渔获物平均营养级在渔业可持续性评价中的应用研究进展

高强度的捕捞努力量和渔业管理不力等因素导致全球范围内传统渔业资源的衰退,近年来渔获物平均营养级(MTL,mean trophic level)作为以生态系统为基础的渔业管理评价指标被普遍应用。本文在广泛收集国内外相关文献资料基础上,系统地介绍了MTL在渔业资源评价中的研究进展。已有研究显示,MTL能够利用已知渔获数据来分析,且参数化较为简便,在评价渔业可持续性中优势明显。受以渔获量作为生态系统指标、营养级(TL,trophic level)随体长的变化、渔获统计数据质量、低TL种类的过多捕捞和海域环境富营养化等因素的影响,在评估渔业资源利用状况时,需将MTL与剔除TL小于3.25物种下的3.25MTL、渔业均衡指数(FIB)等营养指标综合分析。此外,综合运用多指标,将营养指标与渔获组成、中上层鱼类与底层鱼类产量的比值、市场价格等指标结合分析,有助于掌握引起MTL变动的因素,更加全面地掌握捕捞活动下鱼类群落结构的实际变化状况。     

鱼类食性和食物网研究评述

鱼类食性和食物网的研究对于了解鱼类群落的结构与功能具有重要意义。本文主要结合国内外有关鱼类食性和食物网研究的报道，概括性叙述了在进行鱼类的食物组成、食性比较、摄食的时空变化、摄食的选择性、营养级、摄食量、食物网及其营养动力学研究时所使用的方法，并对我国开展此类研究的前景和存在的问题进行了讨论。     

基于稳定同位素技术的新疆伊犁河流域鱼类群落营养级初步研究

为探究伊犁河流域鱼类群落营养结构动态及层级变化，本研究于2019年湿季(5-6月)和2020年干季(11月)在新疆伊犁河流域13个站位进行鱼类调查。运用稳定同位素δ¹³C、δ¹⁵N技术分析了伊犁河鱼类的营养级，并对不同支流以及不同摄食功能群鱼类营养级进行比较分析。伊犁河流域鱼类的δ¹³C值范围为-33.70‰～-18.51‰,δ¹⁵N值范围为5.13‰～17.33‰,营养级范围在1.27～4.07之间，平均为2.54±0.55。湿季鱼类的营养级高于干季，肉食性和杂食性鱼类营养级明显高于其它类群。鱼类营养结构特征指标(氮值范围NR、碳值范围CR、总面积TA、平均离心距离CD、平均最邻近距离、最邻近距离标准差SDNND)显示，伊犁河与特克斯河的鱼类营养多样性较高，揭示种间竞争较少；喀什河营养冗余更高，表明鱼类群落抗外界干扰能力更强。本研究为后期准确全面的评估伊犁河流域鱼类群落结构与功能对人类活动干扰的响应提供了基础依据。     

基于营养通道模型的淀山湖生态系统结构与能量流动特征

根据2008-2009年间对淀山湖湖区水生生物资源调查的结果,运用Ecopath with Ecosim 6.1软件构建了淀山湖生态系统的营养通道模型,初步分析了淀山湖水域生态系统的结构和能量流动特征.模型中涉及水鸟、鱼类、虾类、软体动物、底栖动物、浮游动物、浮游植物、碎屑等21个功能组分,基本涵盖了淀山湖生态系统的主要能量流动过程,分析结果表明,淀山湖生态系统总流量为4 098.50 t·km-2·a-1.从混合营养效应分析来看,渔业捕捞会对该生态系统的鱼类功能组产生负效应.生态网络分析显示,淀山湖生态系统各功能组的营养级范围为1～ 3.92,水鸟占据了营养层的最高层.系统的能量流动主要有5级,各营养级之间平均能量转换效率为11.7％.淀山湖生态系统的整体再循环率较低,能量利用效率有待改善和提高.生态系统参数:系统初级生产力/总呼吸量(TPP/TR)、连接指数CI和能量循环指数FCI分别为2.80、0.19和0.0189,表明淀山湖生态系统目前仍然处于幼态化生态系统状态.     

