基于GFM和GAMM模型分析对虾白斑综合征(WSSV)对黄海和东海北部水域虾类生物量的影响

虾类是海洋生态系统功能群的重要组成部分,其生物量变化受到多重因素的影响。本研究在开展黄海和东海北部水域虾类白斑综合征病毒(white spot syndrome virus, WSSV)流行病学调查的基础上,利用梯度随机森林模型(gradient random forest model, GFM)和广义加性混合模型(generalized additive mixed models, GAMM),分析了2016—2018年间黄海和东海北部水域WSSV流行对虾类生物量的影响。分子检测结果显示,调查所获取的26种虾类中,11种被检测为WSSV阳性;2016、2017和2018年WSSV阳性采样站点的比率分别为48.40%、38.75%和21.74%,虾类样品中WSSV阳性检出比率分别为16.86%、9.60%和4.80%。GFM模型分析显示,解释变量“阳性样品数的对数(ln_posi)”对响应变量“虾类生物量的对数(ln_Abu)”的重要性最高。GAMM分析中,根据赤池信息准则(Akaike information criterion, AIC)最小原则筛选出的最优模型为：ln_Abu~WSSV阳性率(P_rate)+ln_posi+经度(Long),该模型中ln_posi和P_rate是影响虾类生物量的极显著相关因子,ln_Abu随着P_rate的升高而降低。研究表明,WSSV在黄海和东海北部水域虾类中流行,推测对该海域的虾类生物量存在影响。     

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。     

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。     

不同捕捞策略对海水青鳉不同发育阶段生长的影响

以海洋模式物种—海水青鳉(Oryzias melastigma)为研究对象, 设置了 90%大个体捕捞(H-B)、90%随机捕捞 (H-R)、75%大个体捕捞(M-B)、75%随机捕捞(M-R)、50%大个体捕捞(L-B)、50%随机捕捞(L-R)、75%小个体捕捞 (M-S) 7 种捕捞策略处理组, 用以研究海水青鳉的生长特征在不同捕捞策略、不同世代(F1、F2 和 F3)之间的差异。 结果表明, 同代际不同捕捞策略条件下, 海水青鳉卵径和仔鱼全长呈极显著性差异(P＜0.01); 不同代际间, 高强度捕捞处理组(90%捕捞策略) 卵径增大, 低强度捕捞处理组(50%捕捞策略)卵径变小, 但不同世代对下一代鱼卵的孵化率和存活率影响较小。不同代际间, 低强度捕捞处理组在幼鱼时期增长率高于其余处理组; 同代际间仔鱼发育阶段, 高强度捕捞处理组生长迅速, 前期增长率明显高于后期, 其在仔幼鱼阶段其增长率低。随着外界捕捞压力的增加, 同代际间高强度捕捞处理组瞬时增长率最低; 低强度大个体捕捞策略组瞬时增长率在代际间较稳定。与现阶段捕捞策略相同, 高强度大个体捕捞会导致鱼类生物学性状在 3 代中产生极大差异。因此本研究通过模拟不同捕捞策略探讨鱼类发生的生物学性状变化, 旨在为预测鱼类进化趋势的深入研究提供依据。     

秋季黄海渔业生物多样性及生物量平均温度的时空变化

全球变暖等气候变化使渔业资源有向两极移动的趋势,导致渔业生物多样性的变化和生物量随纬度的变化,后者表现为生物量平均温度(mean temperature of the biomass, MTB)的改变。为充分了解黄海渔业资源多样性、生物量及MTB的长期时空动态,本研究基于2000、2009和2018年每年秋季(10月)底拖网调查数据,选择生物量占比超过0.05%的种类作为黄海渔业资源的表征种类,结合海表面温度(sea surface temperature, SST)遥感数据,对黄海鱼类、甲壳类和头足类等重要渔业生物的多样性时空分布及其与SST的关系,生物量及MTB的时空分布进行分析。结果显示,2000、2009和2018年的表征种类分别为39、37和46种。2009年丰度的绝对优势种占比最高,而2000年丰度的绝对优势种占比最低。生物量占比方面,鱼类各年份占比均高于70%,呈先下降后上升的趋势,甲壳类占比由11.45%增至25%以上,头足类占比最小(<1%)且不断下降。在生物多样性指数时空分布方面,Berger-Parker指数和Shannon-Wiener多样性指数的空间分布趋势相反,且未发现经向或纬向的变化趋势;Margalef丰富度指数高值区主要分布在黄海南部海域。SST与生物多样性指数间无显著线性关系(P>0.05)。MTB呈西南高、东北低的趋势,且在34°N附近变化明显,黄海深水区低于近岸;MTB最小值出现在黄海北部,最大值出现在调查海域南端。     

