生物和非生物因子对秋季海州湾长蛇鲻栖息地适宜性的影响

根据2011年和2013?2018年秋季在海州湾及邻近海域进行的底拖网调查数据,结合同步采集的底层水温、底层盐度、水深、资源密度、饵料生物等生物和非生物因子数据,开展长蛇鲻(Saurida elongata)栖息地适宜性的相关研究。利用提升回归树(Boosted Regression Tree, BRT)模型确定各环境因子的权重,分别采用算术平均法和几何平均法建立栖息地适宜性指数(Habitat Suitability Index, HSI)模型,并通过交叉验证确定最优模型。结果表明:海州湾长蛇鲻在秋季最适宜栖息的底层水温范围为17.5～18℃,最适底层盐度范围为31.3～32.0,最适水深范围为24～37 m;选择其3种主要饵料生物作为生物因子,即枪乌贼(Loligo spp.)、戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)和六丝钝尾鰕虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema),与底层水温、底层盐度和水深共同作为影响因子建立HSI模型。结果显示,对长蛇鲻空间分布总偏差贡献率最高的是饵料因子,其次是水深和底层水温。通过交叉验证发现,运用算术平均算法,且赋予权重的HSI模型具有较低的赤池信息准则值(Akaike Information Criterion, AIC)。研究发现,海州湾秋季长蛇鲻的最适栖息地(HSI≥0.7)主要分布在34.5°～36°N,119°～121°E之间,其中35°～36°N海域的最适栖息地分布范围大,而且从近岸至远海,HSI指数有增加的趋势。     

海州湾秋季细条天竺鲷栖息地适宜性研究

基于2011年和2013—2018年秋季在海州湾海域进行的底拖网调查数据,结合同步采集的底层水温、底层盐度、水深、底质类型等环境数据,研究了该海域细条天竺鲷(Apogon lineatus)的空间分布特征和栖息地适宜性。利用提升回归树(BRT)确定各环境因子的权重,分别采用几何平均法(GMM)和算术平均法(AMM)构建栖息地适宜性指数(HSI)模型,并通过交叉验证确定最优模型。研究表明,海州湾秋季细条天竺鲷最适栖息的水深为19.0～37.5 m,盐度为31.4～32.0,水温为22.8～27.0℃,最适底质类型为粉砂质砂,其最适栖息地的分布范围在34.4°N—36.0°N、119.7°E—121.5°E海域。本研究发现,海州湾细条天竺鲷最适栖息地的分布与其自身生态习性、外界环境密切相关,其中对其栖息地适宜性影响最大的因子是水深,其权重为49.62%,其次是底层水温(22.67%)、底层盐度(15.76%)和底质类型(11.95%)。通过交叉验证发现,基于GMM算法且赋予权重的HSI模型具有较低的赤池信息准则(AIC),是最优的模型。本研究为海州湾细条天竺鲷资源的保护和合理利用提供了科学依据。     

海州湾鹰爪虾栖息地适宜性研究

根据2011年及2013?2017年春季和秋季在海州湾进行的底拖网调查数据,结合同步测定的底层水温、底层盐度、水深和资源量等数据,开展鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)栖息地适宜性的研究,先利用广义加性模型对环境因子进行筛选,再应用提升回归树模型确定各环境因子的权重,然后分别采用算术平均法和几何平均法建立栖息地适宜性指数模型,并通过交叉验证选择最优模型。结果表明:春季鹰爪虾的栖息地适宜性指数模型采用算术平均法构建,选择水深和底层盐度作为变量,具有最小的拟合;秋季鹰爪虾的栖息地适宜性指数模型采用几何平均法构建,选择底层水温和底层盐度作为变量,具有最小的拟合。对春季栖息地适宜性指数模型总偏差贡献率最大的是水深(76.23%),其次是底层盐度(23.77%);对秋季栖息地适宜性指数模型总偏差贡献率最大的是底层水温(82.56%),其次是底层盐度(17.44%)。海州湾春季鹰爪虾的最适栖息水深为24 m以内,底层盐度为29.7～31.8;秋季的最适栖息底层水温为18～24℃,底层盐度为29.2～31.5。本研究表明,环境因子的优化有助于改进栖息地适宜性指数模型,并提升其预测能力。     

