基于两种机器学习方法分析东海北部海域三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)时空分布

为了解东海北部海域三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)资源时空分布规律,探索更适合三疣梭子蟹资源量预测的模型方法,根据2006—2007年共四个季度在东海北部海域的底拖网调查数据,运用梯度提升回归树(gradientboostingregressiontree,GBRT)和支持向量机(supportvector machine,SVM)这两种机器学习方法,分析了三疣梭子蟹时空分布与环境因子之间的关系,同时使用方差解释率(VE)、相对均方根误差(RMSE)以及决定系数R2等指标对不同模型的拟合效果、预测性能以及稳定性等进行了比较,选择其中最佳模型对东海北部海域三疣梭子蟹资源分布进行预测。结果显示, GBRT模型的拟合效果相对优于SVM模型,两种模型的拟合结果均显示底层海水盐度(SBS)为影响三疣梭子蟹资源分布最为显著的环境因子。GBRT模型的预测性能较高且模型较为稳定,其预测结果显示夏季的资源量高于其他三个季节,且各季节所研究海域的东南部均存在一个资源分布的低值区。研究结果预期可为三疣梭子蟹资源分布及资源量预测新方法的探索和分析提供技术指导。     

多目标渔业资源科学调查的分层方案设计优化

渔业资源科学调查常用于收集高质量的生物学和生态学数据以进行渔业资源评估与管理。渔业资源调查设计优化十分必要,其有助于在经济有效的采样努力量下提高调查估计量的精度。对于估计单鱼种资源量指数和物种多样性指数为主的多目标渔业资源调查设计,本研究应用模拟方法评价和优化了分层随机采样设计的分层方案。在不同月份,对于不同调查目标,分别比较了不同分层方案设计的表现。对于大多数指标,与简单随机采样设计相比,分层方案设计可以提高调查估计量的精度。目前采用的具有5层的分层随机采样设计表现最好。通过分层方案设计可以补偿由于采样努力量降低造成的估计量精度的下降,采样努力量的减少有助于降低调查成本、减轻调查拖网对于种群数量较低鱼种的不利影响。本研究表明对于不同的调查目标,最优化的分层方案设计不同。调查后分析有助于改善渔业资源调查的分层方案设计。     

基于优化模型的莱州湾三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)栖息地适宜性研究

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)是莱州湾最重要的经济蟹类,其资源丰度受栖息环境影响显著,为了解不同的环境因子对其栖息地分布的影响,根据2010~2020年夏季底拖网调查数据,研究莱州湾三疣梭子蟹栖息地适宜性及其影响因子。利用广义可加模型(generalized additive models,GAM)选取变量因子,通过提升回归树模型(boosting regression tree,BRT)对因子进行权重分析,构建了4种栖息地适宜性指数(habitat suitability index,HSI)模型,并通过实测值和预测值的Pearson检验,对模型比较和验证。结果表明,GAM和BRT优化的HSI模型好于其他3种模型(未优化模型,GAM优化HSI模型,BRT优化HSI模型),以生物量表征资源丰度的模型好于尾数表征资源丰度的模型,算术平均法构建的HSI模型的整体预测准确率和相关系数高于几何平均法,对莱州湾三疣梭子蟹栖息地有较强的预测能力。底层水温、底层盐度和水深对三疣梭子蟹栖息地影响较大,夏季栖息地适宜性较高的海域(HSI>0.7)主要分布在莱州湾南部、东南部和东北部海域,中部和西南部海域分布较少。研究结果为莱州湾三疣梭子蟹增殖放流工作提供了科学依据。     

