基于GAM模型分析夏秋季南奥克尼群岛南极磷虾渔场时空分布及与环境因子之间的关系

基于中国南极磷虾渔业科学观察员收集的数据,利用广义可加模型(GAM),对2009—2010年渔季和2010—2011年渔季夏秋季南奥克尼群岛周边水域南极磷虾渔场时空分布及其与表温和海况之间的关系进行了研究。结果表明,GAM模型对单位捕捞努力量渔获量(CPUE)总偏差解释率为41.78%,其中贡献最大的为月份,贡献率为15.53%;奥克尼群岛水域CPUE分布模式有着明显的月份差异。1月份平均CPUE值最低,而4月份平均CPUE值最高,各月份平均CPUE存在显著性差异。渔场主要集中在60°12'—60°30'S,45°30'—47°30'W。南极磷虾作业渔场的适宜海水表温范围为0.1—1.8℃,最适表温范围为0.5—1.5℃。各海况等级间及不同渔船的平均CPUE均存在显著性差异。逐步GAM模型分析结果表明,影响CPUE的因子按重要性从大到小依次为月份、渔船、经度、海表温度、纬度和海况。

南极南奥克尼群岛西部水域南极电灯鱼生物学

根据2010年和2012年南半球夏季南极南奥克尼群岛西部水域开展的资源调查期间收集的数据,本研究对南极电灯鱼的基础生物学,包括体长(SL)、湿重(WW)、纯重(DW)、体长-体重关系、性成熟度和性腺指数及摄食强度进行了分析。结果表明:(1)南极电灯鱼体长范围为6.3—8.8 cm,平均体长为7.51 cm(7.48—7.54 cm)(95%置信区间);湿重范围为3.5—10.1 g,平均湿重为6.0 g(5.92—6.08 g);纯重范围为3.1—8.7 g,平均纯重为5.2 g(5.13—5.27 g);(2)湿重与纯重关系为DW=0.849 7 WW+0.162 3(R2=0.950 2),体长与纯重关系为SL=0.023 8DW2.6695;(3)调查期间,南极电灯鱼性成熟度处于Ⅰ—Ⅳ级,未发现有Ⅴ和Ⅵ级的个体出现;(4)摄食强度随体长的增加而有所加强,空胃与1级所占比例随体长增加而下降。

基于声学映像的南奥克尼群岛海域南极磷虾集群特征

为确定南奥克尼群岛海域南极磷虾(Euphausia superba)集群特征,本研究根据2017年3-4月我国南极磷虾探捕项目采集的断面声学数据,使用通用声学数据后处理软件,研究了该海域的南极磷虾集群特征信息。本研究共检测并提取了2539个磷虾集群的高度、长度、分布深度、集群间距、集群面积及集群磷虾密度信息,其中白天集群1389个,夜晚集群1150个。通过集群特征值的统计,将该海域集群分为3类。聚类A的虾群密度最大[(19.24±27.00)ind/m^3],聚类B的虾群最深[(174.74±53.30) m],聚类C的虾群面积最大[(2868.62±2149.75) m^2]。聚类A和聚类B的集群长度无显著性差异(P>0.05),聚类A和聚类C的集群深度无显著性差异(P>0.05)。A类集群主要分布在南奥克尼群岛北部及西北部的深水区,水深>1000 m。B类和C类集群在整个调查海域均有分布,其中B类集群多分布在群岛大陆架海域,水深<200 m。不同区域的集群分布信息不同,离岛屿最远的东西两个断面集群较少,分布比较分散。本研究结果表明大部分的磷虾个体位于少数的大型集群中,集群磷虾密度和集群间距间存在正相关关系;未来通过磷虾集群与外界因子(环境因子,捕食者)相关性的研究,可以帮助我们更为准确地了解集群结构与形成机制,预测磷虾资源分布。

2009/2010—2011/2012年度夏秋季南奥克尼群岛水域南极磷虾捕捞群体年龄结构时空变化

利用南极磷虾渔业科学观察员收集的南极磷虾生物学数据,在将研究区域划分成60'×30'精细尺度单元的基础上,分析了南奥克尼群岛南极磷虾种群捕捞群体年龄结构的时空变化。结果表明,2009/2010年度,南极磷虾体长范围为33.2—69.0 mm,平均体长为51.8 mm,优势体长组为52—60 mm(52.3%),另在44—48 mm有一个次峰区;2010/2011年度,体长范围为22.9—59.3 mm,平均体长为44.5 mm,优势体长组为42—50 mm(56.8%);2011/2012年度,体长范围为18.5—59.4 mm,平均体长为41.7 mm,优势体长组为36—46 mm(67.3%)。三个年度间南极磷虾体长频次分布呈显著性差异(p<0.001),且不具相似性(PSI=41.25—73.42)。2009/2010—2011/2012年度各旬别磷虾体长组可分成3个组,其中2011年2月上旬和2012年3月中旬可划分为一组,2010年1月下旬至2月中旬以及2011年2月中旬可归为一组,这几个体长组均呈双峰分布,其他的体长组划归为一组。1+和2+龄虾大多出现在离南奥克尼群岛最近的水域,而离南奥克尼群岛较远的单元中则多为4+龄以上的磷虾个体。

