基于个体模型的东海鲐鱼渔场形成机制研究

鲐鱼Scomber japonicus资源丰富,在我国近海渔业中占有重要地位。其渔场的形成受海洋环境的制约,本文确定鲐鱼运动和物理环境之间的响应关系,建立起了基于个体的东海鲐鱼生长洄游模型。结果显示,鲐鱼集群分布与捕捞生产渔场基本吻合,鲐鱼聚集主要受台湾暖流、大陆沿岸水、黑潮影响,往往集群在一定温度范围内并在冷暖交汇区温盐梯度大偏暖水一侧。在台湾暖流和沿岸水交汇的锋面附近、台湾暖流暖水舌前端、黑潮与中国大陆沿岸水形成的潮境区域均有大量的鲐鱼聚集,并形成渔场。产卵位置的变动使偏西产卵位置的鲐鱼由于受台湾暖流影响较大,鲐鱼会呈长带状大量聚集在台湾暖流和沿岸水的锋面附近,并使在台湾暖流暖水舌前端的聚集数量增多,而偏东的产卵的鲐鱼受黑潮影响较大,聚集分布范围较大,会使黑潮形成的锋面附近聚集数量增多,而使台湾暖水舌的前端的聚集量减少。正常产卵位置在生存率方面是最佳产卵位置。研究表明鲐鱼所处空间位置不同,会影响其集群的位置,用数值模型验证了物理环境会对鲐鱼的洄游和渔场的形成产生影响。     

东海鲐鱼(Scomber japonicus)仔幼鱼游泳行为对输运和补充量的影响

采用物理环境因子,确定鲐鱼仔幼鱼运动和物理环境之间的响应关系,建立起了基于个体具有游泳行为的鲐鱼早期生长史模型。结果表明,具有游泳行为仔幼鱼前期对输运分布的影响不大,后期随着游泳能力的增强,逐渐在温盐梯度较大锋面,靠近暖水的一侧进行集群和滞留,并使向东北输运速度降低,输运到太平洋和日本海的幼鱼数量下降,所处水深降低,适应生长发育,死亡率降低。产卵场位置的变动使偏西产卵的集群受台湾暖流影响较大,导致集群偏西,主要聚集在偏北的台湾暖流水和长江冲淡水交汇区高温、高盐一侧。偏东产卵受黑潮影响较大,集群偏东,不形成大量聚集和滞留;在生存率方面正常产卵位置是最佳产卵位置。研究认为,物理环境和生物因素同样会对具有游泳行为仔幼鱼的输运和补充产生影响。     

Alice台风对东海鲐鱼鱼卵仔鱼的输运和存活率的影响

日本鲐(Scomber japonicus)的补充量受物理环境影响很大。本文基于东海鲐鱼个体的初期生态模型,遴选对东海鲐鱼输运路径影响最大的Alice台风,研究台风导致的物理环境的改变对鲐鱼鱼卵仔鱼的输运分布和补充量的影响。研究发现,Alice台风对鲐鱼仔鱼的输运分布影响不大,原因是Alice台风逆时针旋转的气旋与潮流顺时针旋转的反气旋相互抵消,减少了台风对仔鱼输运区域低频率潮流的影响,使东海鲐鱼的输运路径处在受台风影响最小的区域。台风移动速度快、作用时间短也是造成这个结果的原因之一。台风使鱼卵仔鱼普遍向深水移动,台风过后2.5和5天存活数量分别为4.08×109和3.67×109个,而没有台风影响的分别存活6.64×109和5.93×109个,Alice台风最终导致仔鱼的存活率降低。本文为深入探讨环境变化与鲐鱼资源量的关系提供参考。     

