海表水溫變動對東、黃海鮐魚棲息地分布的影響

蘇杭，陳新軍，汪金濤

(1. 上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；2. 國家遠洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心，上海 201306；3. 大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點實驗室，上海 201306；4. 遠洋漁業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201306 )

海表水溫變動對東、黃海鮐魚棲息地分布的影響

蘇杭1，4，陳新軍1，2，3，4*，汪金濤1，2，3，4

(1. 上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；2. 國家遠洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心，上海 201306；3. 大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)省部共建教育部重點實驗室，上海 201306；4. 遠洋漁業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201306 )

海表水溫(SST)通常是表征魚類棲息地分布的主要指標(biāo)。本文根據(jù)1999—2007年我國大型燈光圍網(wǎng)的鮐魚生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合海洋遙感獲得的SST，分析了漁汛期間鮐魚棲息地的適宜SST范圍，探討了SST變動情況下鮐魚棲息地的變化趨勢。研究結(jié)果表明，東、黃海鮐魚7—12月的適宜SST范圍為15～30℃。根據(jù)政府氣候變化專門委員會(IPCC)第四份評估報告，本文擬定4種SST上升的情況，即(1)每月平均SST+0.5℃；(2)每月平均SST+1℃；(3)每月平均SST+2℃；(4)每月平均SST+4℃。結(jié)果顯示，東、黃海鮐魚的潛在棲息有明顯向北移動的趨勢，并且棲息地面積逐漸減小。研究認為，全球氣候變化引起的SST上升，可能會對近海鮐魚棲息地造成嚴(yán)重的影響。

鮐魚；氣候變化；海表水溫升高；棲息地

1 引言

鮐魚(Scomberjaponicus)屬于近海浮游性魚類，廣泛分布于西太平洋以及沿岸區(qū)域。其資源主要由韓國、日本和中國(包括臺灣省)的燈光圍網(wǎng)漁船所捕獲。已有的研究認為，鮐魚資源出現(xiàn)了下降趨勢[1—3]，東、黃海大型燈光圍網(wǎng)(不含群眾燈光圍網(wǎng)作業(yè))鮐魚產(chǎn)量在1.8萬～2.3 萬噸間波動[4]。國內(nèi)外學(xué)者[5—9]對鮐魚漁業(yè)生物學(xué)、漁場分布及其與海洋環(huán)境如表溫、水團、厄爾尼諾等的關(guān)系[10—11]進行了比較系統(tǒng)的研究。魚類棲息地是漁業(yè)資源與漁場學(xué)的重要研究內(nèi)容[12—14]，棲息地范圍的變化直接受到各種環(huán)境因子的影響，進而也影響到魚類的資源量及其空間分布。海表水溫(SST)是影響魚類棲息地的重要環(huán)境因子之一，水溫上升是當(dāng)前全球氣候變化中的一個重要特征。為此，本研究擬通過我國近海鮐魚燈光圍網(wǎng)的生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合海洋遙感的SST因子，確定其適宜的棲息地分布范圍，同時在不同SST升高情況下預(yù)測鮐魚棲息地的變化趨勢，為今后鮐魚資源管理和棲息地分布研究提供基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)

(1)漁獲數(shù)據(jù)。本文的漁獲生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自中國遠洋漁業(yè)協(xié)會上海海洋大學(xué)魷釣技術(shù)組。時間為1999—2007年7—12月，數(shù)據(jù)包括作業(yè)日期、作業(yè)位置、漁區(qū)總產(chǎn)量(t)、放網(wǎng)次數(shù)，研究區(qū)域為東海25°～38°N、121°～128°E。時間分辨率是按月，空間分辨率為0.25°×0.25°表示一個漁區(qū)。

(2)海表水溫數(shù)據(jù)。海表水溫(SST)來源于OceanWatch網(wǎng)站(http://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/MODISA/Mapped/Monthly/4km/SST/)，空間分辨率為0.05°×0.05°。由于漁獲量、SST數(shù)據(jù)的空間分辨率不同，因此必須對其空間尺度進行轉(zhuǎn)化并統(tǒng)一。利用Matlab編程軟件將空間分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為0.25°×0.25°。

