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        黑潮、親潮及其交匯區(qū)水溫與秋刀魚資源豐度的關(guān)系

        2021-12-22 01:40:52張培超張孝民徐炳慶李少文
        漁業(yè)研究 2021年6期
        關(guān)鍵詞:資源

        張培超 ,張孝民,徐炳慶,李少文

        (山東省海洋資源與環(huán)境研究院,山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 煙臺(tái) 264006)

        黑潮和親潮是北太平洋最西部的兩股強(qiáng)勁海流,對(duì)西北太平洋及其附近海域的氣候、生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源有強(qiáng)烈的影響[1]。黑潮發(fā)源于北赤道,由我國(guó)臺(tái)灣東側(cè)進(jìn)入東海,經(jīng)日本列島向北流去。黑潮上層水溫常年較高,高溫、高鹽,又稱“黑潮暖流”[2]。研究表明,黑潮海域附近的海表面溫度(Sea surface temperature,SST)的變化對(duì)遠(yuǎn)東擬沙丁魚(Sardinopssagax)的資源補(bǔ)充量有顯著的影響,暖流導(dǎo)致水溫升高,不利于其幼魚的生長(zhǎng)[3]。親潮是由北向南的寒流,具有低溫、高鹽的特點(diǎn),與北上的黑潮交匯,帶來(lái)了大量的浮游動(dòng)植物,從而形成了西北太平洋最豐富的魚類索餌場(chǎng)[4]。黑潮親潮交匯區(qū)是眾多小型中上層魚類產(chǎn)卵洄游索餌的重要場(chǎng)所[5],此區(qū)域的海洋環(huán)境常常表現(xiàn)出明顯的年際變化[1],使得中上層魚類[沙丁魚、秋刀魚(Cololabissaira)、日本鯖(Scomberjaponicus)等]的幼魚密度[6]、肥滿度[7]、資源豐度[8]年間變化較大。

        秋刀魚廣泛分布于西北太平洋海域[9],相關(guān)研究認(rèn)為黑潮海域是秋刀魚的主要產(chǎn)卵場(chǎng)[10],秋刀魚在冬季產(chǎn)卵,春季進(jìn)行北上洄游,洄游的主要區(qū)域在黑潮親潮交匯區(qū),夏季到達(dá)索餌場(chǎng),索餌場(chǎng)的區(qū)域與親潮分布海域基本吻合[8]。索餌結(jié)束后,會(huì)繼續(xù)南下洄游,秋刀魚捕撈主要在其索餌場(chǎng)和南下洄游區(qū)域進(jìn)行[11]。Tian Y等認(rèn)為黑潮海域的SST的年際變化會(huì)影響秋刀魚的資源豐度[12],海表面鹽度(SSS)和葉綠素濃度(Chl)與秋刀魚幼魚的密度也有顯著的相關(guān)關(guān)系[13]??傊麄€(gè)秋刀魚洄游范圍內(nèi)(即黑潮親潮海域)的氣候變化與秋刀魚資源量緊密相關(guān),秋刀魚可以作為黑潮海域生態(tài)轉(zhuǎn)換的生物指示劑[8]。目前,我國(guó)大陸主要集中研究了秋刀魚漁場(chǎng)的海洋環(huán)境因子與資源分布的關(guān)系[14-18],從國(guó)外相關(guān)研究可以看出,洄游路徑上黑潮和親潮海域的海洋環(huán)境因子對(duì)秋刀魚種群的分布有很大的影響。本文重點(diǎn)對(duì)黑潮、親潮及其交匯區(qū)海域水溫與秋刀魚資源豐度的關(guān)系進(jìn)行研究,進(jìn)一步掌握秋刀魚資源豐度的年間變化規(guī)律,為秋刀魚漁業(yè)的科學(xué)管理提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

        1)秋刀魚統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于北太平洋漁業(yè)委員會(huì)報(bào)告,數(shù)據(jù)內(nèi)容包括日期、經(jīng)緯度、漁獲量等。捕撈產(chǎn)量為所有船只秋刀魚總漁獲量,單位:t;單位捕撈努力量漁獲量(CPUE)為單船每天的平均漁獲量,單位:t/d;時(shí)間范圍為1995—2014年,共計(jì)20年,時(shí)間分辨率為年。