东海南部海洋净初级生产力与鲐鱼资源量变动关系的研究

海洋初级生产力决定海洋渔业资源的潜在产量,我国应用海洋初级生产力方法估算渔业资源量亦已取得不少研究成果,但海洋生态系统中的营养控制机制复杂多样,将影响海洋初级生产力与鱼类资源量的关系。本文利用中国大型灯光围网渔业在东海南部渔场的鲐鱼(Scomber japonicus)捕捞数据与海洋净初级生产力的遥感资料分析了鲐鱼资源量变化与净初级生产力的关系,探讨了其生态系统营养控制机制。研究结果表明,净初级生产力与标准化CPUE(Catch Per Unit Effort)不存在显著的线性关系(P>0.05),但呈显著非线性关系(P<0.05),且这种非线性关系表现为倒抛物线,即鲐鱼资源量随净初级生产力的增加而提高,但当净初级生产力进一步增加,鲐鱼资源量则呈下降趋势。净初级生产力与标准化CPUE呈显著的倒抛物线关系表明生态系统存在上行控制机制,但并非受该机制完全控制。种间竞争或浮游动物资源量的变动均可能引起鲐鱼资源的相对丰度与净初级生产力呈倒抛物线关系。     

基于个体模型水温变动对东海鲐鱼补充量影响模拟研究

日本鲐(Scomber japonicus)是我国近海重要经济鱼种,在生长早期,水温变动对其资源量影响很大。运用基于个体的东海鲐鱼生长初期生态模型,模拟水温变动对其生长和存活率的影响。研究发现,一维条件下,鲐鱼的鱼卵仔幼鱼的生长和生存对水温较敏感,仔幼鱼所处的水温越接近适宜水温(20℃),对鲐鱼的生长和生存越有利,水温高(24℃)比水温低(16℃)对鲐鱼成长和生存更有利一些。三维数值实验结果显示,随着水温的增高,最终幼鱼的体长和存活量均呈"S"型增加,即水温降低不利于东海鲐鱼的仔幼鱼的生长和发育,原因是在死亡率最高的鲐鱼亲体产卵后15～60天(4月份)期间物理环境决定了鲐鱼最终的资源补充量,该期间仔幼鱼所处的平均水温往往低于最适合水温,所以水温的增高对东海鲐鱼仔幼鱼的生长和存活是有利的。     

东海北部鲐鲹鱼渔场水文特征的统计学研究

东海北部是鲐鱼主要渔场之一 ,研究其水文及其变化特征对于掌握鲐鱼中心渔场的时空变化规律、指导渔业生产、合理利用海洋渔业资源具有重要意义。根据 1 987— 2 0 0 1年在 2 9°— 32°N、1 2 4 5°E以西海域的海洋环境调查资料和鲐鱼渔场资料 ,在GIS平台上 ,用最优隶属模型划分水团 ,并研究渔场的水团和温、盐跃层特性及其月、年变化之间的相关性 ,用于渔情预报。研究表明 ,用最优隶属模糊聚类方法划分该海域水团的结果与以往的研究结果比较一致 ;鲐鱼渔情与该区域水团第一强度、第二强度之间显示了一定的相关性 ;用稳健统计学方法 ,可确定中心渔场的底层、鱼类栖息水层的温盐范围及其聚类中心值 ;鲐鱼渔情、渔场与水文跃层的关系密切。     

海表水温变动对东、黄海鲐鱼栖息地分布的影响

海表水温(SST)通常是表征鱼类栖息地分布的主要指标。本文根据1999—2007年我国大型灯光围网的鲐鱼生产统计数据,结合海洋遥感获得的SST,分析了渔汛期间鲐鱼栖息地的适宜SST范围,探讨了SST变动情况下鲐鱼栖息地的变化趋势。研究结果表明,东、黄海鲐鱼7—12月的适宜SST范围为15~30℃。根据政府气候变化专门委员会(IPCC)第四份评估报告,本文拟定4种SST上升的情况,即(1)每月平均SST+0.5℃;(2)每月平均SST+1℃;(3)每月平均SST+2℃;(4)每月平均SST+4℃。结果显示,东、黄海鲐鱼的潜在栖息有明显向北移动的趋势,并且栖息地面积逐渐减小。研究认为,全球气候变化引起的SST上升,可能会对近海鲐鱼栖息地造成严重的影响。     