山东南部近海秋季长蛇鲻相对资源量的分布及其影响因素

为探究长蛇鲻(Saurida elongate)的生态习性和分布规律,并为长蛇鲻资源的合理利用与养护提供科学依据,本文根据2016年秋季在山东南部近海进行的渔业资源与环境调查数据,分析了该海域长蛇鲻的分布特征,研究长蛇鲻成体、幼体的分布差异,并利用广义可加模型(GAM)研究其分布与生物因子和环境因子的关系。结果表明,长蛇鲻成体与幼体的分布存在差异,成体分布范围广,幼体主要分布在30 m等深线及以浅水域。GAM模型的结果表明,饵料生物、底层水温、水深和底层盐度是影响长蛇鲻相对资源量分布的主要因子。成体、幼体的分布与影响因子的关系差异极显著(P<0.01)。长蛇鲻成体的相对资源量随饵料生物和底层水温的增加表现为先上升后下降的趋势,而幼体呈现一致上升趋势;成体和幼体的相对资源量随水深增加均呈下降趋势;幼体相对资源量随底层盐度增加有明显上升趋势,而盐度对成体的影响不显著。本研究认为山东南部近海是长蛇鲻的重要栖息地,水温和盐度是成体和幼体分布差异的可能原因。     

应用栖息地适宜性指数研究海州湾小黄鱼的空间分布特征

为研究海州湾小黄鱼(Larimichthys polyactis)的空间分布特征。于2011、2013及2014年的春、秋两季在海州湾进行了渔业资源与栖息环境综合调查,根据调查结果和同步采集的底层水温、底层盐度及水深数据,构建了海州湾小黄鱼的栖息地适宜性指数(Habitat suitability index,HSI)模型,利用赤池信息量准则值(Akaike information criterion,AIC)检验算术平均法(AM)和几何平均法(GM)的拟合度,对模型输出结果进行分析和比较。研究表明:除秋季的水深外,其余各环境因子与适宜性指数间均呈现明显的正态或偏正态关系。通过AIC检验发现,春季用几何平均法拟合栖息地适宜性指数的效果较好,而秋季用算术平均法拟合的效果较好。小黄鱼的最适栖息地存在明显的年间变化和季节变化,春季HSI高值区域多集中于34.7°N,120.2°E附近海域;秋季HSI高值中心位于34.5°N~34.7°N,120.0°E~120.2°E附近海域。研究结果表明,栖息地适宜性指数模型能够较好地反映海州湾小黄鱼栖息地的分布和变化情况,在单因素SI极小值出现频率较高的情况下,算术平均法要优于几何平均法。     

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。     

基于Tweedie-GAM模型研究海州湾小黄鱼资源丰度与栖息环境的关系

本研究根据2011年及2013—2016年春季和秋季在海州湾及其邻近海域进行的底拖网调查数据,结合同步采集的底层海水温度、底层海水盐度、水深、底质类型,以及脊腹褐虾(Crangon affinis)、细螯虾(Leptochela gracilis)、鳀(Engraulis japonicus)、赤鼻棱鳀(Thrissa kammalensis)等小黄鱼(Larimichthys polyactis)主要饵料生物的资源丰度数据,采用条件数κ和方差膨胀因子(VIF)度量多重共线性的程度,选取关键环境因子,再应用基于Tweedie分布的广义可加模型(GAM)研究不同季节和不同生长阶段的小黄鱼资源丰度与环境因子的关系。多重共线性的检验表明,所有初始变量之间没有显著的多重共线性,均可作为解释变量代入模型。结果表明:不同季节和生长阶段,影响小黄鱼资源分布的主要因子及其偏差解释率各不相同,各变量所对应的适宜范围也不同。例如:影响春季小黄鱼幼体资源分布的主要因子有底层海水温度、底层海水盐度、水深和脊腹褐虾的分布,其中偏差解释率最大的因子为水深(16.09%);而影响春季成体资源分布的因子为底层海水温度、底层海水盐度、水深及脊腹褐虾和鳀的分布,其中偏差解释率最大的因子为底层海水盐度(13.56%)。本研究表明,海州湾及其邻近海域不同季节和不同生长阶段小黄鱼的资源分布与其自身的生态习性、海洋环境以及饵料生物的分布密切相关。     

厦门海域皮氏叫姑鱼渔业生物学特性的初步研究

为持续利用皮氏叫姑鱼(Johnius belangerii)资源,采用单船底拖网调查方法,于2015年5月至2016年2月4个季度季度从厦门海域6个站点采集皮氏叫姑鱼样本,研究皮氏叫姑鱼的生长、死亡、性比、繁殖习性和摄食强度等生物学特性。结果表明:厦门海域皮氏叫姑鱼群体体长分布范围为9～201 mm,平均106 mm,优势体长为80～120 mm,体重分布范围为1.2～166.3 g,平均30.5 g,优势体重为0～35 g。体长与体重的关系式为W=1×10~(-5)L~(3.0791),体长生长方程为L_t=220.5[1-e~(-0.56(t+0.61))],体重生长方程为W_t=165.38[1-e~(-0.56(t+0.61))]~(3.0791)。皮氏叫姑鱼的总死亡系数、自然死亡系数和捕捞死亡系数分别为2.25、0.63、1.62,开发率为0.72。雌雄比为1.14∶1,性成熟以Ⅱ期为主,性成熟个体春季最多。摄食强度以1级和2级为主,冬季摄食强度最强。结果说明厦门海域皮氏叫姑鱼资源已处于过度开发状态,应控制捕捞力度,根据皮氏叫姑鱼的繁殖习性建议加强繁殖群体和幼鱼群体的保护。     