长江口及毗邻海域三疣梭子蟹种群生物学特征及与环境的关系

根据2006年6月、8月和10月在长江口及其毗邻海域三疣梭子蟹底拖网资源调查资料,分析此区域三疣梭子蟹生物量和资源密度的分布特征及其与环境因子的关系。分析结果表明,三疣梭子蟹主要分布在N 31°~33°之间的海域,其生物量和资源密度在调查中有明显的变化,10月最高,8月次之,6月最少;种群组成中的雌雄比季节性变化明显,6月,雌性个体占优,之后雌雄比趋于相等,至10月,两者比为1∶1;头胸甲宽和体质量呈现幂函数的关系,7—9月是三疣梭子蟹体质量增长最快的时期;在所得环境因子中,溶解氧和NO2是影响三疣梭子蟹分布的最为重要的环境因子。与20世纪90年代数据相比,三疣梭子蟹的资源量有了一定的恢复,这可能与增殖放流和生态环境的改善有关。     

黄海北部辽宁近岸海域鳀产卵场分布特征及其影响因素

为掌握黄海北部辽宁近岸海域鳀(Engraulis japonicus)产卵场的分布特征及其关键环境因子,基于2021年4—12月开展的产卵场综合调查获取的鳀样品及其鱼卵密度数据,运用Garrison重心分布法阐释鳀产卵洄游分布特征及其主产卵期;通过基于Tweedie分布的广义可加模型(generalized additive model, GAM)的构建,分析主产卵期内鳀卵密度与同步获取的海水表层温度(SST)、海水表层盐度(SSS)、海水表层叶绿素浓度(Chla)、浮游动物丰度(Fd)、浮游植物丰度(Fz)和深度(Depth)等6个环境因子,以及时间(月份,Month)和空间(经纬度、Lon和Lat)因子之间关系,并识别主控因子。结果显示,海域内鳀产卵期较长,由4月持续至11月,5—8月为主产卵期,其中,5—6月为产卵盛期。鳀产卵场规模和位置时空变化明显,时空因子与鳀卵密度分布呈密切非线性相关(累积偏差解释率为48.1%),(SST, SSS) (18.7%)和Depth (5%)次之。鳀产卵期适温范围较广,产卵场分布表现出高温高盐(低温低盐)增效作用和高温低盐限制作用。产卵初期(4月),鳀产卵场规模和鱼卵密度均较低,产卵重心位于海洋岛东南侧深水区;盛期(5月底—6月初)在SST主导下,鳀产卵场规模和鱼卵密度均至年内最高值,核心产卵场位于石城岛–庄河河口一带海域;此后,随着辽南沿岸水系盐度的下降,高温低盐的抑制作用使SSS因素主导产卵鱼群避开沿岸海域,鳀产卵场迁移至外海深水区,7月后位于30~50 m等深线之间;9—10月鳀繁殖活动基本结束,10月鳀卵仅零星分布于调查海域,直至12月未有鳀卵采获。研究可为黄海北部辽宁近岸海域鳀产卵场研究及鳀资源合理开发利用提供参考依据。     

山东半岛南部海域渔业资源结构及关键种的年际变化

关键种及其与群落中其他物种的联系,对维持整个生态系统的稳定性发挥了重要作用。基于2016-2018年山东半岛南部海域渔业资源调查与渔业种类食性文献数据,构建了山东半岛南部海域食物网拓扑结构并计算了拓扑重要性指数,筛选了群落关键种并分析了其年际变化。2016-2018年山东半岛南部海域食物网包含物种20~22个,摄食关系数量59~65个,年际差异不明显;食物网拓扑结构密度范围为0.3048~0.3684,种间关联度为0.1451~0.1634;群落关键种均为鳀(Engraulis japonicus)和黄鮟鱇(Lophius litulon)。鳀作为关键被捕食者,黄鮟鱇作为关键捕食者,两者对群落结构的能量流动和信息传递起关键作用;鳀和黄鮟鱇在2016-2018年均为优势种,但鳀优势度逐年下降,细纹狮子鱼(Liparis tanakae)从2017年开始也成为优势种。     

捕捞诱导鱼类生物学特征进化研究进展

随着捕捞强度加大,渔业生物为了应对捕捞压力、维持种族繁衍,逐渐产生适应性进化,这一过程称为捕捞诱导进化(Fishing-induced evolution,FIE),通常表现为渔业生物个体变小、性成熟提前,个体对捕捞的敏感性增强,进一步导致渔业种群结构简单、生态系统稳定性下降和渔业经济效益降低。认知捕捞诱导的渔业生物适应性进化,掌握捕捞对渔业种群的作用机制,有利于制定科学合理的渔业资源养护与管理策略。虽然FIE方面已进行了大量研究,但FIE在生理、生态及基因层面上对渔业生物的具体影响过程尚未明确,尤其是在气候变化、多物种相互作用等的动态环境中,FIE的作用方式更为复杂。作者综述了鱼类FIE的主要研究方法,总结了捕捞对大个体的选择性在鱼类生长、性成熟和行为方面的影响,并分析了这种影响对渔业种群恢复与管理产生的效应,以及今后需要解决的关键科学问题,旨在为FIE的进一步深入研究和渔业资源的科学管理提供帮助。     

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eDNA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eDNA。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、5 μm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,0.45 μm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eDNA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。