus(重量百分比为45.18％)为主,其次是小型底栖虾类.2000年和2010年小黄鱼食物组成主要以太平洋磷虾Euphausia pacifica为主,占食物总量的47.2％,其次是细螯虾Leptochela gracilis和脊腹褐虾Crangon afinis,但是鳀在食物组成中从4.67％增加至10.64％.小黄鱼各个季节性腺发育Ⅱ期所占的比例较高.2000年小黄鱼平均渔获量最高(夏季除外),2000年以后其平均渔获量降低,其分布开始向北偏移.由上可知,黄海小黄鱼的种群属性及其生活史类型已经发生变化.因此,建议小黄鱼的渔业管理和资源养护要充分考虑其生物学特征的变化.     

烟威近岸海域鱼类早期资源群落结构及适宜产卵生境

烟威近岸海域是历史上重要的鲐(Scomber japonicus)产卵场之一,或囿于对其“过路渔场”的认知,近年来对该海域鱼类产卵场的研究相对较少。为了解烟威近岸海域鱼类产卵场现状,于2020年4—9月对该海域开展逐月产卵场调查,基于鱼卵、仔稚鱼及环境数据,运用空间插值、聚类分析、非度量多维标度排序、相似性分析和冗余分析(RDA)等方法对该海域鱼类早期资源时空分布、群落结构月度更替及主要种类适宜产卵生境进行了综合分析。结果显示,2020年4—9月于烟威近岸海域采集到鱼类早期资源种类52种,包括33种鱼类的337 038粒鱼卵和28种鱼类的2122尾仔稚鱼;5—6月为主要产卵期,共有21种鱼卵出现,鱼卵数量占全年鱼卵总数的98.32%,主要产卵场位于烟台套子湾至威海鸡鸣岛北部海域,主要产卵种类为鳀(Engraulis japonicus)、鲐、蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)、高眼鲽(Cleisthenes herzensteini)、黄条 (Seriola lalandi)、绯 (Callionymus beniteguri)、少鳞 (Sillago japonica)、黑鲷(Acanthopagrus schlegelii)、短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)、长蛇鲻(Saurida elongata)等;烟威近岸海域鱼卵与仔稚鱼群落结构年内变化明显,除产卵末期(8—9月)外,各月间种类更替率不低于50%,鱼卵与仔稚鱼群落月间平均相异性不低于73%;海表温度(SST)、海底温度(SBT)、海表盐度(SSS)和深度(DEP)是显著影响4—9月主要鱼种产卵选择的环境因子。研究表明,烟威近岸海域为黄渤海规模较大的鱼类产卵场之一,需在鱼类早期生活史研究与产卵场养护策略制定时得到足够重视。     

海洋暖化和酸化对黄姑鱼早期生长发育的影响

以黄姑鱼(Nibea albiflora)为研究对象,根据IPCC 2013典型浓度排放路径(RCP)对2100年海洋温度和p H的预测值,分别选择减缓温室气体排放情景(RCP 2.6)和高温室气体排放情景(RCP8.5),设置温度和p H两个因素,在实验室条件下模拟气候变化,探究海洋暖化和酸化对黄姑鱼早期生长、发育的影响。结果显示,在基础温度24.0℃条件下,黄姑鱼进入稚鱼期的时间为25 d,高温处理(26.0℃~28.0℃)生长加快,仅为22 d,同时,随着温度升高(26.0℃、26.6℃和28.0℃),生长率逐渐增加(0.73、0.74和0.78 mm/d),并且各处理组之间生长率存在显著差异(P0.05),但死亡率在26.6℃最高,26.0℃最低。黄姑鱼死亡率在p H为7.80、7.73和7.49时分别为3.9%、19.4%和21.7%,各处理组死亡率差异显著(P0.05),但p H对黄姑鱼早期生长率影响不显著(P0.05)。通过逻辑斯蒂生长方程拟合,结合IPCC对2100年温度和p H的预测,到2100年,在RCP 2.6情景下,黄姑鱼早期生长率为0.71 mm/d,死亡率为31.1%;在RCP 8.5情景下,黄姑鱼生长率最高达到0.76 mm/d,死亡率为23.9%。在海洋酸化和暖化的共同作用下,黄姑鱼的早期补充将会受到影响。     