        2)黑潮和親潮海域水溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)夏威夷大學(xué)網(wǎng)站(http://apdrc.soest.hawaii.edu/las/v6/dataset?catitem=0),包括SST和海表面溫度異常(Sea surface temperature anomaly,SSTA),經(jīng)緯度參照Tian Y等[8]文獻(xiàn)中規(guī)定的范圍,如圖1所示,黑潮海域(產(chǎn)卵場(chǎng))范圍為28°~35°N、128°~145°E;交匯區(qū)海域(洄游區(qū))范圍為35°~40°N、140°~160°E;親潮海域(索餌場(chǎng))范圍40°~45°N、140°~160°E。時(shí)間范圍同樣參照Tian Y等[8]資料,秋刀魚洄游至黑潮區(qū)、交匯區(qū)、親潮區(qū)的時(shí)間分別是冬季1—3月、春季4—6月和夏季7—9月,數(shù)據(jù)空間分辨率為1°×1°,將1995—2014年1—9月在黑潮、親潮和交匯區(qū)內(nèi)的SST和SSTA總平均值作為與產(chǎn)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)[19]。秋刀魚主要在冬季產(chǎn)卵,夏季洄游,秋季索餌[11],本文環(huán)境數(shù)據(jù)主要包括黑潮海域1—3月(KC1~KC3)、交匯海域4—6月(TZ4~TZ6)和親潮海域7—9月(OC7~OC9)的SST和SSTA數(shù)據(jù)。

        1.2 研究方法

        1)秋刀魚作業(yè)方式漁獲選擇性強(qiáng),沒有兼捕魚種,因此從理論上捕撈產(chǎn)量和CPUE可以作為表征秋刀魚資源豐度的指標(biāo)[19],以此研究1995—2014年秋刀魚資源豐度的年間變化。

        2)采用灰色關(guān)聯(lián)度法[20]分析秋刀魚資源豐度與黑潮、親潮和交匯區(qū)海域的SST和SSTA的關(guān)系,根據(jù)陳新軍[21]相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn),本文中分辨系數(shù)取0.5,分別以捕撈產(chǎn)量和CPUE為母序列,黑潮區(qū)1—3月SST(SSTKC1~KC3)、交匯區(qū)4—6月SST(SSTTZ4~TZ6)、親潮區(qū)7—9月SST(SSTOC7~OC9)、黑潮區(qū)1—3月SSTA(SSTAKC1~KC3)、交匯區(qū)4—6月SSTA(SSTATZ4~TZ6)、親潮區(qū)7—9月SSTA(SSTAOC7~OC9)為子序列,分析各子序列與秋刀魚資源豐度的關(guān)聯(lián)順序,確定主要影響因子。

        3)采用頻次統(tǒng)計(jì)分析方法分析SST和SSTA與秋刀魚資源豐度的關(guān)系,確定秋刀魚資源處于高豐度時(shí)水溫因子適宜范圍。以CPUE表征的秋刀魚資源豐度,CPUE高于20年平均值的年份定義為高豐度的年份。根據(jù)本文所研究海域范圍大小,將黑潮、親潮和交匯區(qū)海域范圍以2°×2°定義為一個(gè)海區(qū),取一個(gè)SST和SSTA。根據(jù)海區(qū)內(nèi)SST和SSTA的溫度范圍,為使得到的適宜范圍合理,并且利于統(tǒng)計(jì),將SST間距為2.0℃和SSTA間距為0.5℃作為一個(gè)分布區(qū)間,統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)間內(nèi)海區(qū)的個(gè)數(shù),分析水溫因子適宜范圍,并運(yùn)用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)K-S檢驗(yàn)法[22-24]對(duì)秋刀魚資源豐度與水溫因子的關(guān)系進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

        2 研究結(jié)果

        2.1 西北太平洋秋刀魚資源豐度年間變化

        1995—2014年秋刀魚的捕撈產(chǎn)量和CPUE的平均值分別為3.8×105t和16.59 t/d。從圖2中可以看出,以捕撈產(chǎn)量和CPUE表征的秋刀魚資源豐度年間變化規(guī)律基本相同。其中2008年和2014年捕撈產(chǎn)量和CPUE均較高,其他年份相對(duì)比較平均。其中1998年和1999年為歷史最低水平,1997年和2001年相對(duì)較高。

        總體來(lái)看,秋刀魚資源豐度年間變化較大,呈現(xiàn)出“大小年”的現(xiàn)象,即一年資源豐度增加,第二年資源豐度減少,反之亦然,增加的幅度一般大于減少的幅度,因此秋刀魚的資源豐度總體呈增加的趨勢(shì)。