夏季东海渔场鲐鱼产量与海洋环境因子的关系

根据2002～2004年7～9月我国东海灯光围网渔业生产统计数据,结合卫星遥感获取的海表面温度(Sea surface temperature, SST)、叶绿素a浓度及海面高度数据(Sea surface height,SSH),分析鲐鱼渔场分布与其SST、叶绿素a浓度和SSH之间的关系.统计各月鲐鱼产量在SST、叶绿素a浓度上的频次分布,以确定各月中心渔场的最适SST和叶绿素a浓度范围,并对不同月份鲐鱼产量与SST和叶绿素a浓度关系进行分析和比较.利用Marine Explore4.0软件将每日鲐鱼产量和SSH图像进行空间展布,分析中心渔场形成与SSH分布的内在规律.研究结果显示,鲐鱼产量和当年SST成正比,东海SST的高低基本上决定了当年鲐鱼产量的高低,但并未发现叶绿素a浓度越高渔获产量也越高的规律,说明叶绿素a浓度并非鲐鱼渔场形成的最主要因素.夏季东海SST、叶绿素a浓度分布状况及其分布的季节变化决定了夏季东海鲐鱼作业渔场在东海南部和北部适宜SST、叶绿素a浓度不同的范围,但各年渔场SST以及叶绿素a浓度分布的总体趋势一致,鲐鱼产量集中分布在叶绿素a浓度较低、SST较高的东海南部渔场和叶绿素a浓度较高、SST较低的东海北部长江口渔场:7、8月鲐鱼中心渔场分布在东海南部海域,最适SST分别为27～29 ℃和28～30 ℃,最适叶绿素a浓度均为0.10～0.30 mg/m3;9月东海南部渔场最适SST为27～28 ℃,最适叶绿素a浓度为0.10～0.30 mg/m3,东海北部渔场最适SST为26～27 ℃,最适叶绿素a浓度为1.00～3.00 mg/m3.鲐鱼渔场和SSH之间有很好的匹配关系,中心鱼场通常位于SSH极大值和极小值交汇的海域、并靠近极大值海域一侧,即出现在冷水团和暖水团交汇区靠近暖水团一侧.研究表明,渔场最适SST和叶绿素a浓度以及SSH作为确定潜在中心渔场的指标各具优势,将三者结合、综合分析,预报潜在渔场的位置更为可靠.     

不同环境因子权重对东海鲐鱼栖息地模型的影响研究

鲐鱼（Scomber japonicus）是栖息在西太平洋沿岸的中上层鱼类,了解其栖息地分布及其与海洋环境因子的关系有助于合理开发和管理该资源。本文根据2003-2011年7-9月中国东海鲐鱼的生产数据,采用正态分布函数分别构建海表面温度（sea surface temperature,SST）、海表温梯度（gradient of sea surface temperature,GSST）和海表面高度（sea surface height,SSH）与作业次数的适应性指数（suitability index,SI）,基于不同权重的算术平均法（arithmetic weighted model,AWM）分别建立栖息地指数（habitat suitability index,HSI）模型,并用2012年7-9月生产数据进行验证。结果显示,7、8、9月各月最佳HSI模型的SST、STG和SSH的权重分别为0.5、0.25、0.25,0.8、0.1、0.1和0、1.0、0,利用2012年7-9月生产数据与环境数据对各月份最佳权重HSI模型进行验证,在HSI>0.6的海域,7、8、9月各月作业次数比重和产量比重分别为85.87%和92.55%,76.74%和86.69%,51.83%和56.11%。研究表明,不同月份的环境因子对鲐鱼渔场分布的影响程度不同,本研究为更好地预测鲐鱼栖息地奠定了基础。     

东、黄海围网渔场鲐鲹鱼产量的年际变动

根据1998～2002年我国主要渔业公司灯光围网船在东、黄海的生产统计资料,利用Marine Explorer4.0软件进行渔场分布绘制和年际比较,利用空间距离聚类法对南、北两大渔场的产量重心年际变化进行比较.结果表明,高产量渔场主要集中在南部的26°～28°N、122°～124°E和北部的32°～38°N、123°～125°E海域.年际间渔场分布及其产量重心有所变动,北部渔场分布范围较大.渔场产量重心分布变化与海洋环境条件存在明显的关系,1998年6～7月由于沿岸冲淡水势力较强,造成了7月份围网渔场产量重心明显向东偏移.     