山东半岛近岸海域蟹类群落结构特征的研究

根据2014年8月和10月、2015年2月和5月使用单船底拖网进行的4个航次调查数据,对山东半岛近岸海区的莱州湾及渤海南部、山东半岛北部和山东半岛南部等3个海域蟹类种类组成、时空分布、优势种、群落结构稳定性等群落结构特征进行了研究。结果显示,4次调查共捕获蟹类20种,隶属于10科17属,其中日本蟳（Charybdis japonica）和三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）是主要经济种类,其余均为小型饵料型蟹类;海区内主要的优势种为双斑蟳（Charybdis bimaculata）、日本蟳（Charybdis japonica）和三疣梭子蟹（Portunus trituberculatus）,3个海域优势种季节更替均十分明显;莱州湾及渤海南部和山东半岛南部2个海域生物量季节变化明显,春季较低,在夏季达到峰值,夏季到冬季呈降低趋势,山东半岛北部海域生物量季节变化不明显。3个海域蟹类群落物种多样性指数（H'）、丰富度指数（D）及均匀度指数（J'）均处于较低水平,并有一定的季节变化;水深、水温和盐度是影响蟹类群落结构的重要因子,渤莱沿岸流、黄海暖流和黄海冷水团通过影响海域内水温与盐度影响蟹类群落结构。研究表明山东半岛近岸海区蟹类以小型饵料型蟹类为主,蟹类多样性水平较低,优势种更替明显,群落季节更替指数较高,季节间迁移频繁,蟹类群落不稳定。     

环境要素驱动下的长江口无脊椎动物群聚特征

为探讨2013年长江口及其邻近海域游泳动物中无脊椎动物群落特征,作者根据5月(春季)和11月(秋季)长江口渔业资源综合调查数据,探讨无脊椎动物优势种分布和群落结构与环境因子的关系。结果显示, 2013年共采集无脊椎动物25种,隶属于2纲5目11科,甲壳动物为优势类群。春季优势种为三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)和日本枪乌贼(Loliolus japonica);秋季优势种为三疣梭子蟹、中华管鞭虾(Solenocera melantho)、口虾蛄(Oratosquilla oratoria)和双斑蟳(Charybdis bimaculata),其中三疣梭子蟹在两季节优势度均为最高。春、秋两季无脊椎动物群落差异极显著,两个季节都存在南、北两个群聚组。无脊椎动物资源量主要集中在优势种群,秋季丰度和生物量均高于春季。无脊椎动物群落季节内站位之间相似性较低,季节间差异较高,表现出较明显的空间异质性和季节演替。冗余分析(RDA)结果显示,春、秋季无脊椎动物群落时空差异显著,两季节均存在南、北两个群聚组。优势物种对悬浮物的选择性不同,三疣梭子蟹、口虾蛄和双斑蟳丰度的高值区均集中在高浊度海域,日本枪乌贼和中华管鞭虾更倾向于分布在清澈的海域。温度主要影响物种的季节洄游而驱动无脊椎动物群落的时间变异,悬浮物含量主要影响动物生存条件而驱动群落的空间变异。     

基于沉积物eDNA评估三疣梭子蟹资源量的方法初探

本文旨在通过沉积物eDNA (environmental DNA)的分析,建立一种快速评估三疣梭子蟹资源量的方法。采用柱状采泥器对莱州湾同一地点(37°30″E、119°20″N)不同深度(0~24 cm,7个深度)进行样品采集,提取不同深度地层沉积物中的eDNA,并以此为模板,运用三疣梭子蟹COI基因通用型引物和特异性引物分别进行普通PCR和实时荧光定量PCR (quantitative PCR,qPCR)扩增,评估莱州湾近年来三疣梭子蟹的资源量变化。结果显示:7个样品的eDNA中均能扩增出700 bp长度的DNA产物,表明在不同深度沉积物所代表的年份均有三疣梭子蟹的存在;通过Clustal X与MEGA 7.0软件比对各序列碱基之间的差异性,发现不同柱深沉积物中的COI基因共出现11个变化位点,包括8个转换位点、2个颠换位点和1个插入位点;qPCR结果显示,8~9 cm处的三疣梭子蟹COI基因拷贝数要大于其他深度地层沉积物,说明此柱深代表的年份中三疣梭子蟹的资源量高于其他年份。利用沉积物eDNA评估莱州湾海域内的三疣梭子蟹资源量的方法,可以打破时间和空间的限制,检测不同年份三疣梭子蟹的资源量的变化。     