气候变暖对海州湾春季短蛸空间分布的潜在影响

为了解气候变暖对海州湾短蛸(Octopus ocellatus)空间分布的潜在影响,本研究基于2011年和2013—2019年春季海州湾短蛸的渔业资源和栖息环境调查数据,采用随机森林(RF)模型构建了海州湾春季短蛸的空间分布模型,并根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告中的数据,分析和预测了在SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5三种气候变暖情景下海州湾春季短蛸资源分布区、分布重心及相对资源量的变化。研究显示,模型预测值与观测值之间的线性回归方程的斜率为0.86,截距为0.25,模型预测性能较好;模型分析表明,对短蛸空间分布影响最显著的环境因子是底层水温,其次是底层盐度、水深,影响最小的是离岸距离;在未来气候变暖的情景下,海州湾春季短蛸资源分布的高值区将进一步扩大,空间分布重心将向海州湾北部和东部迁移,相对资源量呈增长趋势。     

长江口水域四种鱼类的耳石微化学研究

利用X-射线电子探针微区技术(electron probe microanalysis, EPMA),对长江口不同水域中捕获的焦氏舌鳎、皮氏叫姑鱼、鮸鱼和光泽黄颡鱼耳石中的Sr含量进行耳石微化学研究,结果发现,焦氏舌鳎是典型的海水鱼类,不仅Sr:Ca比(按惯例标准化为Sr:Ca×10~3)的移动平均值高(7),而且Sr含量面分析图亦呈现为对应高盐度海水的黄色或红色图谱。虽然皮氏叫姑鱼和鮸鱼从出生直至被捕Sr:Ca比的移动平均值都在3—7间波动,总体上属河口半咸水栖息鱼类,但从Sr含量面分析图来看,皮氏叫姑鱼生活史履历更为复杂,可包括淡水(对应蓝色图谱)和半咸水生境(对应绿色图谱);而鮸鱼仅在长江口较高盐度半咸水或海水生境中活动,未见进入过淡水的履历。光泽黄颡鱼表现出仅利用淡水生境的履历,其Sr:Ca比的移动平均值仅在1.5—3间窄幅波动,整个生活史均在淡水区域里活动,表现为长江口典型的淡水栖息鱼类。本研究从新的角度提供了较为客观、直观和最新的信息,用以较为准确地重建和掌握长江口这些不同鱼类的生境利用特征。     

海州湾及邻近海域口虾蛄栖息地适宜性建模的环境变量优化

Habitat suitability index(HSI) models have been widely used to analyze the relationship between species abundance and environmental factors, and ultimately inform management of marine species. The response of species abundance to each environmental variable is different and habitat requirements may change over life history stages and seasons. Therefore, it is necessary to determine the optimal combination of environmental variables in HSI modelling. In this study, generalized additive models(GAMs) were used to determine which environmental variables to be included in the HSI models. Significant variables were retained and weighted in the HSI model according to their relative contribution(%) to the total deviation explained by the boosted regression tree(BRT). The HSI models were applied to evaluate the habitat suitability of mantis shrimp Oratosquilla oratoria in the Haizhou Bay and adjacent areas in 2011 and 2013–2017. Ontogenetic and seasonal variations in HSI models of mantis shrimp were also examined. Among the four models(non-optimized model, BRT informed HSI model,GAM informed HSI model, and both BRT and GAM informed HSI model), both BRT and GAM informed HSI model showed the best performance. Four environmental variables(bottom temperature, depth, distance offshore and sediment type) were selected in the HSI models for four groups(spring-juvenile, spring-adult, falljuvenile and fall-adult) of mantis shrimp. The distribution of habitat suitability showed similar patterns between juveniles and adults, but obvious seasonal variations were observed. This study suggests that the process of optimizing environmental variables in HSI models improves the performance of HSI models, and this optimization strategy could be extended to other marine organisms to enhance the understanding of the habitat suitability of target species.     