A New model to forecast fishing ground of Scomber japonicus in the Yellow Sea and East China Sea

The pelagic species is closely related to the marine environmental factors, and establishment of forecasting model of fishing ground with high accuracy is an important content for pelagic fishery. The chub mackerel(Scomber japonicus) in the Yellow Sea and East China Sea is an important fishing target for Chinese lighting purse seine fishery. Based on the fishery data from China's mainland large-type lighting purse seine fishery for chub mackerel during the period of 2003 to 2010 and the environmental data including sea surface temperature(SST), gradient of the sea surface temperature(GSST), sea surface height(SSH) and geostrophic velocity(GV), we attempt to establish one new forecasting model of fishing ground based on boosted regression trees. In this study, the fishing areas with fishing effort is considered as one fishing ground, and the areas with no fishing ground are randomly selected from a background field, in which the fishing areas have no records in the logbooks. The performance of the forecasting model of fishing ground is evaluated with the testing data from the actual fishing data in 2011. The results show that the forecasting model of fishing ground has a high prediction performance, and the area under receiver operating curve(AUC) attains 0.897. The predicted fishing grounds are coincided with the actual fishing locations in 2011, and the movement route is also the same as the shift of fishing vessels, which indicates that this forecasting model based on the boosted regression trees can be used to effectively forecast the fishing ground of chub mackerel in the Yellow Sea and East China Sea.     

东海南部净初级生产力与日本鲐生物量的关联性研究

Fish biomass is a critical component of fishery stock assessment and management and it is often estimated from ocean primary production（OPP）. However, the relationship between the biomass of a fish stock and OPP is always complicated due to a variety of trophic controls in the ecosystem. In this paper, we examine the quantitative relationship between the biomass of chub mackerel（Scomber japonicus） and net primary production（NPP） in the southern East China Sea（SECS）, using catch and effort data from the Chinese mainland large light-purse seine fishery logbook and NPP derived from remote sensing. We further discuss the mechanisms of trophic control in regulating this relationship. The results show a significant non-linear relationship exists between standardized CPUE（Catch-Per-Unit-Effort） and NPP（P〈0.05）. This relationship can be described by a convex parabolic curve, where the biomass of chub mackerel increases with NPP to a maximum and then decreases when the NPP exceeds this point. The results imply that the ecosystem in the SECS is subject to complex trophic controls. We speculate that the change in abundance of key species at intermediate trophic levels and/or interspecific competition might contribute to this complex relationship.     

基于GAM的西北太平洋日本鲭资源丰度预测模型建立

日本鲭(Scomber japonicus)是西北太平洋重要的鱼类资源之一,科学预测日本鲭的资源丰度有利于其资源的合理开发和利用。本研究依据日本渔业机构提供的1987–2012年日本鲭太平洋群体的资源量数据,结合产卵场和渔场的海洋环境数据以及气候因子,使用广义加性模型对影响日本鲭太平洋群体的海洋环境和气候因子进行分析,筛选出有显著影响的因子并建立该群体的资源量预测模型。结果表明,与该群体资源量有显著关系的影响因子有:北极涛动指数、太平洋年代际振荡指数、渔场海表面高度、渔场海表面盐度和渔场海表面温度。基于赤池信息准则筛选出的4个资源量预测模型分析表明,包含北极涛动指数、渔场海表面高度和渔场海表面温度的模型有较好的预测效果,该模型的验证结果也通过了t检验(P<0.05),可用于日本鲭太平洋群体资源量的预测。     

