南极半岛周边海域南极磷虾栖息地适应性

南极磷虾作为南极生态系统中的关键物种,其栖息地适应性研究对可持续利用磷虾资源和了解南大洋生态系统均有重要作用。然而,不同的模型算法会导致估算的磷虾栖息地适宜性出现较大的偏差。为了探索构建磷虾栖息地指数模型的合适方法,实验利用海表温度(sea surface temperature,SST)、海平面高度(sea surface height,SSH)、海表面叶绿素(sea surface chlorophyll,SSC)、海冰密集度(sea ice concentration,SIC)等环境因子,分别采用神经网络拟合和一元非线性拟合方法,并结合最小值法、最大值法、连乘法、算术平均法、几何平均法、加权算术平均法等算法构建磷虾栖息地适宜性指数(habitat suitability index,HSI)模型。结果显示,神经网络模型预报结果更符合磷虾实际栖息分布情况,而一元非线性拟合预测结果较为连续。最大值法和最小值法计算结果差异较大,容易引进较大的误差。连乘法的预测效果较好,算术平均法、几何平均法和加权算术平均法的预测结果相似,且较为稳定。研究表明,神经网络模型是构建南极磷虾HSI模型的合适方法。此外,使用连乘法和加权算术平均法等算法能够提高模型预测结果的准确性和稳定性,而最大值法和最小值法要慎重使用。本研究的方法和结论有助于评估类似物种在栖息地方面的适宜性,对未来磷虾资源的评估和南极生态系统管理具有启示意义。同时,该研究也为其他生态学领域中栖息地适宜性研究提供参考。

基于表层及温跃层环境变量的南太平洋长鳍金枪鱼栖息地适应性指数模型比较

为了量化比较海表层环境及温跃层环境对南太平洋长鳍金枪鱼渔场分布的影响程度,本研究采用2010-2012年南太平洋长鳍金枪鱼延绳钓渔船实际生产统计数据,结合卫星遥感所获取的海表面温度(sea surface temperature,SST)和海表面高度(sea surface height,SSH)数据以及Argo浮标所获取的温跃层上、下界水温和深度数据,运用外包络法分别构建了基于海表层环境变量、温跃层上界环境变量以及温跃层下界环境变量的3种栖息地适应性指数(habitat suitability index,HSI)模型。模型验证结果显示,基于海表层环境变量的HSI模型,HSI>0.6时所占产量比重为70.04%,投钩数量比重为70.86%,HSI>0.8时所占产量比重为24.92%,投钩数量比重为25.79%;基于温跃层上界环境变量的HSI模型,HSI>0.6时所占产量比重为82.17%,投钩数量比重为80.95%,HSI>0.8时所占产量比重为33.24%,投钩数量比重为32.69%;基于温跃层下界环境变量的HSI模型,HSI>0.6时所占产量比重为81.01%,投钩数量比重为81.54%,HSI>0.8时所占产量比重为43.51%,投钩数量比重为43.73%。研究发现,基于温跃层上界和下界环境变量的两个HSI模型预报精度明显高于基于表层环境变量的HSI模型,且基于温跃层下界环境变量的HSI模型预报精度高于基于温跃层上界环境变量的HSI模型。研究结果表明,相较于海表层环境,温跃层环境,尤其是温跃层下界环境特征对南太平洋长鳍金枪鱼资源分布的影响更为显著。

基于表温的中西太平洋鲣栖息地适应指数的研究

根据1990—2001年中西太平洋海域(20°N^25°S,175°W以西)鲣Katsywonus pelamis围网作业产量和作业频次,结合海水表面温度(SST)数据,以高产频次的相对比值表示栖息地适应指数(HSI),采用3种方法建立HSI-SST模型。根据建立的3个模型,利用1990—2001年各月HSI值与实际作业产量进行比较,以选择最优HSI-SST模型;最后,利用2003年SST数据计算其各季度HSI值,用来验证预测中心渔场的可行性。结果表明:采用模型A时,主要产量分布在HSI>0.4的区域;采用模型B时,主要产量分布在HSI>0.6的区域;采用模型C时,主要产量分布在HSI>0.8的区域,因此认为模型C更符合鲣资源分布的特征。利用模型C估算2003年各季度HIS值,高产主要分布在HSI>0.8的区域,这进一步说明,模型C能较为准确地预报鲣中心渔场的位置。

基于栖息地适应性指数的长江口刀鲚时空分布特征

刀鲚是长江水域重要的洄游型鱼类,现已成为国家级重点保护资源。为研究长江口刀鲚的时空分布特征,根据2012—2014年长江口中华鲟自然保护区的渔业资源调查采样数据,分析长江口刀鲚相对资源密度(RAI)与水深,水温,盐度之间的关系,并建立栖息地适应性指数(HSI)模型。结果表明:长江口刀鲚春、冬两季的RAI较高,并主要分布在南支水域附近;刀鲚种群在长江口多栖息于水深10 m以下,盐度范围为0.0~1.0的中上层水域;春季水温与适应性指数(SI)之间变化平缓,夏、秋两季SI最大值分别出现在22.5℃和28.5℃,冬季集中分布在15℃附近水域;回归分析表明,使用几何平均法能够更好地反映出长江口刀鲚的时空分布特征。研究分析了不同季节环境因子对刀鲚分布的影响,依据HSI模型讨论了刀鲚的时空分布,并对选用的HSI模型进行评价,为保护长江口刀鲚种群并修复长江口的生态系统提供参考依据。