        2.2 秋刀魚資源豐度與水溫因子的關(guān)聯(lián)度

        1995—2014年秋刀魚捕撈產(chǎn)量和CPUE與黑潮、親潮及交匯區(qū)SST、SSTA的關(guān)聯(lián)度分析如表1和表2所示,以CPUE表征的資源豐度與SST和SSTA的關(guān)聯(lián)度均高于捕撈產(chǎn)量,說明了以CPUE表征資源豐度的效果更好。本文取捕撈產(chǎn)量和CPUE與SST和SSTA關(guān)聯(lián)度的平均值進(jìn)行研究,資源豐度與SST的關(guān)聯(lián)度范圍為0.652 1~0.663 2,與SSTA的關(guān)聯(lián)度范圍為0.614 1~0.893 4,整體來(lái)看,秋刀魚資源豐度與SSTA的關(guān)聯(lián)度高于SST。

        秋刀魚資源豐度與SST和SSTA的關(guān)聯(lián)度大小順序依次為SSTAKC1>SSTAOC7>SSTAOC9>SSTATZ6>SSTATZ5>SSTATZ4>SSTAOC8>SSTAKC2>SSTOC9>SSTKC3>SSTKC2>SSTTZ6>SSTTZ5>SSTOC8>SSTKC1>SSTTZ4>SSTOC7>SSTAKC3。

        表1 秋刀魚資源豐度與黑潮、親潮及交匯區(qū)SST的關(guān)聯(lián)度

        續(xù)表1

        表2 秋刀魚資源豐度與黑潮、親潮及交匯區(qū)SSTA的關(guān)聯(lián)度

        2.3 秋刀魚資源高豐度時(shí)黑潮、親潮及交匯區(qū)適宜的水溫因子

        根據(jù)CPUE表征的資源豐度,確定秋刀魚資源豐度較高的10個(gè)年份,從高到低分別為2014、2013、2012、2011、2008、2003、1997、2007、2010、2005年,這10個(gè)年份的CPUE均高于20年間的平均值。

        頻次統(tǒng)計(jì)分析如表3、表4所示,結(jié)果表明秋刀魚資源處于高豐度時(shí)黑潮區(qū)SSTKC1~KC3的適宜SST均為18~20℃,交匯區(qū)SSTTZ4~TZ6的適宜SST分別為12~14℃、14~16℃和16~18℃,親潮區(qū)SSTOC7~OC9的適宜SST分別為16~18℃、18~20℃和18~20℃。黑潮區(qū)SSTAKC1~KC3的適宜SSTA分別為0~0.5℃、0~0.5℃和0.5~1.0℃,交匯區(qū)SSTATZ4~TZ6的適宜SSTA分別為0.5~1.0℃、0~0.5℃和0.5~1.0℃,親潮區(qū)SSTOC7~OC9的適宜SST分別為1.0~1.5℃、0.5~1.0℃和1.0~1.5℃。

        表3 秋刀魚資源豐度與黑潮、親潮及交匯區(qū)SST相關(guān)頻次統(tǒng)計(jì)

        表4 秋刀魚資源豐度與黑潮、親潮及交匯區(qū)SSTA相關(guān)頻次統(tǒng)計(jì)

        2.4 K-S檢驗(yàn)結(jié)果

        對(duì)各月CPUE與SST和SSTA進(jìn)行K-S檢驗(yàn),所得的統(tǒng)計(jì)量D以及臨界值P如表5所示。檢驗(yàn)結(jié)果表明,在顯著水平α=0.10的情況下,假設(shè)檢驗(yàn)條件F(t)=G(t)成立,結(jié)果沒有顯著性差異,可以認(rèn)為在黑潮、親潮及交匯區(qū)內(nèi)各月適宜SST和SSTA范圍是合適的。

