应用剩余产量模型评估博登湖白鲑资源动态与三刺鱼入侵的生态影响

为应对博登湖白鲑（Coregonus wartmanni）资源崩溃问题，研究人员通过SPiCT剩余产量模型整合渔业依赖性与独立性数据，揭示了过度捕捞与三刺鱼（Gasterosteus aculeatus）入侵的协同作用。结果表明白鲑资源处于历史低位，恢复需至少15年，为内陆渔业管理提供了关键科学依据。

　　

博登湖（Lake Constance）作为中欧最大的淡水湖之一，其渔业资源长期支撑着区域经济与生态平衡。其中，白鲑（Coregonus wartmanni）曾是湖中最重要的经济鱼种，年捕获量曾达数百吨，为当地旅游业和渔业社区提供了核心资源。然而，自21世纪初以来，白鲑资源持续衰退，最终导致2024年商业渔业的全面闭锁。这一现象引发了科学界与管理者的广泛关注：究竟是环境变化、过度捕捞，还是外来物种入侵导致了资源崩溃？

历史上，博登湖的渔业管理依赖于技术性措施（如网目尺寸和网具数量调控），缺乏系统的资源评估模型。尽管拥有长期的捕捞数据和科学调查记录，但白鲑资源的动态机制始终未得到量化解析。更严峻的是，2012年湖中三刺鱼（Gasterosteus aculeatus）从沿岸带向敞水区的突然扩张，彻底改变了湖泊的生态格局。三刺鱼不仅与白鲑竞争食物资源，还捕食其卵和幼体，进一步加剧了白鲑种群的衰退。

为厘清白鲑资源衰退的驱动机制，研究团队首次将海洋渔业中广泛应用的随机连续时间剩余产量模型（Stochastic surplus Production model in Continuous Time, SPiCT）引入内陆湖泊系统。通过整合1997–2022年间的商业捕捞数据、科学刺网调查指数和捕捞努力量数据，团队重建了白鲑生物量（Biomass）和捕捞死亡率（Fishing mortality）的动态轨迹，并评估了资源恢复的潜在路径。

研究主要依赖于以下几项关键技术方法：

1. 1.
   数据整合与标准化：收集了博登湖国际渔业委员会（IBKF）记录的季度捕捞量、网具使用天数及有效渔民比例数据，并基于网目尺寸变化（44 mm至38 mm）进行了捕捞努力量标准化；
2. 2.
   科学调查指数构建：利用多年刺网调查中40 mm与44 mm网目捕获的白鲑生物量数据，计算标准化单位努力捕捞量（CPUE）作为资源密度指数；
3. 3.
   SPiCT模型拟合：以年为单位聚合数据，设定先验参数（如内在增长率log(r) = log(0.4)）并运行5种敏感性分析（包括旋转启动期、生产曲线偏度调整等），以验证模型稳健性；
4. 4.
   资源状态评估：依据FAO标准，以B/B_MSY（相对生物量）和F/F_MSY（相对捕捞死亡率）作为过度捕捞判定指标。

研究结果

生物量与捕捞死亡率趋势

所有敏感性分析均表明白鲑生物量自1997年起持续下降，至2022年达历史最低水平。尽管点估计存在较大不确定性（95%置信区间较宽），但下降趋势一致显著。相对生物量（B/B_MSY）在2006–2014年间首次低于1，表明白鲑资源进入“过度捕捞”状态；而相对捕捞死亡率（F/F_MSY）自2000年代初便持续高于1，表明捕捞压力已超出可持续范围。

参考点估计与恢复时间预测

最大可持续产量对应的生物量（B_MSY）估计值为687–2165吨，捕捞死亡率（F_MSY）为0.10–0.20。模型预测，在完全停止捕捞且环境条件不变的前提下，白鲑资源恢复至B_MSY以上需9–15年。

三刺鱼入侵与生态机制

模型结果与历史事件高度吻合：2012年白鲑资源骤降50%，同期三刺鱼在敞水区生物量爆发性增长（2014年占pelagic鱼类群落96%）。这一时机表明白鲑的资源衰退为三刺鱼提供了生态位空缺，而三刺鱼的食性（捕食浮游动物及白鲑早期生活史阶段）进一步抑制了白鲑的补充与生长。

讨论与结论

本研究通过SPiCT模型首次量化了博登湖白鲑资源的长期动态，证实过度捕捞与三刺鱼入侵的共同作用导致了资源崩溃。尽管模型未直接纳入环境变量（如磷浓度下降、气候变化），但其通过敏感性分析强化了趋势推断的可靠性。

管理意义上，当前实施的3年禁渔期（2024–2026）可能不足以实现资源恢复。研究建议未来管理需结合三刺鱼靶向捕捞（如拖网去除）与大规模白鲑苗种投放（规避三刺鱼捕食），并建立长期监测与模型更新机制。此外，本研究为全球内陆渔业提供了将海洋评估模型适配于封闭水域的范例，强调了多源数据整合在复杂生态系统管理中的必要性。

该论文发表于《Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences》，为博登湖乃至全球类似湖泊的渔业资源可持续管理提供了关键科学支撑。