社区科学数据揭示爱尔兰水域扇鳐（Dipturus intermedius）的空间分布热点与扩散模式

本研究基于爱尔兰内陆渔业局（IFI）标记重捕计划（1972–2021）和爱尔兰样本鱼委员会（ISFC）记录（1958–2022）两大纵向社区科学数据集，分析了极危物种扇鳐在爱尔兰水域的分布热点、成熟个体聚集区及扩散特征。结果表明，扇鳐主要分布于爱尔兰南、西南、北及西北海岸12海里内的近岸区域，夏季至初秋（6–10月）为高发期。标记重捕数据显示其具有高度的站点忠诚性（93%个体扩散距离<50公里），且活动范围限于现有国际海洋勘探理事会（ICES）种群管理区内。研究凸显了社区科学在濒危海洋物种生态监测与保护管理中的重要作用。

　　

摘要

扇鳐（Dipturus intermedius）是一种体型庞大、生长缓慢、晚熟的极危板鳃类，其种群分布受限。本研究利用两个纵向社区科学数据集调查了扇鳐在爱尔兰水域的出现情况。这两个数据集分别为：爱尔兰内陆渔业局（IFI）的标记重捕计划（1972–2021年；记录数n = 1188）和爱尔兰样本鱼委员会（ISFC）的记录（1958–2022年，n = 489）。在1677条记录中，基于体型阈值（雄性n = 418，雌性n = 349）确定了767条为成熟个体。在爱尔兰的南部、西南部、北部和西北部海岸确定了未成熟和成熟个体的热点区域。扇鳐主要在夏季至初秋（6月至10月）在海岸12海里内被捕获。自由活动时间范围为0至11.5年[平均年数±标准差（SD）= 1.5 ± 1.6]。重捕事件通常发生在初次捕获地点<50公里范围内（占个体的93%），记录到的最大扩散距离为171公里。本研究表明，成熟雌性和雄性扇鳐以及未成熟雌性扇鳐表现出年际站点忠诚性，扩散距离短，并在现有的ICES种群管理区域内活动。

1 引言

扇鳐生长缓慢、体型庞大、寿命长、繁殖力低，这些特征使其特别容易灭绝。直到2010年，该物种被归入“普通鳐复合体”（Dipturus batis）名下，后来被确认为扇鳐和蓝鳐。由于形态相似且历史上被归为一类，可靠的物种特异性数据有限。曾经数量丰富，其种群在19世纪和20世纪下降，归因于商业渔业的不可持续开发。扇鳐是两者中较大的物种，总长度可达约2.5米，而蓝鳐最大长度约为150厘米。在过去三个世代长度内种群估计减少超过80%，扇鳐现已被列为爱尔兰、欧洲和全球IUCN红色名录中的极危物种。其脆弱的种群状况导致其自2009年起被列为欧盟水域禁捕物种。扇鳐的分布范围局限于英国和爱尔兰周围。制定有效的渔业管理和保护策略需要基本的生态信息，包括空间分布、扩散潜力和种群混合等。在海洋环境中获取这些信息具有挑战性，但社区科学提供了一个成本效益高的平台，可以帮助在大空间尺度上生成物种数据集。

标记重捕是一种强大的低成本工具，可用于阐明水生动物的运动。IFI的海洋游钓鱼类标记计划始于1970年，旨在推广捕获后释放垂钓，并收集爱尔兰水域板鳃类基本生态的额外信息。爱尔兰样本鱼委员会是一个独立的志愿机构，自1955年成立以来，一直在核实、记录和公布爱尔兰各地钓手用钓竿捕获的大型样本鱼。通过检查这两个纵向社区科学数据集，本研究旨在调查这种极危物种在爱尔兰水域的出现情况和潜在热点，识别性成熟扇鳐的潜在热点，并利用标记重捕数据研究物种扩散。

2 材料与方法

2.1 爱尔兰内陆渔业局标记重捕计划日志记录和标签类型

IFI的海洋游钓鱼类标记计划向志愿标记者发放纸质日志本。要求每位志愿者记录姓名、标记事件日期和时间、唯一标签标识符、标签类型、物种、动物性别、总长、翼展、估计重量、捕获地点描述、捕获坐标等。多年来，计划参与者使用一到三个机械标签标记鳐鱼。标签类型包括巨型标签、彼得森圆盘标签、旋转标签以及最近的飞镖标签。纸质记录返回IFI后，由工作人员进行数字化。

2.2 爱尔兰样本鱼委员会数据集

类似地，钓手可以向ISFC提交纸质表格申请样本鱼记录。表格字段包括样本重量、总长、翼展和性别。自2016年起，基于长度的申请必须包含鱼放在带有端板的渐变测量装置上的照片。一旦收到记录，ISFC会审查申请以确定资格。此后，成功的申请会被数字化。

