東南太平洋秘魯鳀漁情預(yù)報(bào)研究 版權(quán)信息
- ISBN:9787030720320
- 條形碼:9787030720320 ; 978-7-03-072032-0
- 裝幀:一般膠版紙
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東南太平洋秘魯鳀漁情預(yù)報(bào)研究 內(nèi)容簡(jiǎn)介
秘魯鳀是分布在東南太平洋的小型中上層魚(yú)類,是魚(yú)粉的主要來(lái)源。秘魯鳀漁業(yè)是世界上產(chǎn)量?jī)?yōu)選的單魚(yú)種漁業(yè)。掌握秘魯鳀資源漁場(chǎng)變化及其與海洋環(huán)境因子的關(guān)系有利于對(duì)該資源的可持續(xù)利用。本書(shū)共分6章:第1章是緒論,對(duì)海洋環(huán)境及氣候變化對(duì)秘魯鳀資源與漁場(chǎng)影響的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述;第2章是秘魯沿岸秘魯鳀漁場(chǎng)和漁汛分析;第3章是海洋環(huán)境及其變動(dòng)對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)的影響;第4章是秘魯上升流對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)的影響;第5章是表層水溫結(jié)構(gòu)變化對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)的影響;第6章是秘魯鳀資源豐度分析。
東南太平洋秘魯鳀漁情預(yù)報(bào)研究 目錄
第1章 緒論 1
1.1 秘魯鳀的棲息環(huán)境 2
1.2 秘魯上升流對(duì)秘魯鳀資源的作用機(jī)制和特征 3
1.2.1 位于低緯度的地理位置 4
1.2.2 適宜的水溫結(jié)構(gòu) 4
1.2.3 低溶解氧 4
1.2.4 高能量傳遞效率的食物網(wǎng) 5
1.2.5 復(fù)雜的海洋環(huán)境要素變化 5
1.3 海洋環(huán)境與秘魯鳀漁業(yè)生物學(xué) 6
1.3.1 種群結(jié)構(gòu) 6
1.3.2 繁殖 7
1.3.3 早期生活史 8
1.4 秘魯鳀資源變動(dòng)與氣候變化的關(guān)系 9
1.5 小結(jié) 10
第2章 秘魯沿岸秘魯鳀漁場(chǎng)及漁汛分析 12
2.1 漁場(chǎng)變化分析 13
2.2.1 **季度漁場(chǎng)分析 13
2.2.2 第二季度漁場(chǎng)分析 13
2.2 捕撈努力量方差分析 21
2.3 旺汛期分析 23
2.4 小結(jié) 25
第3章 秘魯鳀漁場(chǎng)變化與海洋環(huán)境因子的關(guān)系 26
3.1 漁獲量和捕撈努力量與SST的關(guān)系 27
3.2 漁獲量和捕撈努力量與SSH的關(guān)系 29
3.3 漁獲量和捕撈努力量與chl-a的關(guān)系 29
3.4 秘魯鳀漁場(chǎng)CPUE分布與海洋環(huán)境因子的關(guān)系 32
3.5 海洋環(huán)境因子適宜范圍經(jīng)驗(yàn)累積分布函數(shù)檢驗(yàn) 37
3.6 小結(jié) 38
第4章 秘魯上升流對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)的影響 40
4.1 捕撈努力量與上升流和水溫的關(guān)系 43
4.2 GAM分析結(jié)果 44
4.3 差異年份的比較分析 46
4.4 小結(jié) 50
第5章 表層水溫結(jié)構(gòu)變化對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)的影響 51
5.1 漁場(chǎng)時(shí)空差異分析 53
5.2 秘魯鳀漁場(chǎng)類型劃分 54
5.3 不同漁場(chǎng)類型與漁場(chǎng)指數(shù)的關(guān)系 55
5.4 A型漁場(chǎng)水溫分布與漁場(chǎng)指數(shù)的關(guān)系 57
5.5 小結(jié) 59
第6章 秘魯鳀資源豐度分析與預(yù)測(cè) 60