两种GAM模型对海州湾短吻红舌鳎（Cynoglossus joyneri）资源分布预测效果的比较研究

根据2011年及2013?2018年春、秋两季在海州湾及其邻近海域进行的底拖网调查数据,研究该海域短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri)的资源分布特征及其受环境因子和饵料生物的影响,并比较了两种模型(普通GAM模型和PCA-GAM模型)对其资源分布的预测效果,采用交叉验证的方法对模型的预测能力及拟合效果进行评价。结果显示:PCA-GAM模型的拟合度及预测效果均优于普通GAM模型。春、秋两季海州湾短吻红舌鳎资源丰度均呈现南高北低、近岸浅水区大于深水区的分布特征,因为海州湾南部近岸海域较高的水温利于春、秋季短吻红舌鳎产卵群体性腺发育,较低的盐度利于其鱼卵及仔鱼的生长发育,同时,近岸海域丰富的饵料资源为产卵后的亲体提供大量食物供给。分别应用两种模型预测了2018年春季和秋季短吻红舌鳎在海州湾的资源分布,结果显示,PCA-GAM模型的预测值与实际调查的结果更为吻合,预测效果要优于普通GAM模型。本研究为今后开展渔业生物空间分布的研究提供了一种新的方法。     

小黑山岛潮下水生层生境适宜性分析-以毛蚶为例

以小黑山岛潮下水生层为研究区域,利用生境适宜性指数（habitat suitability index,HSI）模型,同时结合GIS空间分析,选划出适宜毛蚶的增殖修复区域。综合文献查阅和咨询专家咨询的方式,确定影响毛蚶生存的7个重要影响因子,分别为：底质类型,水温,盐度,溶解氧,水深,pH和氨氮。结合专家赋值法和层次分析法确定每个评价因子的权重,利用GIS空间分析模块将现状调查数据进行插值、重分类和栅格计算,绘制研究区域目标种群生境适宜性地图。结果表明：对于刺参和紫贻贝,研究区域均适宜其生长繁殖,同一物种,相同季节在空间上无站位差异,但各季节的生境适宜性分区变化明显;对于魁蚶来说,东北部海域较适宜增殖,其次为西部海域,四季均以较适宜生境为主,仅冬季出现基本适宜生境。水温是造成季节差异的主要因素,底质类型则是引起生境站位差异的重要原因。可为后续的生物多样性保育和生态修复提供基础资料参考。     

海州湾南部海域不同季节虾类数量及其分布特征

根据2009年5月、9月和12月对海州湾南部海域3个航次的渔业资源调查资料,对该海域十足目虾类的数量和分布的特征进行了初步研究,且探讨了优势种、温度、盐度、水深等因素对以上特征的影响。结果表明,5月虾类资源量最高,9月最低,12月较9月有所回升,分别以戴氏赤虾Metapenaeopsis dalei和日本鼓虾Alpheus japonicus、细巧仿对虾Parapenaeopsis tenella和刀额新对虾Metapenaeus ensis、日本鼓虾等为主要优势种。5月和9月虾类平面分布趋势均为西北外侧和东南水域较低,南面沿岸较均匀,东部和中部出现最高值;12月北面和南面近岸资源量较低,其他水域较均匀,最高值出现在东部水域。逐步回归分析表明,海州湾虾类资源量与底盐间存在显著相关关系,其他水文因素无显著相关关系。此外,优势种生态习性、赤潮和径流等是影响海州湾虾类数量和分布变化的主要因素。     

黄海中南部近岸海域春季鱼类浮游生物群落空间格局研究

根据2015年春季在黄海中南部近岸海域进行的鱼类浮游生物大型浮游生物网水平拖网数据,采用生态多样性指数和多元统计分析等方法,研究了该海域鱼类浮游生物的种类组成和群落空间格局及其与环境因子的关系。结果表明,本次调查共采集到鱼类浮游生物35种,其中鱼卵21种,仔稚鱼23种。鱼类浮游生物隶属于8目18科34属,优势种为鳀（Engraulis japonicus）、鲬（Platycephalus indicus）、鱼衔属（Callionymus spp.）和小黄鱼（Pseudosciaena polyactis）。其中,鳀和鱼衔属主要分布于海州湾渔场海域,鲬主要分布于吕泗渔场海域,小黄鱼多分布于吕泗渔场北部海域。生态类型包括半咸水型、沿岸型和近海型种类。聚类分析表明,鱼类浮游生物群落可划分为以鱼衔属、鳀为优势种的站位组A（主要分布于海州湾海域）、以小黄鱼、黄鲫（Setipinna taty）等为优势种的站位组B（主要位于江苏沿岸海域）和以鲬为优势种的站位组C（主要位于江苏沿岸-近海海域）,以站位组B的群落物种多样性指数和均匀度指数最高。各站位组的鱼类浮游生物的生态类型和适温类型组成不同,这与其所处的海域生境有关。典范对应分析（CCA）表明,影响春季黄海中南部鱼类浮游生物群落空间结构的主要环境因子为水深和表层温度。同时也受洋流、底质类型等多种因素的综合影响。研究结果初步揭示了黄海中南部近岸海域鱼类浮游生物群落的空间格局,可为今后科学制定该海域水产种质资源保护区、资源量化管理等资源养护管理措施提供科学依据与技术支撑。