应用稳定同位素技术研究崂山湾夏季鱼类群落的摄食生态

崂山湾是黄海沿岸众多海湾之一,也是当前增殖放流的重要水域,研究该区域鱼类群落结构及其食物网结构,有着非常重要的生态意义和实用价值。本研究根据2014年6月和8月在崂山湾海域进行的底拖网调查,分析该海域夏季鱼类群落的优势种组成,并通过测定稳定同位素对其摄食生态进行研究。结果表明,崂山湾夏季鱼类群落的优势鱼种共有10种,包括六丝矛尾鳅虎鱼、中华栉孔鳅虎鱼、红狼牙鳅虎鱼、皮氏叫姑鱼、白姑鱼、小黄鱼、绿鳍鱼、短吻红舌鳎、斑鲨和赤鼻棱鳀;夏季崂山湾不同月份鱼类群落的优势种组成差异较大。各优势鱼种间δ13C值存在显著差异,结合胃含物分析结果表明6月鱼类群落食物的主要来源均为底层饵料,而8月鱼类群落的食物来源则更广泛。崂山湾夏季2个月鱼类群落的优势鱼种间的δ15N值均存在显著差异,最大分别相差4.61‰和3.70‰。崂山湾6月鱼类群落的优势种包括了中营养级鱼类和高营养级鱼类,鱼类群落的平均营养级为3.90,主要是底栖动物食性鱼类;而8月鱼类群落的优势种包括了低营养级鱼类和中营养级鱼类,鱼类群落的平均营养级为3.37,包括浮游动物食性和底栖动物食性2种食性类型,以底栖动物食性鱼类为主。线性回归分析表明崂山湾夏季10种优势鱼种除皮氏叫姑鱼、斑鲨、短吻红舌鳎和绿鳍鱼的营养级与体长无线性相关外,其余优势鱼种的营养级均与体长呈显著的正相关。这主要由于它们随着体长的增加,摄食高营养级的饵料增加,低营养级的饵料减少,自身的营养级也随之升高。     

南海北部陆坡海域生态系统营养结构和能量流动分析

陆坡是陆架到深海的过渡区域,具有独特的地理生态环境特征,能量和物质交换活跃。为了解南海北部陆坡海域生态系统状况,实验根据2015—2016年南海北部陆坡海域渔业资源和海洋生态调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.5(EwE6.5)软件构建了由22个功能组组成的南海北部陆坡海域生态通道模型,分析了该海域生态系统营养结构、能量流动及生态系统总特征。结果显示,南海北部陆坡生态系统各功能组营养级范围为1.00～4.47,海豚占据了最高的生态位。关键度指数(KSI)分析表明,中型浮游动物、鸢乌贼为南海陆坡生态系统的关键种。生态系统中能量流动主要以碎屑食物链为主,能量来源于碎屑的比例为52%。生态网络分析表明,系统能量主要分布在6个整合营养级,来源于初级生产者和碎屑的转化效率分别为21.26%和22.39%,系统平均转化效率21.94%。研究表明,南海陆坡海域生态系统具有较高的生态转化效率。     

基于氮稳定同位素分析的三峡水库主要鱼类营养级研究

运用稳定同位素技术对2018年7月—2019年1月采自三峡库区干流木洞、涪陵、云阳和秭归江段的38种鱼类进行氮稳定同位素分析,同时计算鱼类营养级并构建了鱼类连续营养谱。研究结果显示,三峡库区干流鱼类δ15N值平均值为11.02‰,变化范围为5.31‰~17.79‰。以初级消费者螺类作为基准生物估算出三峡库区干流鱼类平均营养级为2.67,范围为1.47~4.12。营养级大于4级的鱼类仅有1种,营养级位于2~3级之间的鱼类种类数最多,占种类总数的50.0%,其次是营养级大于3级的鱼类,占种类总数的31.6%,不同食性鱼类组合的营养级存在差异。库区干流鱼类营养级的时空差异均不显著,而越靠近大坝的江段食物链长度的季节性波动幅度越大。和水库蓄水运行初期相比,鱼类营养级显著升高且高营养级鱼类的群落结构和营养特征发生了一定程度的改变,特别是拥有较高营养级的短颌鲚(Coilia brachygnathus)在库区干流逐渐扩张并成为优势种,其可能对库区干流鱼类营养结构产生影响。     

