【摘要】：柔魚(Ommastrephes bartramii)廣泛分布于北太平洋亞熱帶和溫帶海域,具有極高的經(jīng)濟價值。柔魚是短生命周期魚種,其整個生活史階段與氣候和海洋環(huán)境緊密關(guān)聯(lián)。北太平洋海域生物物理環(huán)境復(fù)雜,氣候與海洋相互作用對漁業(yè)資源影響顯著,特別是黑潮與親潮勢力的此消彼長,厄爾尼諾和拉尼娜事件的更替以及太平洋年代際濤動(PDO)等,對柔魚資源與漁場分布影響明顯。近十幾年來的生產(chǎn)統(tǒng)計表明,柔魚的年產(chǎn)量波動劇烈,其中一個重要原因是不同尺度的氣候變化和海洋環(huán)境改變對柔魚資源豐度和時空分布的影響,但影響的機制尚不清楚。為此本論文重點開展柔魚冬春生群體對氣候與環(huán)境變化的響應(yīng)機制研究,其研究結(jié)果有利于柔魚資源的可持續(xù)利用,并能為其資源的科學(xué)管理決策提供基礎(chǔ)。本研究的科學(xué)假設(shè)為:大尺度氣候變化對北太平洋柔魚產(chǎn)卵場和漁場海域內(nèi)相關(guān)的環(huán)境因子具有調(diào)控作用,而局部海域的環(huán)境條件驅(qū)使柔魚早期階段孵化攝食環(huán)境和成魚階段棲息環(huán)境發(fā)生變動,最終導(dǎo)致柔魚資源時空分布產(chǎn)生年間變化�；谝陨峡茖W(xué)假設(shè),本論文根據(jù)1995-2011年中國魷釣漁船在西北太平洋傳統(tǒng)作業(yè)漁場35o-50oN、150o-175oE范圍內(nèi)的生產(chǎn)捕撈數(shù)據(jù),結(jié)合環(huán)境數(shù)據(jù)和氣候指數(shù),通過柔魚漁場時空分布,棲息地?zé)狳c的分布與預(yù)測,資源豐度年間變化等方面分析其對氣候變化響應(yīng)過程。同時構(gòu)建基于氣候指數(shù)的柔魚資源豐度和漁場重心分布的預(yù)測模型,探索不同異常環(huán)境條件下柔魚棲息地適宜性和漁場凈初級生產(chǎn)力水平的差異,科學(xué)評價氣候變化和不同環(huán)境條件對柔魚資源豐度的時空影響,有助于深刻理解柔魚資源種群動態(tài)變化的本質(zhì)。研究結(jié)果如下:(1)柔魚資源的時空分布和棲息地?zé)狳c。柔魚資源空間分布和資源豐度呈現(xiàn)明顯的年間和季節(jié)變化,漁場各年緯度和經(jīng)度重心主要分布在41.7°-43.4°N和154.2°-160.4°E海域范圍內(nèi)。7-11月CPUE波動范圍為1.36 t/d到2.68 t/d,8月份最高。柔魚對各環(huán)境變量的適宜范圍為:SST為17.6-18.6oC,SSHA為-5-1.5 cm,SSS為33.58-33.79 psu,Chl-a為0.41-0.55 mg/m3,MLD為15.5-18.5 m,EKE為28-35.5 cm2/s2。柔魚棲息地?zé)狳c海域與亞寒帶鋒區(qū)位置重合,約72%左右的作業(yè)位置分布于概率值高于0.6的熱點海域。線性回歸分析發(fā)現(xiàn),1998-2007年CPUE值與環(huán)境概率值之間存在正相關(guān)關(guān)系,統(tǒng)計極顯著。2008和2009年預(yù)測的高CPUE值海域與漁業(yè)生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)吻合較好。(2)柔魚資源豐度的年間變化。利用廣義線性模型(glm)和廣義加性模型(gam)對西北太平洋柔魚的資源豐度年間變化進行評估,并評價了各因子對cpue的影響。glm模型確定了年、月、緯度、sst、mld以及sst與mld的交互項為顯著性變量。