东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源丰度和空间分布的影响研究

光合有效辐射（PAR）是海洋初级生产力的重要驱动因素之一,因此对海洋鱼类的资源丰度和空间分布产生潜在影响。本文根据2006-2015年1-12月中国鱿钓科学技术组提供的秘鲁外海茎柔鱼捕捞数据和光合有效辐射卫星遥感数据,以单位捕捞努力量渔获量（CPUE）表征资源丰度,以CPUE的纬度重心表征渔场空间分布,评估了东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源变动的影响。结果发现,茎柔鱼渔场的产量、捕捞努力量、CPUE和PAR呈现明显的月间变化,其中CPUE和PAR月间变化规律表现为1-6月降低,7-12月增加的趋势。相关分析法表明,CPUE与PAR呈正相关关系,7月和8月相关性显著,而其余月份相关性不显著。依据频率分布法估算了各月适宜和最适PAR范围,各月最适PAR范围占渔场总面积比例与CPUE呈显著正相关关系,推测茎柔鱼资源丰度可能由各月适宜PAR面积大小决定;同时,最适PAR纬度与CPUE纬度重心呈显著正相关,说明茎柔鱼渔场的空间分布受最适PAR纬度的显著影响。此外,拉尼娜年份茎柔鱼适宜PAR面积要显著高于厄尔尼诺年份。研究表明,茎柔鱼资源丰度和空间分布受光合有效辐射的显著影响,其调控作用在不同气候条件下呈现不同的变化规律。     

西北太平洋环境变化对柔鱼冬春生群体资源丰度的影响

During 1995–2011, annual production of winter-spring cohort of Ommastrephes bartramii for Chinese squidjigging fishery has greatly fluctuated, which is closely related to the environmental conditions on the spawning and fishing grounds. To better understand how squid recruitment and abundance were influenced by ocean environmental conditions, biological and physical environmental variables including sea surface temperature(SST), SST anomaly(SSTA), chlorophyll a(Chl a) concentration and the Kuroshio Current were examined during years with the highest(1999), intermediate(2005), and lowest(2009) catches. Catch per unit effort(CPUE) of the squid-jigging vessels was used as an indicator of squid abundance. The results indicated that high SST and Chl a concentration on the spawning ground in 1999 resulted in favorable incubation and feeding conditions for squid recruitment. Whereas the suitable spawning zone(SSZ) in 2009 shifted southward and coincided with low SST and Chl a concentration, resulting in a reduction in the squid recruitment. The small difference of SSZ area in the three years suggested the SSZ provided limited influences on the variability in squid recruitment. Furthermore,high squid abundance in 1999 and 2005 was associated with warm SSTA on the fishing ground. While the cool SSTA on the fishing ground in 2009 contributed to adverse habitat for the squid, leading to extremely low abundance. It was inferred that strengthened intensity of the Kuroshio force generally yielded favorable environmental conditions for O. bartramii. Future research are suggested to focus on the fundamental research on the early life stage of O. bartramii and mechanism of how the ocean-climate variability affects the squid abundance and spatial distribution by coupling physical model with squid biological process to explore transport path and abundance distribution.     

西北太平洋海洋净初级生产力与柔鱼资源量变动关系的研究

海洋初级生产力在海洋生态中扮演重要角色,其变化影响了海洋渔业的潜在产量。本文根据2004-2013年中国鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)捕捞数据和海洋遥感净初级生产力数据,研究了柔鱼冬春生西部群体资源量变动与净初级生产力的关系。结果发现,柔鱼渔场范围内净初级生产力在经度方向上呈明显的季节性变化,冬春季低,夏秋季高。捕捞月份7-11月对应的适宜净初级生产力范围分别为500~700 mg/(m2·d)(以碳计),500~800 mg/(m2·d),500~1000 mg/(m2·d),500~800 mg/(m2·d)和300~500 mg/(m2·d),最适净初级生产力分别为700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d),700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d)和400 mg/(m2·d)。7-11各月最适净初级生产力平均纬度与捕捞努力量纬度重心呈显著正相关关系(P<0.05),说明了捕捞努力量位置在渔场中不是随机分布,可能受最适净初级生产力的纬度分布的影响。柔鱼年间资源丰度与各年3月份净初级生产力以及7-11月份平均净初级生产力大小显著正相关(P<0.05)。推测每年柔鱼资源量大小可能是由3月份产卵场海域和7-11月捕捞月份渔场净初级生产力水平交互作用的结果。研究表明,异常环境条件(厄尔尼诺和拉尼娜事件)对柔鱼产卵场和渔场的净初级生产力具有显著影响,但调控机制不同。     