2.2 方法

(1)資源豐度計算。單位捕撈努力量的漁獲量(catch per fishing effort，CPUE)通常被用來衡量漁業(yè)資源豐度[15]。分別統(tǒng)計每一個漁區(qū)(0.25°×0.25°)內(nèi)1999—2007年7—12月漁獲產(chǎn)量和作業(yè)次數(shù)，并計算獲得單船平均月產(chǎn)量，即CPUE。其計算公式如下：

(1)

式中，CPUEi為漁區(qū)i的鮐魚資源豐度(t/網(wǎng)次)；CATCHi為漁區(qū)i的產(chǎn)量(單位：t)；NETi為漁區(qū)i的作業(yè)次數(shù)(單位：網(wǎng)次)。

(2)鮐魚棲息地分布。利用統(tǒng)計獲得的CPUE繪制空間分布圖，以此探討其7—12月棲息地空間分布規(guī)律。

(3)鮐魚棲息地的適宜SST分析。利用頻度分析法，分析7—12月CPUE與SST的關(guān)系，獲得7—12月最適的SST范圍。

(4)SST升高對鮐魚棲息地分布的影響預(yù)測。專家預(yù)測[16]，預(yù)計到2100年全球表溫會上升1.8～4.0℃，海平面升高幅度為18 ～59 cm，為此本文擬定4種SST升高的情況：① 每月平均SST+0.5℃；② 每月平均SST+1℃；③ 每月平均SST+2℃；④ 每月平均SST+4℃。

(5)棲息地面積計算：利用Marine explore 4.0軟件中Area Calculation功能計算，分析SST引起東、黃海鮐魚棲息地面積變化的趨勢。

3 研究結(jié)果

3.1 CPUE時空分布

由圖1可知，7月CPUE最低，不足15 t/網(wǎng)次；11月和12月的CPUE值為最高，均超過25 t/網(wǎng)次(圖1)。7—12月棲息地有明顯向北移動的趨勢。7—8月主要分布在26°～28°N、122°30′～124°30′E；9—10月主要分布在33°～37°30′N、123°～124°30′E；11—12月主要分布在32°30′～34°N、124°～125°30′E(見圖2)。

圖2 1999—2007年東、黃海鮐魚7—12月CPUE(t/網(wǎng)次)空間分布圖Fig.2 Monthly spatial distribution of average CPUE of Scomber japonicus during 1999—2007

3.2 7—12月東黃海鮐魚適宜SST分析

由圖3可知，7—9月適宜SST范圍與10—12月明顯不同。7月份CPUE主要分布在SST為24～30℃的海域，其中高CPUE分布在SST為27～30℃的海域；8月份CPUE趨向于SST為24～30℃的海域，其中高CPUE更趨向于SST為28～29℃的海域；9月份CPUE集中在SST為20～29℃的海域，其中高CPUE主要集中在SST為25～28℃的海域；10月CPUE基本在SST為15～27℃的海域，其中高CPUE基本在SST為17～25℃的海域；11月CPUE主要分布在SST為12～23℃的海域，其中高CPUE主要分布在SST為19～21℃的海域；12月CPUE適宜SST為8～20℃的海域，其中高CPUE更適合SST為10～17℃的海域。

3.3 東、黃海鮐魚潛在棲息地分布

以各月最適SST為依據(jù)，選擇CPUE值高的8—11月份，繪制了8—11月份潛在棲息地分布圖(見圖4)。8月份潛在棲息地主要分布在26°～31.5°N、122.5°～128°E；9月份主要分布在26°～33°N、121°～128°E；10月份主要分布在30°～38°N、121°～128°E；11月份主要分布在27.5°～37.5°N、121°～128°E。