6.1 秘魯鳀資源豐度時(shí)間變動(dòng)規(guī)律分析 60
6.1.1 CPUE標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果 62
6.1.2 CPUE時(shí)空變動(dòng)分析 62
6.1.3 資源豐度指數(shù)年間變動(dòng)與厄爾尼諾現(xiàn)象的關(guān)系 64
6.1.4 漁場(chǎng)溫度狀況與當(dāng)季度資源豐度指數(shù)的關(guān)系 66
6.2 秘魯鳀資源量預(yù)報(bào)模型 67
6.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 68
6.2.2 預(yù)報(bào)模型原理 69
6.2.3 建立模型 71
6.2.4 模型5的主成分分析結(jié)果 73
6.3 小結(jié) 74
參考文獻(xiàn) 75
東南太平洋秘魯鳀漁情預(yù)報(bào)研究 節(jié)選
第1章 緒論 秘魯鳀(Engraulis ringens)屬于脊索動(dòng)物門,輻鰭魚(yú)綱,鯡形目,鳀科,鳀屬,棲息于東南太平洋南美洲4°30′~42°30′S的西部沿岸30n mile(1n mile=1.852km)內(nèi)海域(Xu et al.,2013)。秘魯鳀是重要的商業(yè)性魚(yú)類之一,對(duì)秘魯鳀的捕撈曾形成了世界上產(chǎn)量*大的單魚(yú)種漁業(yè)(Fréon et al.,2008)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,F(xiàn)AO)的漁業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),秘魯鳀的主要捕撈國(guó)家為秘魯和智利,秘魯為**大產(chǎn)量國(guó)。由圖1-1可知,除了1984年,1951~2014年,秘魯各年的秘魯鳀產(chǎn)量均占世界總產(chǎn)量的70%以上,且其產(chǎn)量的變動(dòng)與世界總產(chǎn)量的變動(dòng)基本一致。總體上,秘魯鳀的產(chǎn)量年間差異巨大,歷史上世界總產(chǎn)量*高的年份(1970年)與*低的年份(1984年)產(chǎn)量相差了約1300×104t。 秘魯鳀作為洪堡海流系統(tǒng)(Humboldt current system,HCS)的重要生態(tài)組成部分,長(zhǎng)期以來(lái),秘魯鳀資源變化與海洋環(huán)境及氣候變化的關(guān)系受到了許多學(xué)者的關(guān)注:諸如上升流(Bakun and Weeks,2008)、水團(tuán)變化和海水溶解氧分布的變動(dòng)(Bertrand et al.,2011)因素都會(huì)影響秘魯鳀的資源變化。此外,厄爾尼諾(El Nino)現(xiàn)象和拉尼娜(La Nina)現(xiàn)象等不同的氣候條件很大地影響秘魯鳀資源量的變化(Bakun and Broad,2003)。 同時(shí),我國(guó)是世界上*大的魚(yú)粉進(jìn)口國(guó),秘魯鳀魚(yú)粉由于其優(yōu)良的質(zhì)量在我國(guó)進(jìn)口魚(yú)粉中所占比例較高,秘魯鳀產(chǎn)量的波動(dòng)直接影響魚(yú)粉市場(chǎng)的狀況(韋震,2015),因此結(jié)合海洋環(huán)境分析秘魯鳀漁場(chǎng)情況有助于為我國(guó)魚(yú)粉進(jìn)口企業(yè)提供技術(shù)支持。 基于以上分析,本書(shū)利用秘魯港口多年的秘魯鳀漁獲數(shù)據(jù),總結(jié)秘魯鳀月間和年間漁場(chǎng)的時(shí)空變化以及資源變動(dòng)的規(guī)律,探究棲息地環(huán)境因子及氣候變化對(duì)秘魯鳀漁場(chǎng)及資源的作用機(jī)制,*后建立合適的資源量預(yù)報(bào)模型。研究將為我國(guó)魚(yú)粉進(jìn)口企業(yè)把握漁業(yè)情況,進(jìn)行決策分析提供依據(jù),同時(shí)也為秘魯鳀資源的合理開(kāi)發(fā)和管理提供基礎(chǔ)。 1.1 秘魯鳀的棲息環(huán)境 秘魯鳀棲息于東南太平洋,南美洲西部沿岸30n mile的海域(4°30′~42°30′S)。