基于产卵场和索饵场适宜性的西北太平洋柔鱼丰度预测

柔鱼(Ommastrephes bartramii)是北太平洋重要的经济头足类。短生命周期的特征使其资源丰度主要取决于补充量,早期生活史阶段的海洋环境将直接影响补充量大小。利用2004−2015年我国鱿钓船队在西北太平洋的生产统计数据,以及产卵场和索饵场海表水温,将产卵场和索饵场等分成不同数量的海区,运用相关性分析和随机森林模型,筛选出产卵期各月产卵场最适海表水温范围占总面积的比值(Ps)和索饵期各月索饵场最适海表水温范围占总面积的比值(Pf)与单位捕捞努力量渔获量(CPUE)显著相关的海区,将Ps值或Pf值作为神经网络模型的输入变量,分别构建基于产卵场、索饵场的资源丰度预报模型,分析模型的优劣与预报准确度。结果表明：产卵场划分方案为5°×5°,索饵场为2.5° (经)×4° (纬)较为合适。随机森林筛选出的海区与相关性分析筛选出的适宜海区范围大致吻合,且随机森林能够识别与CPUE相关的潜在海域。模型的预报结果表明,其预报准确度均达到90%以上,随机森林筛选出的海区的最适海表水温范围占该海区的比值作为神经网络模型输入因子构建的模型优于相关性分析,预报准确度更高。基于产卵场海域构建的模型相对于索饵场,模型精确度更高、更稳定。     

太平洋褶柔鱼冬生群资源丰度变动对ENSO事件的响应研究

太平洋褶柔鱼为大洋性经济鱼种,具有一年生命周期,其资源变动受气候和海洋环境条件的显著影响。本研究根据日本提供的2003-2012年太平洋褶柔鱼冬生群体的渔业统计数据,结合产卵场环境数据以及尼诺指数ONI（定义为Niño 3.4区海表温度距平值）,分析不同气候条件下（厄尔尼诺和拉尼娜）太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场海表温度（SST）、叶绿素a（Chl-a）浓度以及适宜产卵面积（SSA）的变动情况及对其资源丰度（CPUE）的影响。结果表明,太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SST、Chl-a浓度和SSA具有明显的季节性变化。相关分析表明,各年CPUE与Chl-a浓度以及SSA具有显著的正相关关系（p<0.05）,但与SST相关性不显著（p>0.05）。此外,厄尔尼诺和拉尼娜事件通过驱动太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场SSA和关键海域（25°-29°N,122.5°-130.5°E）内的Chl-a空间分布和大小变化,从而改变其资源丰度,但影响作用随各异常事件的强度不同而变化,具体表现为：发生弱强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较高,Chl-a浓度处于较低水平,导致资源补充量处于较低水平,CPUE降低;发生中等强度厄尔尼诺事件时,产卵场SSA较低,但Chl-a浓度处于较高水平,导致资源补充量增加,CPUE处于上升水平;发生中等强度拉尼娜事件时,产卵场SSA和Chl-a浓度均处于较高水平,资源补充量显著增加,CPUE显著升高。研究表明,厄尔尼诺和拉尼娜事件对太平洋褶柔鱼冬生群体产卵场摄食孵化环境和资源丰度变动具有显著影响。     

基于Voronoi图与空间自相关的西北太平洋柔鱼资源空间聚集特征分析

以西北太平洋柔鱼Ommastrephes bartramii为例,基于2007—2010年中国鱿钓船的生产统计原始点位数据,利用Voronoi图和空间自相关方法,评估柔鱼资源的全局空间模式、局部空间聚集特征,并以空间可视化方式呈现。在渔业资源及空间分析中,高产值聚集的海域称为空间热点,而低产值聚集的海域称为空间冷点。研究表明,全局自相关统计量Morans I和General G均指示了西北太平洋柔鱼资源的聚集分布状态。局部空间自相关显示,2007和2009年均具有2个热点和1个冷点区域,2008年具有1个热点和1个冷点区域,2010年具有1个热点和2个冷点区域,这些热冷点呈南北向或东西向分布态势。热冷点格局的叠加图显示,研究区内存在1个强热点、1个弱热点和1个强冷点,其中弱热点覆盖的区域在4年间表现为热点和冷点的交互变动。对7—11月平均海表温度和叶绿素a浓度的分析显示,热点和冷点均为中心渔场,热冷点形成的温度条件无显著差异;热冷点形成的叶绿素a浓度范围为0.2~1.1mg/m3,其中冷点区域的浓度相对较高。     