根據(jù)aic準則,包含上述6個顯著性變量的gam模型為最優(yōu)模型,對cpue偏差的解釋率為42.43%。柔魚資源豐度年間變化表現(xiàn)為:1995-2002年間cpue波動較小,整體趨于緩慢降低趨勢,其中1996年cpue最高,2001年為最低水平。2002年后cpue顯著增長,明顯高于前幾年。2003年后cpue小幅遞減至2006年,2007年cpue大幅增加且為17年最高水平,隨后cpue銳減,2009年cpue為17年最低水平,2010年與2011年cpue基本持平。(3)pdo對柔魚資源豐度的影響。1995-2011年間北太平洋經(jīng)歷2次pdo周期,期間共發(fā)生5次厄爾尼諾事件和8次拉尼娜事件。其中1995-1998年和2002-2006年為pdo暖期;而1999-2001年和2007-2011為pdo冷期,pdo暖期內(nèi)產(chǎn)量和cpue明顯高于pdo冷期。cpue與pdo指數(shù)正相關(guān),且滯后一年時間。漁場和產(chǎn)卵場chl-a濃度與cpue之間存在相同的關(guān)系。此外,pdo暖期內(nèi)發(fā)生拉尼娜事件時,漁場出現(xiàn)異常暖水團,給柔魚生長提供了有利的棲息條件;而pdo冷期內(nèi)發(fā)生厄爾尼諾事件時,漁場水溫異常變冷,通常導(dǎo)致cpue變低。柔魚資源水平與氣候引起的西北太平洋海流變化緊密相關(guān):黑潮勢力變強向北入侵的年份一般柔魚資源豐度變高。黑潮將溫暖和餌料豐度的水團輸送至漁場,且形成多樣的中尺度渦流,其不穩(wěn)定使食物餌料滯留在漁場,以上均有利于柔魚西部種群各個生活史階段的生長。(4)pdo對柔魚漁場空間分布的影響。1995-2011年柔魚漁場經(jīng)度重心(long)和緯度重心(latg)季節(jié)和年間變化顯著。年平均latg變化范圍為40°-43.5°n。在pdo暖期時,latg傾向于靠南海域,而在pdo冷期時多分布于北部海域。年平均long在153°-161°e間波動。相關(guān)分析結(jié)果說明1995-2011年pdoi與latg顯著負相關(guān),但與long相關(guān)性不顯著。此外,ssta和ssha均與latg呈顯著正相關(guān),與pdoi顯著負相關(guān)。但mlda與latg以及pdoi相關(guān)性均不顯著。柔魚漁場緯度重心的南北移動主要與pdo以及sst和ssh相關(guān),mld對柔魚漁場空間分布的影響具有局限性。pdo暖期內(nèi)sst偏冷以及ssh偏低,導(dǎo)致漁場緯度重心向南移動;pdo冷期內(nèi)sst偏暖以及ssh偏高,導(dǎo)致漁場緯度重心向北移動。(5)pdo影響柔魚資源豐度的機制。以2002-2011年為例,分析了不同pdo時期柔魚產(chǎn)卵場資源補充條件,漁場環(huán)境偏好范圍,捕撈努力量分布和棲息地?zé)狳c分布差異。研究發(fā)現(xiàn),pdo現(xiàn)象對于柔魚棲息相關(guān)的環(huán)境條件起到調(diào)控作用。以sst和適宜產(chǎn)卵面積表征柔魚的孵化條件,發(fā)現(xiàn)其對柔魚補充量變化影響不顯著;以產(chǎn)卵場chl-a濃度表征柔魚的攝食條件,發(fā)現(xiàn)其是驅(qū)動柔魚資源補充量變化的主要因子。和pdo冷期相比,pdo暖期內(nèi)捕撈努力量主要占據(jù)較低sst和較高濃度chl-a。冷期pdo捕撈努力量相對更為集中,且向西或向北偏移。此外,pdo暖期生成的柔魚棲息地?zé)狳c海域面積明顯增加。研究表明,西北太平洋柔魚西部群體資源動態(tài)可能由產(chǎn)卵場的食物豐度,漁場sst和chl-a濃度以及捕撈努力量分布來解釋,其變動主要由pdo現(xiàn)象和局部海域環(huán)境變化相互作用共同驅(qū)動。