模糊数学方法模拟水库运行影响下鱼类栖息地的变化

水库调度改变了河流水文情势,从而使得水生动植物栖息地的空间分布发生明显的变化。针对水库运行对鱼类栖息地的影响,利用模糊数学方法建立栖息地模型,并与水环境模型耦合,分析不同水文情势下鱼类在不同生长期的栖息地变化情况。基于专家分析法建立模糊函数隶属度及规则集,计算栖息地适宜性指数(HSI),提出适宜栖息地宽度指数(HSWI)表征河道内栖息地连通性,并对栖息地变化的有效性进行分析。选取漓江下游的某个复式河道为对象,模拟特征鱼种光倒刺鲃(Spinibarbus hollandi)在典型水文年份中水库不同调节模式下的栖息地变化情况。结果表明,在丰水年及枯水年的产卵期,水库补水明显增加了鱼类适宜栖息地面积,其中高适应性区域面积增幅近50%,而平水年影响较小;水库补水对越冬场的影响则相对微弱,仅增加5%左右。

秋冬季智利竹鱼栖息地指数模型比较

根据2003—2009年5—9月我国大型拖网渔船捕捞智利竹鱼的生产统计数据,结合海表面温度(SST)和海表面高度(SSH)的海洋环境因子,以作业网次和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)作为适应性指数(SI),采用外包络法分别建立SST、SSH的SI,采用算术平均法(AMM)、几何平均法(GMM)、基于权重的AMM分别建立栖息地指数(HSI),并用2010—2011年度生产捕捞数据进行比较与验证。结果显示,以作业网次为基础的SI为最适;AMM优于GMM;考虑到权重的AMM优于没有考虑权重的AMM,5—9月最适HSI模型的SST权重分别为0.4、0.7、0.6、0.7、0.1,2010—2011年渔获量和作业网次的验证预报精度分别为75%~93%、80%~90%,可作为秋冬季智利竹鱼栖息地指数模型。研究表明,不同月份的SST和SSH对秋冬季智利竹鱼渔场分布有着不同的影响。秋冬季是智利竹鱼的主要渔汛期,本研究为准确建立其渔场预报模型奠定了基础。

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。

基于栖息地指数的智利外海茎柔鱼渔场预报模型优化

根据2010-2013年3-5月渔汛期间智利外海茎柔鱼生产统计数据以及海表面温（SST）、海表面盐度（SSS）、海表面高度（SSH）及叶绿素浓度（Chl-a）等海洋环境数据,以外包络法建立基于作业努力量和CPUE的各环境变量适应性指数（SI）。以SST作为建立SI的基准因子,采用算术平均法构建栖息地综合适应性指数模型（HSI）,并选择最优栖息地指数模型,以用于茎柔鱼渔场预报,并利用2013年智利外海茎柔鱼生产数据进行验证。结果表明,以SST和SSS为因变量构建的HSI模型为最佳,且基于作业努力量的HSI模型要好于基于CPUE的HSI模型。以作业努力量为SI指标、基于SST和SSS为因子的HSI模型能较好预报智利外海茎柔鱼渔场。

不同时空尺度下近海日本鲭栖息地模型比较

根据2003—2011年7—9月近海日本鲭生产数据,结合海洋遥感获取的海表温度(SST)和海面高度数据(SSH),利用作业网次与SST和SSH的关系建立适应性指数(SI)模型,将时间和空间尺度分别划分为3个级别,建立9个不同时空尺度下的栖息地适应性指数(HSI)模型,分析比较得出不同时空尺度下近海日本鲭栖息地适应性指数最优模型,并对最优模型进行验证。结果显示,时间尺度为月,空间尺度为1°×1°是建立近海日本鲭栖息地适应性指数模型的最适时空尺度,当HSI大于0.6时,作业网次比重为75.42%,当HSI小于0.4时,作业网次比重为12.93%。利用2012年7—9月生产数据对最优模型进行验证,结果显示,当HSI大于0.6时,作业网次比重为60.89%,当HSI小于0.4时,作业网次比重为13.88%。研究表明,在建立鱼类栖息地适应性指数模型时,需要考虑海洋环境因子的时空尺度,以便更好地预测中心渔场。