近30年渤海鱼类种群早期补充群体群聚特性和结构更替

基于30余年渤海鱼卵、仔稚鱼历史调查资料的整理分析并结合产卵场补充调查,以1982~1983年周年逐月调查资料为本底,采用多元统计学方法分析30余年渤海鱼类种群早期补充群体群聚特性(物种多样性和关键种群)的季节变化和年代际变化,并掌握结构更替过程中优势种和重要种协同消长规律。分析结果显示,渤海各调查季节(冬季除外)鱼卵、仔稚鱼种类数以及资源丰度指数呈先降后升变动趋势。当前鱼卵种类数仅为20世纪80年代1/2左右,资源丰度不足20世纪80年代的1/10;仔稚鱼种类数和资源丰度仅为20世纪80年代的3/4左右,但冬季仔稚鱼种类数和资源丰度指数呈现上升趋势。各调查时期相同季节鱼卵优势种变化不明显,但仔稚鱼优势种变化幅度超过鱼卵,底层重要经济种类早期补充群体优势度急剧下降;鱼卵和仔稚鱼物种多样性水平在升温季节较高而在降温季节较低,调查期内各季主要呈现先降后升变动趋势。鱼类早期补充群体种类更替现象明显,近年来种类更替率呈现明显加快趋势。各调查时期相同季节各适温类型产卵亲体种数均呈现先降后升变动趋势,但各适温类型种数所占比例和全年综合各适温类型种数所占比例基本稳定。各调查时期相同季节各主要栖所类型产卵亲体种类数也均呈现先降后升变动趋势,全年综合陆架浅水中上层鱼类种数所占比例升高,中底层和底层鱼类所占比例有所下降。近30年在多重外来干扰作用下,渤海鱼类早期补充过程各个关键环节已随其栖息地(产卵场)生境要素发生不可逆变化或变迁。渤海鱼类种群早期补充群体群聚特性和结构更替是环境-捕捞胁迫下鱼类群落内多重生态位的交替失调和渔业资源结构性衰退的具体表现。     

渤海中国对虾生态容量变化研究

基于1982年和2014~2015年渤海渔业资源与环境调查数据,采用Ecopath模型,分析了渤海生态系统的营养关系、结构及功能参数,评估了中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)在渤海的生态容量变化。结果显示,渤海生态系统中底栖甲壳类、软体动物等功能群处于重要的营养位置,但中国对虾不是渤海生态系统的关键种,其生物量的增加对口虾蛄(Oratosquilla oratoria)、三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)、多毛类、底栖甲壳类有负影响,花鲈(Lateolabrax japonicus)、虾虎鱼类等生物量的增加将对中国对虾产生负影响。渤海生态系统2个时期均处于发育的不稳定期,仍有较高的剩余生产量有待利用,2014~2015年渤海生态系统成熟度和稳定性较1982年有所降低,系统出现一定程度的退化。中国对虾1982年和2014~2015年在渤海的生态容量为0.810和0.702 t/km~2;与当年依据调查数据评估的生物量相比较,中国对虾有较大的增殖潜力,当生物量增长至71.68倍和585倍时,仍不会超过生态容量。     

海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应

海底大型垃圾是海洋垃圾的重要组成部分,但目前关于海洋垃圾的研究主要集中于漂浮垃圾,而针对海底大型垃圾的研究较少。海底大型垃圾通常不易分解和迁移,这使其不仅能直接改变海洋环境和底质,还能通过影响海洋生物生存与生长进而威胁海洋生态系统健康。本文从定殖、缠绕、围困和摄食等4个角度系统地总结了目前海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应的研究现状及进展,并对未来研究方向进行了展望。本文旨在从生物角度客观、全面地综述海底大型垃圾对底栖海洋生态系统的影响,以期为评估海底大型垃圾对海洋生物多样性的作用机制,及海底大型垃圾综合管控与治理提供科学依据。     

潮流与布放时间对青岛石雀滩海域海洋牧场刺网CPUE的影响

准确的单位捕捞努力量渔获量(CPUE)是评价海洋牧场建设效果的基础, 网具布放时间与潮流是影响海洋牧场等近岸渔业资源 CPUE 的偏差源。本研究通过对比青岛石雀滩海域国家级海洋牧场 2 种大潮期布放(布放时间分别为 24 h 与 48 h)与大潮刚结束后布放(布放时间为 24 h)的刺网 CPUE, 探讨潮流与网具布放时间对海洋牧场渔业资源刺网调查的影响。研究发现: (1) 相比大潮期布放 24 h 与 48 h 2 种调查方式, 大潮刚结束后布放 24 h 调查捕捞的渔业资源种类分别增加 16 和 12 种, 种类数增幅分别为 145.455%和 80.000%, 且种类 CPUE 增加种类要多于减少种类, CPUE 分别增加 92.224 kg/(km² ·h)和 91.141 kg/(km² ·h), 增幅分别为 160.147%和 156.792%; (2) Wilcoxon 符号秩检验发现大潮刚结束后布放 24 h 调查与大潮期布放 24 h 与 48 h 2 种调查方式 CPUE 间都存在显著差异 (P=0.006, n=7; P=0.032, n=7), 但大潮期 2 种布放时间调查结果间不存在显著差异(P=0.230, n=7); (3) 对比大潮期布放 48 h 与布放 24 h 两种调查结果, 布放 48 h 比布放 24 h 渔业资源种类增加了 10 种, 增幅达 90.91%。布放 48 h 有 7 种渔业资源种类 CPUE 下降, 下降幅度为 0.111~14.047 kg/(km² ·h); 有 14 种 CPUE 增加, 增加幅度为 0.010~ 8.678 kg/(km² ·h); CPUE 布放 48 h 比布放 24 h 增加了 0.541 kg/(km² ·h), 增幅仅为 0.939%。总体而言, 青岛石雀滩海洋牧场渔业资源大潮刚结束后调查相比大潮期 2 种调查, 资源种类和 CPUE 都大幅增加, 大潮刚结束后调查优于大潮期调查; 大幅延长刺网布放时间能增加网获种类和某些种类的 CPUE, 延长刺网布网时间对于查明研究海域渔业资源种类组成很有必要。本研究结果可为海洋牧场等近岸渔业资源调查提供科学参考。