        表5 K-S檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

        3 討論

        秋刀魚年齡一般為兩齡[25-26],為短生命周期的魚類,其資源豐度受環(huán)境因子影響較大,尤其是水溫因子[14,17]。秋刀魚漁場(chǎng)的海洋環(huán)境很大程度上決定了秋刀魚中心漁場(chǎng)和魚群密度的分布[15],但秋刀魚洄游路線海洋環(huán)境變化會(huì)影響秋刀魚的幼魚成活率、生長(zhǎng)速度和肥滿度[12]等,進(jìn)而影響秋刀魚的資源豐度。秋刀魚資源豐度的年間變化規(guī)律呈“大小年”的現(xiàn)象,可能的原因是秋刀魚生命周期短,其資源補(bǔ)充量基本上來(lái)源于當(dāng)年的幼魚[12],對(duì)秋刀魚成魚的捕撈勢(shì)必會(huì)影響次年產(chǎn)卵量和幼魚數(shù)量,所以捕撈產(chǎn)量高的年份會(huì)對(duì)次年秋刀魚資源豐度產(chǎn)生影響,造成“大小年”現(xiàn)象。捕撈產(chǎn)量和CPUE在2003—2014年明顯高于1995—2002年,主要原因是捕撈技術(shù)和作業(yè)漁船捕撈能力的提高,以及在2003年以后,我國(guó)大陸開始進(jìn)行北太平洋公海秋刀魚的生產(chǎn)作業(yè)[9]。

        秋刀魚的洄游路線主要集中在黑潮和親潮水域,冬季在黑潮水域中產(chǎn)卵,春季仔幼魚集中在交匯區(qū)水域,夏季在親潮區(qū)集群,開始向南進(jìn)行生殖洄游,秋季到達(dá)索餌場(chǎng)育肥成長(zhǎng)[27],洄游過程中水溫因子與秋刀魚的產(chǎn)卵、育肥和漁場(chǎng)分布息息相關(guān)。本文初步研究了黑潮、親潮及其交匯區(qū)SST和SSTA與秋刀魚資源豐度的關(guān)聯(lián)度,其結(jié)果均在0.6以上,關(guān)聯(lián)度較高。秋刀魚資源豐度與SSTA的關(guān)聯(lián)度普遍高于SST,秋刀魚屬于冷水性洄游魚類,對(duì)周圍海洋環(huán)境變化異常敏感[7],海表面溫度的異常變化對(duì)其資源豐度的影響更加明顯,通過對(duì)環(huán)境變化規(guī)律的研究,可以間接掌握秋刀魚資源豐度的變化。秋刀魚在黑潮和親潮水域SSTA的適宜范圍為0~1.5℃,SST的適宜范圍為14~20℃,與之前對(duì)秋刀魚漁場(chǎng)的適宜SST[15-16]的研究結(jié)果基本相似,說明秋刀魚在整個(gè)產(chǎn)卵、索餌、育肥的洄游過程中的適宜棲息溫度范圍是基本一致的。

        余為等[28]認(rèn)為黑潮強(qiáng)度減弱,冷水團(tuán)向南入侵勢(shì)力變強(qiáng),影響柔魚的洄游,導(dǎo)致2009年柔魚產(chǎn)量的明顯下降。秋刀魚產(chǎn)量在2015年也出現(xiàn)產(chǎn)量明顯下降的現(xiàn)象,可能與黑潮、親潮及其交匯區(qū)的海洋環(huán)境因子的變化有關(guān),需要進(jìn)一步地研究其與秋刀魚資源豐度的具體關(guān)系。除了水溫因子(SST和SSTA)以外,黑潮、親潮及其交匯區(qū)的葉綠素濃度、海表面高度、海表面鹽度、黑潮流量[29]和黑潮路徑[30]等都對(duì)西北太平洋海域經(jīng)濟(jì)型魚類的漁場(chǎng)形成、分布和資源豐度有重要的影響,需要在未來(lái)對(duì)相關(guān)的海洋環(huán)境因子進(jìn)行更深入的研究。

        秋刀魚的盛漁期在9—11月[31],通過對(duì)黑潮、親潮及其交匯區(qū)的1—9月份水溫因子的研究,可以為提前掌握當(dāng)年秋刀魚的資源豐度情況提供幫助。近年來(lái),隨著近海資源的衰退[32],我國(guó)大陸加大了對(duì)西北太平洋公海秋刀魚資源的開發(fā)利用,但NPFC的成立勢(shì)必會(huì)管理和限制秋刀魚資源開發(fā)的捕撈努力量。通過本文對(duì)黑潮、親潮及其交匯區(qū)的水溫因子的研究,提前掌握秋刀魚的資源豐度的大體情況,為我國(guó)大陸合理安排秋刀魚漁船數(shù)量及捕撈努力量提供依據(jù)。

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