在SST上升0.5℃、1℃、2℃、4℃情況下，其7—12月潛在棲息地的變化情況見圖5。隨著SST上升，鮐魚潛在棲息地逐漸向北移。8月份，SST上升0.5℃時，其潛在棲息地最南邊界從31.5°N北移到33°N；SST上升1℃時，向北移至33.5°N；SST上升2℃時，繼續(xù)向北移至36°N；SST上升4℃時，到達36.5°N附近。9月份，SST上升0.5℃時，其潛在棲息地最南邊界從30.5°N北移到31.5°N；SST上升1℃時，向北移至32.5°N；SST上升2℃時，繼續(xù)向北移至34.5°N；SST上升4℃時，到達36°N附近。10月份，SST上升0.5℃時，其潛在棲息地最南邊界從30°N北移至30.5°N；SST上升1℃時，向北移至31°N；SST上升2℃時，繼續(xù)向北移至32°N；SST上升4℃時，到達33.5°N附近；11月份，SST上升0.5℃時，其潛在棲息地最南邊界從27°N北移至28°N；SST上升1℃時，向北移至29°N；SST上升2℃時，繼續(xù)向北移至31°N；SST上升4℃時，到達34°N附近。

由表1可知，8—11月份東、黃海鮐魚的棲息地面積隨SST上升呈減小趨勢。其中在7—12月SST上升0.5℃、1℃、2℃、4℃時，8月份棲息地面積分別減小34%、53%、67%、87%；9月份的棲息地面積分別減小15%、39%、24%、53%；10月份則分別增加4%、7%、2%和減小17%；11月份分別減小9%、0%、3%、50%。

4 討論與分析

4.1 環(huán)境因子對東、黃海鮐魚CPUE的時空變動影響

分析發(fā)現(xiàn)，1999—2007年7—9月鮐魚較高CPUE主要集中在26°～28°N、122°～124°E海域；10—12月主要集中在33°～36°N、123°～125°E海域。

圖3 1999—2007年7—12月SST與CPUE關(guān)系Fig.3 Relationship between SST and CPUE of Scomber japonicus during 1999—2007

圖4 8—11月鮐魚CPUE(t/網(wǎng)次)與SST(℃)分布疊加圖Fig.4 CPUE distribution of Scomber japonicus combined with SST

圖5 SST上升0.5℃、1℃、2℃、4℃后8—11月鮐魚潛在棲息地預(yù)測分布圖Fig.5 Monthly potential habitats of the Scomber japonicus with increase of 0.5℃，1℃，2℃ and 4℃ during August to November

表1 8-11月鮐魚潛在棲息地面積隨海表水溫上升的變化情況

Tab.1 Monthly area of potential habitat ofScomberjaponicusunder the increase of SST

月份8月9月10月11月海表水溫面積/km2面積減小百分比/%面積/km2面積減小百分比/%面積/km2面積增加百分比/%面積/km2面積減小百分比/%SST193861298067159901275572SST+0 5℃12858934 025560615 01665034 12524029 0SST+1℃9119853 020915839 01723567 0276227不變SST+2℃6443267 022849124 01632092 02696453 0SST+4℃2534587 014069553 0133676(-17 0)?14048250

注：*表示減少百分比。

南部漁場CPUE為18.94 t/網(wǎng)次，北部漁場為25.19 t/網(wǎng)次，北部漁場的CPUE明顯比南部較高。前人研究認為，東、黃海鮐魚資源豐度會受經(jīng)度、緯度、季節(jié)、海洋環(huán)境等條件影響[17—21]。崔科和陳新軍[15]、宋海棠等[22]、楊紅等[23]研究發(fā)現(xiàn)，鮐魚漁場重心變化主要受沿岸水團和外海高鹽水團的強弱變化影響。每年春季鮐魚自東海中南部越冬場開始生殖洄游，到達東海中部，性成熟的鮐魚即在此海域產(chǎn)卵，未成熟的鮐魚則繼續(xù)向北洄游進入黃海; 產(chǎn)卵后的鮐魚在東海中索餌，秋季向北洄游到達黃海; 冬季返回東海的越冬場[3，24]，這與本文鮐魚漁場重心遷移方向及其棲息地分布基本一致。

4.2 海表水溫對東、黃海鮐魚潛在棲息地的影響

SST是影響許多中上層魚類資源量的重要因素，如沙丁魚[25—26]、竹筴魚和鳀魚[27]。張孝威[28]和李綱等[29]指出鮐魚的生殖、洄游對SST變化非常敏感。研究結(jié)果表明在17～19℃和28～30℃范圍內(nèi)漁獲量較高，最適SST范圍隨季節(jié)變化而變化。7、8、9月最適SST為24～30℃，10、11、12月最適SST為15～19℃。因此，本文利用最適SST來預(yù)測東、黃海鮐魚棲息地分布(見圖4)，方法是可行的。