南极南奥克尼群岛2017年春季南极磷虾资源声学评估

南极磷虾(Euphausia superba)为南大洋中上层生态系统的关键种,对其生物量的研究有助于更准确地掌握磷虾的生态和分布信息。基于2017年我国南极磷虾声学调查采集的断面回波映像,应用声学回波后处理软件(Echoview),评估了南奥克尼群岛周边水域的磷虾生物量。该海域磷虾体长范围为25.50～49.21mm,平均体长为(33.01±4.06) mm;其中雌性平均体长为(33.15±3.90) mm,雄性平均体长为(32.68±4.43) mm,雌、雄磷虾体长无显著性差异。本海域声学映像可分为1338个积分单元,最大单元磷虾密度为554.07 g/m^2,最小单元密度值为0 g/m^2。调查海域磷虾分布不均匀,87.90%的积分单元无磷虾生物量。磷虾平均密度为71.01g/m^2,总生物量为1.77×106 t,密度差异系数为97.4%。磷虾主要分布在水深<200 m的南奥克尼群岛大陆架海域,群岛东侧磷虾生物量多于西侧。积分单元中磷虾密度大于450 g/m^2但小于600 g/m^2的有2个,群岛东西两侧各1个;密度值大于300 g/m^2但小于450 g/m^2的积分单元有6个, 5个位于群岛东侧。远离群岛的2个断面(1, 9)和调查海域中心的2个断面(5, 6)磷虾生物量较少。本海域磷虾的昼夜垂直移动对磷虾生物量评估也无影响。磷虾白天聚集在60～180 m水层,随着时间推移,磷虾逐渐向上或向下移动。光照强度是触发磷虾白天下沉、夜晚上浮的因素之一。

2011年夏秋季南奥克尼群岛水域南极磷虾集群时空分布

基于2011年度夏秋季中国南极磷虾渔业科学观察员在大型拖网加工船"开欣轮"上收集的影像资料(作业水域为南奥克尼群岛周边海域,时间为2011年3月6日—4月21日),对该水域南极磷虾集群的时空分布特征进行了分析。结果表明:南极磷虾群在南奥克尼群岛西北部海域出现的次数较为集中,主要出现在60°00'S—60°15'S,45°30'W—46°30'W区域内;不同水层中,磷虾群主要呈块状分布,0～50m和50～100m水层集群类型极为相似(PSI=92.3),散点状、块状和带状磷虾群在0～50m水层出现比例最高,且块状磷虾群和带状磷虾群在各水层中的分布极为相似(PSI=94.4);1:00—18:00南极磷虾群出现频率较高,随后比例开始下降,19:00—20:00出现频率最低。

夏季南奥克尼群岛西部水域南极磷虾资源时空分布及其与表温之间的关系

根据2010年1月31日～2月13日在南极南奥克尼群岛西部水域开展的南极海洋生物资源调查期间收集的数据及卫星获取的水温数据(海水表温和表温距平),对南极磷虾时空分布及其与表温之间的关系进行了分析。结果表明:(1)02:00～18:00为南极磷虾群出现频率较高的时段,随后南极磷虾群出现概率开始下降,至22:00～02:00时间段降至最低。(2)越靠近南奥克尼群岛,南极磷虾的丰度越高,而外洋水域的丰度相对较低;磷虾群主要出现在60°00'～60°30'S,46°30'～47°30'W范围内。(3)磷虾群主要出现在表温在1.4～1.5℃或表温距平为-0.1～-0.2℃范围内,而表温在1.2℃或表温距平在-0.2℃以下时,磷虾群出现的概率较低。本研究结果可为开发南极磷虾资源提供基础数据,并为海上生产提供指导性参考。