(6)不同環(huán)境條件下的柔魚適宜棲息地的變化�；谒阈g(shù)平均法(amm)和聯(lián)乘法(gmm)分別建立柔魚綜合棲息地指數(shù)模型(hsi),探討1998、2008和2009年7-11月份在不同環(huán)境條件下柔魚棲息地適宜性變化。amm模型結(jié)果顯著優(yōu)于gmm模型,利用基于amm的hsi模型預(yù)測了柔魚漁場hsi值,結(jié)果發(fā)現(xiàn)1998年柔魚高產(chǎn)年份,2008年柔魚產(chǎn)量正常年份和2009年柔魚低產(chǎn)年份的棲息地質(zhì)量與enso事件誘致的漁場環(huán)境變化相關(guān)。1998年拉尼娜事件導(dǎo)致漁場sst變暖,chl-a濃度和ssha范圍有利于柔魚生長,柔魚棲息地質(zhì)量高;而2009年厄爾尼諾事件導(dǎo)致漁場sst異常變冷,chl-a濃度和ssha范圍不利于柔魚生長,柔魚棲息地質(zhì)量變低。此外,1998年拉尼娜事件下柔魚適宜的棲息地面積增長,且漁場重心位置分布在適宜棲息地范圍內(nèi),因此柔魚產(chǎn)量增加;而2009年厄爾尼諾事件導(dǎo)致適宜的柔魚棲息地面積銳減,漁場重心位置與適宜棲息地分布不匹配,因此柔魚產(chǎn)量遞減。(7)不同環(huán)境條件下柔魚漁場和產(chǎn)卵場海洋凈初級生產(chǎn)力的變化。柔魚漁場范圍內(nèi)海洋凈初級生產(chǎn)力在經(jīng)度方向上呈明顯的季節(jié)性變化,冬春季低,夏秋季高。捕撈月份7-11月對應(yīng)的適宜凈初級生產(chǎn)力濃度范圍分別為500-700mgc/m2/d,500-800mgc/m2/d,500-1000mgc/m2/d,500-800mgc/m2/d和300-500mgc/m2/d,最適濃度分別為700mgc/m2/d,600mgc/m2/d,700mgc/m2/d,600mgc/m2/d和400mgc/m2/d。7-11各月最適凈初級生產(chǎn)力平均緯度與捕撈努力量緯度重心呈顯著正相關(guān)關(guān)系,說明了捕撈努力量在漁場中不是隨機分布,可能受最適凈初級生產(chǎn)力緯度分布的影響。柔魚年間資源豐度與各年3月份凈初級生產(chǎn)力以及7-11月份平均凈初級生產(chǎn)力大小顯著正相關(guān)。推測每年柔魚資源量大小可能受3月份產(chǎn)卵場海域和7-11月捕撈月份漁場凈初級生產(chǎn)力水平交互作用的影響。研究表明,異常環(huán)境條件(厄爾尼諾和拉尼娜事件)對柔魚產(chǎn)卵場和漁場的凈初級生產(chǎn)力具有顯著影響,但調(diào)控機制不同。綜上所述,柔魚資源豐度和漁場空間分布具有顯著的季節(jié)和年際變化,這種變化與北太平洋氣候模態(tài)轉(zhuǎn)換顯著相關(guān)。當(dāng)氣候模態(tài)轉(zhuǎn)變時,柔魚產(chǎn)卵場和漁場環(huán)境發(fā)生相應(yīng)變化,一方面導(dǎo)致資源補充量發(fā)生變動,另一方面導(dǎo)致柔魚棲息地?zé)狳c分布改變,最終驅(qū)使北太平洋柔魚資源豐度和漁場分布產(chǎn)生波動。
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【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S917.4
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本文編號：2324200