該海域存在著世界上著名的東部上升流——秘魯上升流(該洋流又被稱為洪堡海流系統(tǒng))。上升流是一種典型的海洋現(xiàn)象,指水體從下層向表層上升運(yùn)動(dòng)(吳日升和李立,2003)。秘魯上升流的形成與海域表面吹向赤道的信風(fēng)、海水水柱的層化、沿岸地形和地球自轉(zhuǎn)有關(guān),其中信風(fēng)是*主要的原因,信風(fēng)能夠使離岸的水體產(chǎn)生埃克曼輸送(Ekman transport)和由下層至表層的水體產(chǎn)生埃克曼抽吸(Ekman pumping),由此產(chǎn)生了上升流(Halpern,2002;吳日升和李立,2003)。根據(jù)上升流的強(qiáng)弱及海域生產(chǎn)力的大小,秘魯上升流在緯度方向上可以分成南部智利季節(jié)性(夏季)上升流(30°~40°S)、南部秘魯和北部智利較弱上升流(18°~26°S)、北部秘魯終年上升流(4°~16°S)三個(gè)主要區(qū)域(Chavez and Messiém,2009)。 秘魯上升流區(qū)域的海洋要素組成十分復(fù)雜(圖1-2),在南部(45°S),洪堡海流(Humboldt current),又稱秘魯海流(Peru current),沿著東部岸界向赤道方向輸送冷的亞極地表層水(sub-Antarctic surface water,SASW);SASW從18°S開(kāi)始與高溫高鹽的亞熱帶表層水(subtropical surface water,SSW)混合;在北部,高營(yíng)養(yǎng)鹽的上升流冷水與熱帶表層水(tropical surface water,TSW)延伸的赤道表層水(equatorial surface water,ESW)也形成了混合區(qū)域;與秘魯海流方向相反,在表層循環(huán)或水團(tuán)之下還存在著由赤道潛流產(chǎn)生的極地方向的秘魯-智利潛流(Peru-Chile undercurrent,PUC)(Montecino and Lange,2009)。渦等中小尺度海洋現(xiàn)象也常在該海域中發(fā)生:Chaigneau等(2008)發(fā)現(xiàn),秘魯欽博特(Chimbote,9°S)及15°~19°S的沿岸附近經(jīng)常有中尺度渦(約為3個(gè)月的時(shí)間周期)形成;Hormázabal等(2004)發(fā)現(xiàn),在中部智利(29°~39°S)沿岸至離岸600~800km的海域存在著與渦和水舌相關(guān)的渦動(dòng)動(dòng)能(eddy kinetic energy)沿岸轉(zhuǎn)換帶(coast transition zone,CTZ),在秘魯沿岸(10°~15°S)和北部智利沿岸(19°~29°S)也都發(fā)現(xiàn)有CTZ (Hormázabal et al.,2004;Montecino and Quiroz,2000)。 1.2 秘魯上升流對(duì)秘魯鳀資源的作用機(jī)制和特征 早在1906年,內(nèi)桑森(Nathanson)就提出“上升流流域,一般生產(chǎn)力高,因而形成了優(yōu)良的漁場(chǎng)”的論斷(Chavez and Messiém,2009)。然而研究發(fā)現(xiàn),對(duì)比非洲西北上升流及本格拉(Benguela)上升流,秘魯上升流的潛在新生產(chǎn)力與這兩個(gè)海域相差不大,衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的非洲西北上升流的初級(jí)生產(chǎn)力比秘魯上升流要高許多(表1-1),但是在這兩個(gè)海域,其他商業(yè)性開(kāi)發(fā)魚(yú)類的漁業(yè)都沒(méi)有形成秘魯鳀這樣單一魚(yú)種產(chǎn)量*大的漁業(yè)(Messiém et al.,2009)。秘魯上升流對(duì)秘魯鳀資源具有以下作用機(jī)制和特征。 1.2.1 位于低緯度的地理位置 秘魯上升流低緯度的地理位置有利于營(yíng)養(yǎng)鹽被生物利用。秘魯上升流到達(dá)海水表面的同時(shí)也伴隨著海水的離岸埃克曼輸送,若輸送的速度過(guò)大或者海面風(fēng)速過(guò)強(qiáng),將導(dǎo)致海水湍流過(guò)強(qiáng),不利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的聚集和生物的利用。