采样频次对渔业资源调查物种丰富度估计的影响

合理的调查采样设计可有效降低调查成本、获取高质量的调查数据。为深入理解采样频次对渔业生物物种丰富度估计的影响,本文基于2009—2010年胶州湾近岸水域逐月张网的渔业调查数据,采用计算机模拟重抽样方法,比较了简单随机抽样和两种分层随机抽样方案下不同采样频次在物种丰富度估计方面的表现。研究表明,三种采样方案下的物种丰富度的相对估计误差(REE)和相对偏差(RB)绝对值均随采样频次的增加而降低;简单随机抽样的REE值和RB值的绝对值略高于分层随机抽样;物种丰富度探测率达到90%、80%和70%时分别需要进行10、8和6次调查。对于胶州湾等温带半封闭海湾渔业生物多样性的调查,调查频次应尽可能覆盖全年以保证调查数据的代表性。     

长江口中华鲟保护区海洋环境监测浮标站点的优化设计

长江口是众多洄游性鱼类重要的栖息场所,其复杂的环境条件影响着该水域水生生物的生长和繁殖过程。海洋环境监测浮标能够对诸多环境要素进行长期、连续、实时和大范围的监测,是现代海洋环境自动观测系统中的重要组成部分。为在长江口中华鲟自然保护区及其邻近水域组建合理有效的浮标监测网络,本研究基于海上实测调查数据,使用普通克里金法模拟了多种环境要素的空间分布,在此基础上比较了分层随机采样设计中不同分层方案和站点数量变化对监测效果的影响,结果显示:(1)盐度要素在层数为3的分层随机采样方法中采样精度更高,水温、溶解氧和化学需氧量要素在层数为2的采样设计中采样效果更好;(2)站点数越多,相对误差越集中并趋向于0,并当站点数多于30时,采样估测准确性逐渐趋于稳定;(3)各季节中,秋季盐度要素中层数为2的采样准确性更高;与其他3季以及总体相对误差结果相比,冬季化学需氧量要素的采样效果比其他3个季节要差。在今后长江口中华鲟自然保护区水域组建环境监测浮标网络时,建议采用3层的分层随机采样作为盐度监测的分层标准,且站点数量要大于50个;使用2层的分层随机采样作为其他多种水文环境要素监测的分层标准,且站点数量要大于30个。     

两种体色三疣梭子蟹亲缘关系的PCR-SSCP分析

三疣梭子蟹作为重要的海洋经济动物，其常见体色为茶绿色。近年来在我国东部沿海海域海捕三疣梭子蟹中开始出现体色为紫色的一类梭子蟹，除体色不同外，二者表型特征并无显著差异。为确定两种体色三疣梭子蟹之间的关系，本文对两种体色三疣梭子蟹不同个体的线粒体COl和16srRNA基因进行了比较分析以判定体色的差异是否由于种属的差异引起的。通过对以上两个基因部分序列的SSCP和相关序列测定分析，发现在紫色和茶绿色群体中这两个线粒体保守序列基因的SSCP电泳条带图谱相似，序列分析表明COl和16srRNA基因在两种体色三疣梭子蟹群体中的核苷酸序列相似度分别为99．81％和99．91％。以上结果表明，紫色三疣梭子蟹并未发生亚种的分化，即紫色和茶绿色群体属于同一个种。此外，紫色梭子蟹群体的线粒体DNA序列在进化关系上较茶绿色群体更为保守。     

东海大陆架海域经济蟹类种类组成和数量分布

根据1998年5月、8月、11月和1999年2月东海区虾蟹类资源调查结果,用重量资源密度作为经济蟹类数量分布的数量指标,对东海区经济蟹类的种类组成、数量分布、季节变化趋势以及数量与环境的关系作了定量分析。结果表明,在东海调查海区,经济蟹类主要有细点圆趾蟹Ovalipes punctatus、三疣梭子蟹Portunus trituberculatus、日本蟳Charybdis japonica、锈斑蟳Charybdis feriatus、武士蟳Charybdis miles、光掌蟳Charybdis riversandersoni和红星梭子蟹Portunus sanguinolentus等。经济蟹类渔获量约占蟹类总渔获量的62.8%,渔获量的季节变化明显,年间有二个汛期,一个出现在春夏季,以细点圆趾蟹为主要捕捞对象,兼捕光掌蟳、日本蟳等,渔场的主体分布在东海北部近海,渔场范围较小,蟹群集中,是捕捞生产条件较为理想的渔场;另一个出现在秋冬季,以三疣梭子蟹为主要捕捞对象,兼捕武士蟳、日本蟳、锈斑蟳、红星梭子蟹等。高生物量分布区主要出现在长江口、大沙、舟山渔场20—60m水深海域,是东海三疣梭子蟹和日本蟳的主要渔场,该渔场也是捕捞条件较为理想的渔场。在长江口以南的东海南部海域也有经济蟹类的较高生物量分布区,是武士蟳和锈斑蟳的渔场,该渔场具有范围较大,蟹群较分散的特征,所捕捞的品种往往只能作为兼捕对象。     