基于栖息地指数的渤海湾鱼卵环境适应性

为深入了解渤海湾鱼卵与栖息环境间的关系,掌握鱼卵分布的区域特征,本研究基于2014年至2018年(各年5—7月)渤海湾鱼卵和海洋环境调查数据,根据海水表面温度(seasurfacetemperature,SST)、海水表面盐度(sea surface salinity,SSS)和海水pH,采用几何平均法(geometric mean method,GMM)、最小值法(minimum method,MINM)和连乘法(continued product method,CPM)分别建立渤海湾鱼卵5—7月的栖息地适宜性指数模型。结果显示,渤海湾鱼卵主要分布的SST、SSS和pH范围分别是21.6~24.8℃、30.07~32.60和8.03~8.21;最适SST、SSS和pH以及适应范围存在月间差异;5月,鱼卵的分布可以较好地被HSI模型解释;6月和7月,SST、SSS和pH不再成为鱼类产卵的最主要限制因子,而其他未加入模型的因素,如地理位置、海底底质、海流等可能主导了鱼卵的分布。研究认为,考虑到鱼卵对环境条件要求的严苛性,CPM更适于渤海湾鱼卵栖息地适宜性指数模型的构建,可用于鱼卵分布区域的推测。

印度洋中南部长鳍金枪鱼繁殖栖息的适应性

根据2009年3～4月在印度洋中南部水域作业的中国金枪鱼延绳钓渔船上收集数据,基于反映鱼类繁殖能力的重要指标—性腺指数(GSI)及其影响因素—表温(SST)、100 m水层的水温(TEMP)及200 m水层的溶解氧浓度(DO),对长鳍金枪鱼繁殖栖息地适应性进行分析。结果表明,表温、表层盐度、100 m水层的水温及200 m水层的DO与印度洋中南部长鳍金枪鱼GSI的最佳上界分位数回归方程分别为pGSISST0.55=159.47-12.20SST0.55+0.24SST20.55,pGSISSS0.70=527.22-28.51 SSS0.70+0.39SSS20.70,pGSITEMP0.55=2.25-0.23TEMP0.55-0.01TEMP20.55和pGSIDO0.70=53.71-17.66DO0.70+1.49DO20.70。调查区域长鳍金枪鱼繁殖栖息地指数分布在0.52～0.97之间。自北向南,繁殖栖息地指数有逐渐增加的趋势,25°S以南水域,繁殖栖息地指数基本上维持在0.65以下。本研究为阐明印度洋长鳍金枪鱼的繁殖空间分布提供了一条新的思路。

基于景观生态学指标的鱼类生境质量评价方法研究

建立了基于模糊综合评价方法的鱼类栖息地模型,并与水环境模型耦合。引入景观生态学的指标,对鱼类栖息地适应性模型的结果进行分析,从而进行鱼类生境质量评价。选取了漓江中游一复式河道,以光倒刺鲃为研究对象,建立了光倒刺鲃产卵期的鱼类栖息地适应性模型,选取了斑块数、斑块凝聚度、连接度等景观生态学指标对模型的结果进行了栖息地质量评价。研究表明:传统的、仅仅以WUA(加权可利用面积)作为栖息地质量评价指标的方法不能准确反映鱼类的生境质量。建立的评价方法更准确地反映了鱼类生境的状况,可为鱼类栖息地保护提供支持。

基于近实时海洋遥感数据的渔场预报系统设计与实现

针对国内渔业企业对于渔场预报系统的需要,设计和开发基于近实时海洋遥感数据的渔场预报系统。系统分为陆地数据服务和渔情预报软件两个模块,其中:陆地服务模块负责收集全球近实时海洋环境数据,并提供环境数据下载服务;渔情预报软件可以从陆地服务器下载海洋环境数据,并通过这些数据,使用栖息地适应性指数模型进行渔场预报,为渔业企业和作业渔船的捕捞决策提供辅助。两个模块之间以国际海事卫星船队宽带系统作为数据传输手段。前期的远洋渔船应用试验表明,该系统能稳定下载海洋环境数据并实现渔场预报,预报结果作为捕捞决策的重要辅助信息,可为渔业生产者选择作业地点提供很好的参考。

基于MaxEnt模型的马可波罗盘羊生境适宜性评价

马可波罗盘羊(Ovis ammon polii)是帕米尔高原的特有和旗舰物种,开展其生境适宜性评价是有效保护该物种的前提和基础。2017年5—11月,用样线法调查了新疆塔什库尔干野生动物自然保护区内马可波罗盘羊的地理分布现状,共确定马可波罗盘羊出现位点104个,结合27种环境变量数据,利用最大熵MaxEnt模型分析了该保护区内影响马可波罗盘羊分布的主要生境因子及其适宜生境分布特征。结果表明:MaxEnt模型的预测准确度较高(AUC值为0.955),可以用于该保护区马可波罗盘羊的生境适宜性评估。马可波罗盘羊有效适宜生境主要分布于该保护区西北部,面积为1288.53 km2,仅占整个保护区面积的8.12%。诸多因子中,海拔、温度季节性、植被类型、最湿季平均温、最冷月最低温和坡度是影响马可波罗盘羊生境最主要的环境变量,人为干扰以及土地利用对该保护区马可波罗盘羊适宜生境影响较小,马可波罗盘羊适宜的植被类型主要为荒漠和草原,适宜的海拔范围为3500～4800 m。对马可波罗盘羊种群的保护管理措施提出两点建议:控制人为干扰;识别和建立各适宜生境之间的迁徙廊道。