西北太平洋海域太平洋褶柔鱼秋生群产卵场指数动态评估

为探究太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)秋生群资源丰度波动的原因,本研究利用适宜产卵的海表温度(SST)和水深数据,构建了太平洋褶柔鱼秋生群1979—2018年40年潜在产卵场模型,在此基础上开发了适宜海表温度均值(MVSS)、适宜性海表温度加权面积(SSWA)和等温线经向位置(MP)3种产卵场指数...     

西北太平洋气候和海洋环境变化对柔鱼空间分布的影响

Ommastrephes bartramii is an ecologically dependent species and has great commercial values among the AsiaPacific countries. This squid widely inhabits the North Pacific, one of the most dynamic marine environments in the world, subjecting to multi-scale climatic events such as the Pacific Decadal Oscillation(PDO). Commercial fishery data from the Chinese squid-jigging fleets during 1995–2011 are used to evaluate the influences of climatic and oceanic environmental variations on the spatial distribution of O. bartramii. Significant interannual and seasonal variability are observed in the longitudinal and latitudinal gravity centers(LONG and LATG) of fishing ground of O. bartramii. The LATG mainly occurred in the waters with the suitable ranges of environmental variables estimated by the generalized additive model. The apparent north-south spatial shift in the annual LATG appeares to be associated with the PDO phenomenon and is closely related to the sea surface temperature(SST)and sea surface height(SSH) on the fishing ground, whereas the mixed layer depth(MLD) might contribute limited impacts to the distribution pattern of O. bartramii. The warm PDO regimes tend to yield cold SST and low SSH, resulting in a southward shift of LATG, while the cold PDO phases provid warm SST and elevated SSH,resulting in a northward shift of LATG. A regression model is developed to help understand and predict the fishing ground distributions of O. bartramii and improve the fishery management.     

西北太平洋柔鱼耳石形态特征分析

耳石是头足类生态的重要信息载体,掌握其形态特征是渔业生物学研究的基础.根据2007年7～10月我国鱿钓船在西北太平洋海域连续采集的202尾柔鱼,对其耳石形态特征进行观察与测量.研究发现,柔鱼耳石具有宽大的翼区和长窄的吻区.对耳石9项形态参数进行主成分分析,结果显示,耳石总长(TSL)、吻区长(RL)、翼区长(WL)可以作为耳石长度特征的代表,吻区宽(RW)、翼区宽(WW)则可代表耳石宽度特征.耳石长度参数TSL、RL和WL与胴长存在显著的幂函数关系(P<0.05),而耳石宽度参数RW和WW与胴长之间则无显著函数关系(P>0.05).性成熟对耳石生长有一定的影响.性成熟等级为Ⅰ～Ⅱ期的个体,其TSL增长较快,而Ⅲ～Ⅳ期个体的TSL增长不明显.     

基于灰色系统的西北太平洋柔鱼冬春生群资源丰度预测模型

柔鱼（Ommastrephes bartramii）是西北太平洋重要的经济头足类之一,科学预测柔鱼资源丰度有利于其合理的开发和利用。研究结合1998-2008年北太平洋柔鱼生产统计数据和产卵场环境及其气候因子,使用灰色关联分析和灰色预测建模的方法,对产卵期内（1-4月）影响柔鱼冬春生群体资源丰度（CPUE）的产卵场环境以及气候指标进行分析,并建立柔鱼冬春生群体资源丰度的预报模型。结果表明,产卵期内影响柔鱼冬春生群体资源丰度的因子依次是:3月份产卵场平均海表面温度SST（average sea surface temperature）、1月份太平洋年代际震荡指数PDO（Pacific Decadal Oscillatio index）,4月份Niño3.4指标和4月份平均叶绿素浓度Chl a（average chlorophyll a concentration）。灰色预报模型分析表明,基于3月份SST、1月份PDO和4月份Chl a的GM（1,4）模型有着较好的预测效果,其预测准确率在80%以上,可用于西北太平洋柔鱼冬春群体资源丰度的预测。     