不同采样设计对估计鱼类空间格局指数的影响

查明渔业种群空间格局可为渔业资源的合理利用和管理提供参考依据.在渔业资源调查中,采样设计会影响调查分析结果的准确性和适用性.为查明采样设计对分析种群空间格局的影响,本文根据2016年10月、2017年2月、5月、8月在山东南部近海调查获得的数据,以星康吉鳗(Conger myri-aster)、方氏云鳚(Enedria...     

Performance evaluation of fixed-station sampling design for a fishery-independent survey with multiple objectives

Fixed-station sampling design was widely used in fishery-independent surveys because of its characteristics of convenient sampling station setting, but the non-probabilistic(fixed) nature made it more uncertainty of drawing inferences on population. The performance of fixed-station sampling design for multispecies survey has not been evaluated, and we are uncertain if the design could detect the temporal trends of different populations in multispecies fishery-independent survey. In this study, s...     

Demersal fish and megafaunal assemblages on the Cretan continental shelf and slope (NE Mediterranean): seasonal variation in species density, biomass and diversity

The demersal fish and megafaunal assemblages in the area of Heraklion Bay, Crete, were sampled during four research cruises from September 1994 to September 1995 within the framework of the CINCS project, using a stratified trawl survey at depths ranging from 50 to 1000 m. The sampling at 1000 m depth was the deepest ever made in Greek waters, using a bottom otter trawl. Species density and biomass were found to vary between depths and seasons, with higher values occurring at the shallow stations. Species distribution and communities are also reported. A total of 127 species of osteichthyes, chondrichthyes, crustaceans, and cephalopods were recorded, four of which were found for the first time in Greek waters. Percent similarity index (PSI) was used to assess the differences in the relative abundance of species pairs between depth zones and seasons. Principal component analysis (PCA) was applied to examine station variability statistically.     

山东近海底层鱼类资源空间异质性

本文根据2016?2017年山东近海渔业资源底拖网季度调查数据,应用多项空间自相关指标和变异函数,分析了山东近海底层鱼类资源的空间自相关性与空间异质性.结果表明,山东近海底层鱼类资源呈现出显著的空间聚集格局,存在着空间自相关性,其中在春季、夏季和冬季的空间自相关性较强,在秋季的空间自相关性较弱.从空间分布上来看,底层鱼...     

Invertebrate communities associated with hard bottom habitats in the South Atlantic Bight

Epibenthic invertebrates associated with nine hard bottom areas in the South Atlantic Bight between South Carolina and northern Florida were collected with dredge, trawl, suction and grab samplers to evaluate species composition, biomass, abundance, diversity, spatial distributions, and seasonality (winter and summer). Species composition changed noticeably with depth and season. Inner and outer shelf stations were least similar in species composition. Middle shelf areas were transitional and contained taxa characteristic of both inner and outer sites. Bryozoa (88 taxa), Cnidaria (85 taxa), Porifera (67 taxa), Annelida (261 taxa) and Mollusca (203 taxa) represented the richest taxonomic groups of the 1175 taxa collected. Both diversity (1175 total taxa) and biomass (1995 kg total) of invertebrates from hard bottom areas exceeded those reported in the literature for sand bottom communities. Sponges accounted for >60% of the total invertebrate biomass collected by dredge and trawl during both seasons. High diversity values were attributed primarily to habitat complexity and did not exhibit any discernible pattern with depth or latitude.     