薄荷醇对仿刺参幼参的麻醉效果

为确立一种准确测量仿刺参体长的方法,选用薄荷醇(menthol)为麻醉剂,在不同麻醉浓度条件下,观察了对仿刺参(Apostichopus japonicus)幼参的麻醉反应,同时比较了在不同水温(11、13、15、17、19、21℃)环境条件下对不同规格((L)42.37 g±1.99 g、(M)22.91 g±1.03 g、(S)12.09 g±1.51g)幼参的麻醉效果。结果显示:当薄荷醇浓度在4%以内时对仿刺参具有良好的麻醉效果,麻醉起效迅速,复苏率为100%;在麻醉体积分数为0.25%、0.5%、1%时,对大规格幼参麻醉时间及复苏时间影响显著,而对中小规格影响不显著;水温11~19℃时,随着温度的升高,仿刺参幼参的麻醉时间从15.62 min±1.31 min缩短到12.17 min±0.21 min,但复苏时间从13.61 min±4.85 min显著增加到28.10 min±7.35 min,不同水温下薄荷醇对仿刺参幼参的麻醉效果差异显著(P0.05),当水温超过21℃时幼参麻醉状态出现异常,不适宜进行麻醉。研究表明:薄荷醇是一种对仿刺参安全有效的麻醉剂,在水温11~21℃进行测量体长的实验中,对体质量20 g以上的幼参适宜的麻醉体积分数为0.5%~1%,对体质量20 g以下的幼参适宜的麻醉体积分数为0.25%~0.5%。     

基于案例推理的东海区鲐鱼中心渔场预报

根据1998～2005年的东海区上海、宁波、江苏和舟山四大渔业公司的鲐鱼(Pneumatophorus japonicus)生产统计数据以及同期的卫星资料反演的海表温度、叶绿素a浓度数据,利用案例推理方法,设定了上级结果的相似距对下级检索的影响权重因子,进一步研究渔场渔情的分析预报.通过试验性预报实例的预报结果与实际情况比较表明,预测精度达到75%,可以较好地反映出渔场的分布,为渔业资源的开发利用服务.     

中国近海鲐鱼资源时空分布与海洋净初级生产力的关系研究

海洋净初级生产力影响了浮游动植物的空间分布和丰度,因此决定了海洋渔业的潜在产量。本文根据2006-2015年7-9月中国远洋渔业数据中心提供的中国近海鲐鱼捕捞数据和海洋净初级生产力遥感数据,以单位捕捞努力量渔获量（CPUE）表征资源丰度,以经度和纬度重心表征空间分布,分析研究了鲐鱼资源丰度和空间分布与海洋净初级生产力的关系。研究结果表明,2006-2015年鲐鱼产量、CPUE、经度和纬度重心呈现明显的月份和年际变化,7-9月渔场内净初级生产力空间分布模式不同。频率分布结果表明7-9月鲐鱼对应的适宜净初级生产力浓度范围分别为300~500 mg/（m2·d）（以碳计,下同）,300~400 mg/（m2·d）,300~400 mg/（m2·d）。相关分析结果表明,鲐鱼资源丰度与适宜净初级生产力海域范围比例呈显著正相关,且鲐鱼纬度重心与适宜净初级生产力海域平均纬度呈显著正相关关系,这表明渔场内的净初级生产力大小和分布模式显著影响鲐鱼的资源丰度和渔场重心位置。在鲐鱼主要分布海域25°~30°N,120°~130°E范围内,鲐鱼资源丰度与净初级生产力大小呈显著负相关关系。此外,不同气候条件下鲐鱼渔场净初级生产力大小变化不同,2007年和2010年强拉尼娜年份以及2009年中强厄尔尼诺年份鲐鱼渔场范围海洋净初级生产力降低,但适宜的海洋净初级生产力范围增大,导致鲐鱼资源丰度上升;而2015年超强厄尔尼诺年份鲐鱼渔场范围内海洋净初级生产力上升,但适宜的海洋净初级生产力范围显著减小,因此鲐鱼资源丰度相对降低。研究表明,中国近海鲐鱼资源时空分布与海洋净初级生产力具有显著关联。