2012年夏季南奥克尼群岛水域表层海水中典型痕量元素分布研究

根据2012年夏季南奥克尼群岛水域采集的表层水样本,利用原子吸收分光光度法分析了该水域表层水中的铜、铅、锌和铁元素浓度及分布。结果表明：铜浓度在0.033-0.121 mg/L之间,铅浓度在0.414-1.478 mg/L之间,锌浓度在0.008-0.083 mg/L之间,铁浓度在0.255-0.454 mg/L之间,平均值分别为0.059 mg/L、0.908 mg/L、0.037 mg/L和0.351mg/L。铁与锌浓度分布有着自西向东逐渐增加的趋势。本研究可为建立南极半岛海洋环境信息数据库提供基础数据,为进一步开展南大洋海洋生物地球化学研究奠定良好的基础。

南极典型海域浮游生物生产力/群落结构对BP/MCP储碳影响及其年代际变率

利用南极半岛(D1-7)和南奥克尼群岛附近海域(D5-6)海洋沉积物有机质的分子生物标志物中所隐含的生态学关系,将重建的浮游生物生产力和种群结构变化与生物泵(BP)/微型生物碳泵(MCP)以及海洋碳汇和储碳效率联系起来研究。柱样沉积物中的一系列分子生物标志物在近百年里发生显著变化,上层海洋浮游生物生产力/群落结构与沉积碳库储量存在较大的时空演变,实际上均与全球气候变化相联系。研究结果如下:(1)从生物标志化合物正构烷烃分子组合特征和色谱图峰型、主峰碳(MH)、轻烃/重烃(L/H)、菌藻类-(nC_(15)+nC_(17)+nC_(19))、大型浮游植物-(nC_(21)+nC_(23)+nC_(25))和碳优势指数-(CPI)来看,沉积碳源主要是海源生物碳,海洋生物是固碳与储碳的天然碳汇。(2)D5-6柱样的有机质高富集,主要受海洋上层水体较高初级生产力、高沉积速率(平均为0.19 cm/a)、水深较浅(385 m)和还原性沉积环境(Pr/Ph值平均为0.95)这些均有利于颗粒有机碳(POC)通过BP过程从海洋表面输送到深海,快速埋藏和储存;而D1-7柱样因水深大(1 100 m)和沉积速率低(0.07 cm/a),含碳化合物沉降过程中发生降解,又被环境氧化降解(Pr/Ph值平均为1.22),二者均不利于沉积物储碳,但相比之下控制沉积物碳保存重要的因素可能是沉积速率。(3)近百年来南极半岛附近海域和南奥克尼群岛浮游动物总量、浮游植物初级生产力、硅藻和甲藻生物量趋于上升,而颗石藻生物量和所占比例呈减少趋势(南极半岛附近海域更明显),说明钙质生物泵作用在逐年下降,而硅藻主导的硅质泵作用在不断加强,这两个过程的相对强度在很大程度上决定了由生物泵结构(硅质泵/钙质泵)和效率、及其向海洋沉积物输送有机碳和无机碳的比例大小。(4)2个柱样的分子生物标志物变化趋势在整体上具有一定的可比性,均有明显的阶段性,在年代际突变后(1972年),受到显著影响的是南奥克尼群岛海域浮游动物总量从(5~6 cm)1982年开始发生明显增加,特别在1997年和2012年期间浮游动物总量开始剧增,意味着在全球变暖背景下浮游生物群落结构发生快速变化,浮游植物初级生产的降低和浮游动物总量的剧增,二者变异使得生物泵强度(增强/削弱)变化存在很大的不确定性。(5)相比之下,近百年来南极半岛附近海域浮游植物生产力/硅藻甲藻生物量逐渐提高,而微生物生产力/古菌生物量逐渐降低,意味着微生物固碳强度减弱,即MCP储碳效率在降低,揭示了全球变暖对海域浮游生物生产力/生物量的增减起到关键作用,而浮游生物群落生物量和组成特征直接影响南极海洋BP中上层水体有机碳的流动和MCP水柱固碳效率的强弱,作为全球海洋最大碳汇的南极,其储碳能力可能正在降低。

2009/2010-2011/2012渔季中国南极磷虾渔业渔场时空变动

掌握南极磷虾渔业行为及渔场变动信息可为模拟渔业与生态系统相互作用提供非常重要的支撑。基于渔业科学观察员收集的2009/2010-2011/2012渔季中国南极磷虾渔业数据,利用渔场重心指标,分析了中国南极磷虾渔业渔场变动及渔船的行为模式。结果表明,从作业网次上来讲,2009/2010-2011/2012渔季期间,中国南极磷虾渔业主要渔场由48.1小区转向48.2小区,但产量变化却呈相反的趋势。尽管作业位置分布于6个精细管理单元中,但旬别渔场重心集中在4个精细管理单元中(APDPW,APDPE,APBSE和SOW)。中国南极磷虾渔业渔场选择不仅受到本地磷虾丰度的影响,同时还受到预定的决策,渔船条件及市场因素等的影响。