东海、黄海秋季渔业生物群落结构及其平均营养级变化特征初步分析

为了探讨东海、黄海渔业生物群落结构长期、连续的变化特征,采取聚类和平均营养级的分析方法研究了连续14年的底拖网秋季调查数据,对该海域主要渔业生物结构的变化阶段和规律进行了归纳与分析,将主要的渔业生物进行了类群划分,并分析了渔业生物群落平均营养级与资源密度之间的关系.结果表明,研究时间范围内渔业生物群落结构的发展分为3个阶段:水母暴发前期(1999-2003年),水母暴发期(2004-2007年)和水母暴发后期(2008-2012年).暴发前期,资源量波峰与波谷变化周期为2年,后期则变为1年.水母暴发后,经过5年的剧烈波动发展,群落结构变化恢复到接近暴发前状态的趋势.此外,研究的主要渔业生物品种可以划分为暴发(沙海蜇)、优势(带鱼和小黄鱼)、异常(竹筴鱼)、常见(刺鲳、银鲳和黄鲫)、水母伴随(白色霞水母和海月水母)和偶见(日本鲭、龙头鱼等)6个物种类群.另据物种资源量在水母暴发前后的发生水平,偶见类群中的物种又可分为前期高后期低(龙头鱼、多棘腔吻鳕等)、前期低后期高(蓝点马鲛、大管鞭虾等)和没有变化(日本鲭)3个小类群,这些小类群中的物种具备了作为生态系统健康状态指示种的特征.最后,14年的渔业生物群落平均营养级与总资源密度对数呈极显著负相关(P<0.001),具体关系式为TL=-0.896 5·ln(CPUE)+14.142 1(TL为平均营养级,CPUE为单位捕捞努力量渔获量),此结果显示在营养级降低的同时会伴随整体资源量的增加,反之亦然.     

江苏近海辐射沙脊群及邻近海域生态系统营养结构和能量流动研究

为了解近海辐射沙脊群的生态功能、营养结构和能量流动特征，根据2018—2019年在江苏近海辐射沙脊群及邻近海域进行的生物资源与栖息环境综合调查数据，通过构建Ecopath生态模型，分析了该海域生态系统的营养结构、混合营养效应、能流途径和生态系统总体特征等。研究发现，该海域27个功能群的营养级范围为1.00～4.31,主要渔获种类及优势种的营养级范围在3.0～4.0之间，顶级捕食者如鮸(Miichthys miiuy)和龙头鱼(Harpadon nehereus)等鱼类的营养级在4.0以上。该海域生态系统的总生态转化效率是14.93%,略高于邻近海域，表明该生态系统对能量的总体利用率较高，有利于维持生物群落的多样性和较高的生产力。碎屑和浮游植物均是该海域主要的营养来源，其中牧食食物链在各营养级之间的能量流动均高于碎屑食物链。与其他生态系统相比，该海域生态系统的总流量(TST)较高(8 950 t·km^-2·a^-1),表明该生态系统的总体规模较大，有利于维持生态系统的健康。从生态系统总体特征参数等生态指标来看，该海域生态系统仍处于不稳定状态，易受...     

大亚湾珊瑚礁生态系统简化食物网的稳定同位素

为了阐明大亚湾珊瑚礁生态系统的简化食物网结构,本研究应用碳(C)、氮(N)稳定同位素技术测定了大亚湾珊瑚礁区样品的δ~(13)C和δ~(15)N值,计算主要消费者营养级并绘制连续营养谱,构建了大亚湾珊瑚礁的营养结构。结果显示,大亚湾珊瑚礁生态系统食物网δ~(13)C值范围为-23.22‰～-10.76‰,平均值为-16.47‰±2.89‰;δ~(15)N值的范围为4.32‰～15.82‰,平均值为11.46‰±2.37‰。各潜在食源和消费者的碳、氮同位素比值之间均有显著性差异。根据δ~(15)N值计算结果显示,大亚湾珊瑚礁区主要消费者生物种类的营养级范围为1.70～3.64,其中腹足类、双壳类和鱼类的营养级分别为1.84～2.68、1.70～2.49和2.45～3.64。大型底栖动物的碳、氮同位素比值在季节之间无显著性差异。利用SIBER模型计算了大型底栖动物群落的6个营养结构量化指标,发现平均营养级多样性(CD)在各季节变化较小,摄食来源多样性水平(CR)、营养级长度(NR)和生态空间利用程度(SEAc)均在春季最高;物种聚集度密度参数(MNND)和物种聚集度均匀度参数(SDNND)均在冬季最低。研究表明,不同来源的有机物对大亚湾珊瑚礁食物网的贡献各不相同,其中浮游植物和藻类是大亚湾珊瑚礁中重要的初级生产者和驱动食物网的重要碳源。部分消费者摄食共同的饵料生物,存在生态位重叠现象。各消费者类群具有不同的营养位置,头足类的平均营养级最高,其次是鱼类、双壳类,主要与其食性相关。大亚湾珊瑚礁生态系统中的主要消费者呈现两端营养级生物种类少、中间层次种类较多的营养层次分布。大亚湾珊瑚礁底栖群落的碳、氮稳定同位素无显著季节性差异,可能与珊瑚礁生态系统的特点和底栖动物的个体大小有关。底栖动物群落总体上具有相对较为稳定的营养多样性水平和食物网,其中在春季种群内营养层级差别较大、竞争较激烈,冬季群落营养冗余性最高。