Chavez 和 Messiém(2009)比較了世界四大東部邊界上升流的湍流強(qiáng)度(表1-1),發(fā)現(xiàn)在四個(gè)上升流系統(tǒng)中,秘魯上升流的湍流強(qiáng)度是*小的。Bakun和Weeks(2008)研究發(fā)現(xiàn),海水粒子在沿岸的平均滯留時(shí)間與埃克曼層的深度和羅斯貝變形半徑(Rossby radius of deformation)(可以看作沿岸棲息地的范圍)成正比,與埃克曼的水流輸送成反比。在低緯度的秘魯上升流海域,埃克曼層的深度和羅斯貝變形半徑比高緯度要大,赤道附近風(fēng)速較小,由風(fēng)產(chǎn)生的埃克曼水流輸送速度也比高緯度小,較長(zhǎng)的海水粒子滯留時(shí)間意味著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠富集,從而有利于秘魯鳀及其餌料生物的聚集和利用。 1.2.2 適宜的水溫結(jié)構(gòu) 水溫結(jié)構(gòu)對(duì)秘魯鳀資源變動(dòng)有重要影響。研究表明,作為一種冷水性種類,秘魯鳀更喜歡棲息于冷的沿岸上升流(upwelled cold coastal water,CCW)和沿岸亞熱帶表層水(mixed coastal-subtropical water,MCS)中,上升流形成的冷水區(qū)域?yàn)槊佤旝柼峁┝诉m宜的棲息環(huán)境(Swartzman et al.,2008)。從氣候變化的角度也可以看出水平方向上的水溫結(jié)構(gòu)變化對(duì)秘魯鳀的資源變動(dòng)有影響,秘魯上升流海域也是厄爾尼諾現(xiàn)象直接作用的區(qū)域(Philander,1999)。當(dāng)厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時(shí),海面溫度(sea surface temperature,SST)異常偏高使喜歡棲息于冷水區(qū)域的秘魯鳀更靠近南部及向近岸偏移,棲息地的減少加劇了種群內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)也便于天敵捕食(?iquen and Bouchon,2004)。此外,垂直方向上的水溫結(jié)構(gòu)變化也會(huì)影響秘魯鳀的資源變動(dòng),上升流使秘魯海域的溫躍層較淺。研究發(fā)現(xiàn),東南太平洋秘魯沿岸的海水營(yíng)養(yǎng)躍層與溫躍層的深度基本一致,厄爾尼諾現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致海域上升流變?nèi)趸蛳В哟蠛K疁剀S層和營(yíng)養(yǎng)躍層的深度,從而也減少了深海對(duì)海面營(yíng)養(yǎng)鹽的供給(Sandweiss et al.,2004),這對(duì)秘魯鳀的生長(zhǎng)、成活和繁殖成功率是不利的。 1.2.3 低溶解氧 海水中的溶解氧對(duì)熱帶東南太平洋沿岸區(qū)域的生物群落有重要影響(Gibson and Atkinson,2003)。上升流導(dǎo)致的海水涌升使下層未飽和的貧氧水到達(dá)表層。Bertrand等(2011)發(fā)現(xiàn),上升流導(dǎo)致的低溶解氧濃度及氧氣*小區(qū)域(oxygen minimum zone,OMZ)水深變淺對(duì)秘魯鳀的資源豐度起到了有利作用,原因有以下兩點(diǎn):**,研究發(fā)現(xiàn)秘魯鳀對(duì)OMZ水深變淺的反應(yīng)不是太敏感,魚(yú)類對(duì)溶解氧的需求量與其形體大小有關(guān)(Bertrand et al.,2010),作為一種小型魚(yú)類,秘魯鳀對(duì)溶解氧的需求沒(méi)有其他大型魚(yú)類那么大,同時(shí)在OMZ附近生存有利于躲避天敵;第二,秘魯鳀主要依靠視覺(jué)攝食大型浮游動(dòng)物。研究發(fā)現(xiàn),在秘魯沿岸作為其餌料的大型浮游動(dòng)物中,79%的種類都具有與OMZ相關(guān)的晝夜垂直移動(dòng)行為,白天分布在氧躍層(oxycline)下方的OMZ地帶,夜晚移動(dòng)至表層攝食,因此淺的OMZ水深使餌料生物的棲息深度降低,從而加大秘魯鳀的攝食機(jī)會(huì)(Bertrand et al.,2011)。 