黄海夏季不同取样网具渔获物组成比较分析

根据 2 0 0 0年夏季双拖渔船和“北斗”号专业调查船对应站位拖网调查资料 ,进行了两种不同取样网具情况下渔获物组成的比较分析 ,结果表明 :渔船的单位扫海面积渔获量、几种重要种类的长度范围、平均个体长度、5 0 %选择长度、重量计优势度均高于“北斗”号 ,而渔获种类数则少于“北斗”号 ,且两者种类组成相似性较低 ,仅为 0 .4 5 8;而且“北斗”号的底层、近底层鱼类和无脊椎类占总渔获量的比例高于渔船 ,这主要是由于渔具的选择作用造成的。结果说明应用渔船针对渔业生产进行的渔业资源监测 ,对带鱼、小黄鱼、鱼等重要生产种类是适合的 ,能够反映其资源量状况 ,但对群落结构、生物多样性等生态系统水平上的研究却存在着明显的不足     

Analysis of bycatch in the South African midwater trawl fishery for horse mackerel Trachurus capensis based on observer data

The South African midwater trawl fishery targets adult horse mackerel Trachurus capensis. The bulk of the catch is taken by a single freezer-trawler, the biggest fishing vessel operating in South African waters. As fishing takes place off the south coast in ecologically sensitive areas, there are concerns about the potential impacts of this fishing operation on non-target species. Fishing behaviour and bycatch of this fishery from 2004 to 2014 were investigated by analysing observer records with regard to catch composition, volume and temporal and spatial patterns. The midwater trawl fishery was estimated to have caught 25 415 tonnes annually, with a bycatch of 6.9% of the total catch, by weight. There are species overlaps with various fisheries, namely the demersal trawl, small-pelagic, line, shark longline and squid fisheries, yet the total bycatch estimates from this fishery are generally small relative to catches taken in the target fisheries. Bycatch species with the highest average annual catches were chub mackerel Scomber japonicus, redeye roundherring Etrumeus whiteheadi, ribbonfish Lepidopus caudatus and hake Merluccius spp. Large-fauna bycatch species included sunfish Mola mola as well as a number of CITES II- and IUCN-listed species, such as Cape fur seal Arctocephalus pusillus, dusky shark Carcharhinus obscurus, smooth hammerhead shark Sphyrna zygaena and thresher sharks Alopias spp. The 97.9% observer coverage is high and the 6.9% bycatch rate low compared to other South African fisheries; however, due to the large size of the individual hauls (average of 46.3 t), the average sampling rate of 1.56% is low. Our analyses suggest that bycatch in the South African midwater trawl fishery has been lower than in other South African fisheries and similar fisheries elsewhere, but due to the combination of high catch volumes and low sampling rates, estimation errors for rare species are high and there is a substantial risk of incidental unmonitored bycatch of rare large fauna and aggregations of small fauna. This could be mitigated by spatio-temporal management of this fishery, to avoid fishing in high-risk areas, and the introduction of an electronic monitoring programme.     

2018年6月渤海大型水母分布特征

2018年6月使用渔业底拖网采样，对渤海大型水母进行了全面调查，调查船舶为"中渔科102"渔业科考船。本研究分析了渤海大型水母的种类组成、渔获密度与伞径大小，并对其源地进行了探讨。结果表明：本次调查共采集到海月水母、沙海蜇、海蜇、多管水母四种大型水母，其中海蜇、多管水母数量较少，各采集到一只。海月水母在渤海三湾均有分布，各海区伞径大小无显著差异且多为幼体（<10cm），密度高值区出现在渤海湾东南侧海域，可达38-221.21ind./（net·h），辽东湾海月水母出现于湾南，密度<5ind./（net·h），湾北未见；作者推测，海月水母在渤海沿岸可能存在多个源头，诸如：莱州湾与渤海湾交界近岸海域、河北近岸、辽东湾大连近岸以及北部近岸。沙海蜇在渤海分布较广，辽东湾为密度高值区，均值为（35.32±21.64）ind./（net·h），但伞径较小，均值为（12.15±6.52）cm；与此相对，渤海湾与莱州湾外侧海域沙海蜇密度虽小[<20ind./（net·h）]，但伞径要显著大于辽东湾，最大伞径均值可达（33.86±7.40）cm；作者推测，沙海蜇在渤海海域发源地主要集中于辽东湾近岸，渤海湾与莱州湾，外海出现的沙海蜇可能源于辽东湾，随海流运输至此。海月水母、沙海蜇在渤海发生时间要晚于黄、东海。本研究结果可为深入分析渤海大型水母的种群动态变化、暴发机理提供基础。