利用渔场环境因子标准化西北太平洋柔鱼CPUE的研究

本文利用1998-2016年西北太平洋柔鱼渔业数据及其渔场（35°~45°N,140°~165°E）的海洋遥感环境数据,包括海表温度、海面高度异常和叶绿素浓度,采用基于渔场环境的方法标准化西北太平洋柔鱼单位捕捞努力量渔获量（catch per unit effort,CPUE）。结果表明:柔鱼高频次作业的海表温度范围为10.2~22.2℃（96.05%）,海面高度异常范围为-15.9~28.2 cm（97.91%）,叶绿素浓度范围为0.0~1.0 mg/m3（96.69%）。名义CPUE和基于环境因子的标准化CPUE年际变化趋势基本一致。但由于柔鱼作业方式高度集中,有效捕捞努力量远低于名义捕捞努力量,以及考虑环境因子影响效应,名义CPUE均低于标准化CPUE。在深入理解鱿钓渔业和其生物学特性的基础上,基于渔场环境因子准化后的CPUE更具代表性,建议在以后的柔鱼资源评估与管理中使用基于渔场环境因子的标准化CPUE。     

Influence of environmental data of different sources on marine species habitat modeling: A case study for Ommastrephes bartramii in the Northwest Pacific Ocean

The quality of environmental data and its possible impact on the marine species habitat modelling are often overlooked while the sources for these data are increasing. This study selected sea surface temperature(SST) from two commonly used sources, the NOAA Ocean Watch and IRI/LDEO Climate Data Library, and then constructed habitat suitability index model to evaluate the influences of SST from the two sources on the outcomes of Ommastrephes bartramii habitat models for the months of July–October...     

水温变暖对西北太平洋柔鱼潜在栖息地分布的影响

根据影响西北太平洋柔鱼栖息地分布的主导环境因子—海表面温度,基于最大熵模型,利用1996−2005年气候历史数据和两种不同情景（RCP4.5和RCP8.5）下的气候预估数据,分析了1996−2005年、2021−2030年、2051−2060年、2090−2100年主要捕捞月份（7−10月）柔鱼潜在栖息地变化。结果表明,柔鱼渔场纬度方向空间分布呈季节性南北移动;随着未来气候变化,在RCP4.5和RCP8.5两种情景下,2021−2030年、2051−2060年、2090−2100年7−10月柔鱼潜在栖息地分布较1996−2005年7−10月均呈现向北极移动趋势,适宜面积增加。推测柔鱼渔场季节性南北移动可能受各月适宜海表面温度范围变化的影响,在RCP4.5情景下,到21世纪末,各月柔鱼潜在最适宜生境向北移动1°～2°,适宜面积增加3%～13%;在RCP8.5情景下,到21世纪末,各月柔鱼潜在最适宜生境向北移动3°～5°,适宜面积增加42%～80%。     

水温增加对西北太平洋柔鱼潜在栖息地的影响

In the Northwest Pacific Ocean, the squid jigging fisheries from China, Japan and other countries and regions have targeted the west winter-spring cohort of neon flying squid(Ommastrephes bartramii) from August to November since the 1970 s. This squid is a short-lived ecological opportunist with a life-span of about one year,and its population is labile and recruitment variability is driven by the environment or climate change. This variability provides a challenge for ones to forecast the key habitats affected by climate change. The catch data of O. bartramii from Chinese squid jigging fishery and the satellite-derived sea surface temperature(SST) data are used in the Northwest Pacific Ocean from August to November of 1998 to 2004, the SST preferences of O.bartramii corresponding to high values of catch per fishing day(CPUE) are determined and monthly potential habitats are predicted using a histogram analysis of the SST data. The possible changes in the potential habitats of O. bartramii in the Northwest Pacific Ocean are estimated under four climate change scenarios based on the Fourth Assessment Report(AR4) of the Intergovernmental Panel on Climate Change, i.e., 0.5, 1, 2 and 4°C increases in the SST because of the climate change. The results reveal an obvious poleward shift of the potential habitats of O. bartramii in the Northwest Pacific Ocean.