黄海鳀鱼种群动态的沉积记录及其对气候变化的响应

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以往的鱼类种群动态研究和管理措施,多数采用了被研究鱼类捕捞产量取代资源量的方法,两者之间不仅存在着巨大差异,而且时间尺度较短,种群自然波动、人为干预和全球气候变化引起的鱼类资源变化相互交织,难以理清引起鱼类种群变化的主导因素。日本鳀(Engraulis japonicus)是黄、东海单品种现存量最高的鱼种,以摄食浮游动物为主,同时也是高营养级动物食性鱼类的重要饵料生物,在食物网浮游动物与高营养级鱼类的能量和营养转化中起着承上启下的重要作用,是黄、东海生态系统能量和营养动力学研究的关键种。鳀鱼作为黄海陆架资源量最大、最有代表性的小型中上层鱼类,因资源生态学连续调查资料的严重短缺,且在时间尺度上与资源规模化开发几乎完全重合,从而加大了其种群动态及驱动机制的研究难度。实质上,这也是为什么作为全球最大、生物资源最富饶的海洋陆架,黄海陆架在该领域的研究却落后于全球其它区域的重要原因之一。  已有研究表明,沉积物中完好保存的鱼鳞能够作为鱼类种群信息指标,更客观地追溯百年甚至千年尺度上的鱼类种群动态。在构建鱼鳞信息库的基础上,本研究首次对东、黄海表层沉积物样品的鳀鱼鱼鳞沉积信息进行了调查,发现南黄海中部作为鳀鱼的主要越冬场,对应的鱼鳞沉积量也最大。对南黄海中部3个站位的柱状沉积样品的分析结果显示,南黄海中部稳定、厌氧的沉积环境有利于鱼鳞完整保存,3个站位之间的鱼鳞沉积率呈现较显著的相关性,且鳀鱼鱼鳞信息的年沉积通量与相应年代的鳀鱼种群资源量之间存在着可信的校正关系。因此,从鱼类种群现存量代表性、鱼鳞保存程度和与鱼类种群现存量的校正关系的角度分析,南黄海中部的鳀鱼鱼鳞沉积信息具备反演鳀鱼种群长期变化的潜力。  依据鳀鱼鱼鳞信息的年沉积通量与相应年代的鳀鱼种群资源量之间的校正关系,本研究反演了近150年(1860-2005年)黄海鳀鱼种群的资源量及其变化趋势。结果显示,在过去150年间,黄海鳀鱼种群数量呈周期约50-60年的自然波动状态,在1870-1880年、1930-1940年和1980-1990存在3个鳀鱼资源量的峰值期。通过比较太平洋不同区域的鳀鱼种群长期变化,进一步验证,鳀鱼种群在无人为捕捞压力情况下存在自然波动的可能性。黄海鳀鱼种群资源量与太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和东亚冬季风(East Asian WinterMonsoon,EAWM)在年代际时间尺度上呈相似的变化趋势,表明全球性或区域性气候变化可能是驱动这种自然波动的重要因素。  对黄海鳀鱼种群资源量与同步测定的栖息环境替代指标的关联性分析结果显示,在1860-1985年之间,黄海鳀鱼种群资源量与浮游动物、浮游植物的年代际变化趋势存在着较好的一致性,但上世纪80年代末以后,这种一致性被完全扰乱。我们推断,跃层改变所引起的营养盐、初级生产力和次级生产力等一系列变化,即气候变化胁迫下生态系统对黄海鳀鱼种群动态的上行控制作用,可能是黄海鳀鱼种群对气候变化的响应途径及机制。而随着黄海鳀鱼人为捕捞压力的不断增大,人为捕捞对鳀鱼种群动态乃至整个生态系统结构和功能产生重要影响,从而改变了鳀鱼种群原有的自然波动状态及其与初级生产力和次级生产力之间的关系。这意味着,要最终实现黄海鳀鱼资源的科学管理和可持续利用,充分考虑气候变化和人为捕捞对黄海鳀鱼种群动态的综合作用必不可少。  最后,本研究应用鱼鳞沉积信息对黄海鳀鱼种群长期动态进行反演,比较了史上不同时期鳀鱼种群对人类捕捞和环境变化胁迫的响应,有效解析其长期变化的驱动机制,为促进黄海鳀鱼资源开发的科学管理和可持续发展提供了理论依据,也为未来我国其它海域和其它小型中上层鱼类的鱼鳞沉积信息研究提供了基础。
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