SST上升是全球氣候變化的一個重要現(xiàn)象。本文通過模擬不同SST上升情況下來預(yù)測鮐魚棲息地遷移及其面積變化(以最適SST作為鮐魚棲息地分布海域)。研究表明，SST上升對鮐魚棲息地范圍影響是顯著的，且不同月份的影響情況明顯有差異，各月東、黃海鮐魚棲息地面積在SST升高情況下總體呈減小趨勢。因此，本研究認為SST升高將會對鮐魚時空分布產(chǎn)生重要影響。但是，海洋環(huán)境變化[30—31]以及厄爾尼諾[32]都會對魚類時空分布產(chǎn)生重要影響，也就是說影響魚類時空分布的因素是很多的，為此建議以后在研究鮐魚資源的棲息地位置時應(yīng)該結(jié)合葉綠素、海流等更多的海洋環(huán)境因子[33]，來預(yù)測分析其棲息地的變化。

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Influence of sea surface temperature changes onScomberjaponicashabitat in the Yellow Sea and East China Sea

Su Hang1，4，Chen Xinjun1，2，3，4，Wang Jintao1，2，3，4

(1.CollegeofMarineSciences，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China; 2.NationalEngineeringResearchCenterforOceanicFisheries，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China; 3.TheKeyLaboratoryofSustainableExploitationofOceanicFisheriesResources，MinistryofEducation，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China; 4.CollaborativeInnovationCenterforDistant-waterFisheries，Shanghai201306，China)

Sea surface temperature (SST) is an important indicator representing fish habitat. According toScomberjaponicusfishery-dependent data of large lighting-purse seine，combining with SST by remote sensing，the suitable range of SST ofScomberjaponicasduring the fishing seasons are analyzed and the changing tendency of theScomberjaponicashabitat caused by variation of water temperature are also discussed. The results proved that suitable range of SST ofScomberjaponicasin the East China Sea and Yellow Sea is 15-30℃. This study based on global climate simulations under several emission scenarios (A1FI，A1B，A1T，A2，B1，and B2) from the AR4 of the IPCC to examine the impact on potential habitats ofScomberjaponicasfor the next 100 years. So we simulate four kinds of water temperatures rise by gradient : (1) monthly average SST increase of 0.5℃；(2) monthly average SST increase of 1℃; (3) monthly average SST increase of 2℃；(4) monthly average SST increase of 4℃. The results indicated that the habitat ofScomberjaponicashad a obvious northwards shifting tendency，and the area of habitat would decreased gradually. It is concluded that the rising SST caused by the global climate change would have a seriously effect on the habitat ofScomberjaponicas. These results can make us understand the spatial distribution ofScomberjaponicasinfluenced by SST in fishery management and fishery forecasting，which also provide the guide for the prediction of theScomberjaponicuspotential habitat in the East China Sea and Yellow Sea.

Scomberjaponicas; climatic change; SST increase; potential habitat

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.009

2014-09-19；

2015-03-14。

國家863計劃(2012AA092303)；國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化專項(2159999)；上海市研究生教育創(chuàng)新計劃；上海市科技創(chuàng)新行動計劃(12231203900)；國家科技支撐計劃(2013BAD13B01)。

蘇杭(1992—)，男，河南省商丘市人，主要從事漁業(yè)資源學(xué)研究。E-mail：615923118@qq.com

*通信作者：陳新軍(1967—)，男，教授。E-mail：xjchen@shou.edu.cn

S931.1

A

0253-4193(2015)06-0088-09

蘇杭，陳新軍，汪金濤. 海表水溫變動對東、黃海鮐魚棲息地分布的影響[J].海洋學(xué)報，2015，37(6)：88—96，

Su Hang，Chen Xinjun，Wang Jintao. Influence of sea surface temperature changes onScomberjaponicashabitat in the Yellow Sea and East China Sea[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(6)：88—96，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.009