1.2.4 高能量傳遞效率的食物網(wǎng) Espinoza和Bertrand(2008)對(duì)秘魯鳀的胃含物進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其中99.52%的成分都是浮游植物,但是從食物的碳含量組成(即其主要的能量來(lái)源)來(lái)看,浮游動(dòng)物占其能量來(lái)源的98%。在這之中,大型浮游動(dòng)物磷蝦類(euphausiids,67.5%)和橈足類(copepods,26.3%)占了絕大部分,這表明直接利用初級(jí)生產(chǎn)力的浮游植物并不是支配秘魯鳀能量供應(yīng)的主要來(lái)源,大型浮游動(dòng)物的變化對(duì)其資源變動(dòng)有著重要的影響。Ayón等(2008)分析了1961~2005年浮游動(dòng)物生物量數(shù)據(jù)與秘魯鳀漁獲量的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物的資源變化與秘魯鳀的資源波動(dòng)基本保持同樣的趨勢(shì)。Alheit和?iquen(2004)發(fā)現(xiàn),1970年,即秘魯鳀漁業(yè)崩潰的前兩年,海域內(nèi)浮游動(dòng)物生物量就已經(jīng)發(fā)生下降,而1985年開(kāi)始秘魯鳀的資源恢復(fù)也與大型橈足類資源恢復(fù)有關(guān)。因此,從食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)上看,秘魯鳀與初級(jí)生產(chǎn)者相隔著浮游動(dòng)物一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)卻形成較高的資源豐度,這與秘魯上升流生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)較高的能量傳遞效率有密切的聯(lián)系(Chavez et al.,2008)。Tam等(2008)使用模型對(duì)比了1997~1998年厄爾尼諾現(xiàn)象(上升流變?nèi)?和1995~1996年拉尼娜現(xiàn)象(上升流增強(qiáng))發(fā)生時(shí)北部秘魯上升流生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)能量流動(dòng)情況,發(fā)現(xiàn)上升流變?nèi)鯐r(shí)生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)縮小并且其內(nèi)部的能量流動(dòng)也減弱,上升流增強(qiáng)時(shí)則情況相反。綜上所述,秘魯上升流增強(qiáng)能夠提升海域內(nèi)食物網(wǎng)的能量傳遞效率。 1.2.5 復(fù)雜的海洋環(huán)境要素變化 秘魯上升流海域受多種尺度的海洋環(huán)境要素變化的控制,如開(kāi)爾文波(Kelvin wave)(Bertrand et al.,2008a)、羅斯貝波(Rossby waves)(Bakun and Weeks,2008)、恩索(El Nino and southern oscillation,ENSO)現(xiàn)象(Philander,1999)和數(shù)十年尺度的太平洋十年際振蕩(Pacific Decadal Oscillation,PDO)(Chavez et al.,2003),此外還有空間上中小尺度的海洋要素變化。作為一種快速生長(zhǎng)和成熟的魚(yú)類,秘魯鳀被認(rèn)為是一種r選擇型種類(Messiém et al.,2009),其資源能在環(huán)境利好的情況下快速恢復(fù)。 1.3 海洋環(huán)境與秘魯鳀漁業(yè)生物學(xué) 如上所述,秘魯上升流的變化對(duì)秘魯鳀的攝食及分布有重要的影響。除此之外,海洋環(huán)境的變化也影響了秘魯鳀漁業(yè)生物學(xué)的其他部分(包括種群結(jié)構(gòu)、繁殖和早期生活史等),進(jìn)而影響其資
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