2.3 扇鳐的空间出现情况

数据在R统计计算包中处理。随后在QGIS中可视化记录以识别扇鳐热点。为了最大限度地减少坐标精度对识别热点的影响，将数据聚合到50平方公里六边形网格单元进行分析。热点定义为在给定时间范围内捕获事件数超过10%的网格单元。爱尔兰海岸线根据自然特征定义。

未分类性别的记录不用于后续的基于性别的分析。扇鳐的性成熟分类基于Thorburn等人的估计，雄性总长≥165厘米、雌性≥203厘米被视为成熟。

2.4 重捕事件和扩散距离

使用IFI标记重捕计划数据，计算自由天数（DAL）。对于个体的连续捕获事件之间的轨迹不环绕陆地的情况，在QGIS中使用字段计算器计算直线距离。对于轨迹跨越陆地的捕获事件，使用ArcGIS Pro中的Fishtracker工具箱工作流程计算海洋距离。

2.5 伦理声明

根据爱尔兰法律，使用常规标签识别自由活动的个体不受动物福利立法范围的约束。尽管如此，为了确保动物福利，IFI标记重捕计划经常接受IFI内部相关研究伦理与合规官员的伦理评估，并在计划过程中对标记方法和使用的特定标签进行了多次改进。

3 结果

3.1 扇鳐记录的空间出现情况

在1958年至2022年间，IFI标记重捕计划和ISFC样本鱼计划共捕获了1677条扇鳐。大多数捕获发生在海岸≤12海里内由钓手完成。扇鳐记录在所有海岸都有报告，但南部海岸的贡献标记者数量最多。扇鳐热点包括西北海岸的克利湾和南部海岸的西科克附近。在1677个捕获事件中，大多数是超过15年前的记录。成熟扇鳐的热点也显示出类似的趋势。在整个数据集中，成熟雄性的记录多于雌性。雄性和雌性的捕获和报告分布随时间相似，性别比近似1:1。

3.2 捕获的季节性

在1645条有相关捕获日期的扇鳐记录中，大多数在6月至10月期间被捕获。成熟扇鳐最常见于6月、7月和10月被捕获。

3.3 扩散

在IFI标记重捕计划记录的1061条独特扇鳐中，有118次重捕事件，涉及103条独特的鱼。自由时间介于0至11.5年之间，大部分重捕事件发生在最后一次捕获事件后不到1年或1至2年内。扩散距离通常小于50公里，平均扩散距离较短。只有三条个体的扩散距离超过100公里。记录到的最长扩散距离为171公里，观察于一条成熟雌性。

4 讨论

超过50年的社区科学记录突显了扇鳐在爱尔兰北部、西部和南部海岸的热点区域。使用保守的基于长度的过滤器，本研究提供了对可能超过10岁的扇鳐的见解。标记重捕数据表明，监测长达11.5年的成熟扇鳐和未成熟雌性扇鳐在当前ICES种群管理单元边界内活动。

4.1 捕获记录中的时空偏差及船长努力量的作用

社区科学数据集中的捕获记录存在空间和时间偏差。空间偏差的发生是因为标记者更有可能在其母港附近、更易到达的区域或已建立的标记点进行垂钓活动。时间偏差的存在是因为捕鱼通常发生在天气条件有利的早春至秋季，并以已知物种更丰富的时期为目标。如果没有关于船长努力量的数据，很难确定观察到的扇鳐季节性是由于扇鳐的存在/缺失还是钓手努力量的波动。船长参与度和努力量在记录的数量和时间跨度上起着重要作用。

4.2 出现记录的分布

尽管针对扇鳐的垂钓努力量在爱尔兰海岸线分布不均，但社区科学记录为了解扇鳐的沿海出现情况提供了见解，与已发表的研究一致。电子追踪数据显示，扇鳐使用的深度范围很广，而建模的渔业独立调查记录表明深度和离岸距离是关键决定因素。成熟扇鳐在近岸的存在，以及它们被认为利用沿海区域产卵和交配，表明近岸沿海区域至关重要，需要进一步调查。

4.3 捕获的季节性

扇鳐更常见于夏季至初秋被捕获，成熟扇鳐在6月、7月和10月更常出现在沿海水域。电子标记数据表明，深度使用因性别、体型等级和季节而异。由于坐标不确定性，无法检查捕获深度。鉴于爱尔兰冬季捕鱼努力量较低，尚不清楚这一发现是与扇鳐出现增加有关，还是捕鱼努力量增加的结果。

4.4 重捕事件和扩散距离

本研究结果与标记重捕和电子标记研究一致，表明未成熟和成熟雌性鳐以及成熟雄性鳐都表现出站点忠诚性。在常规标记的扇鳐中，重捕率为10%。几乎所有重捕鱼都在其原始捕获地点50公里内被重捕。是否存在短扩散距离是由于休闲用户偏向于沿海标记点尚不清楚。然而，鳐鱼在其原始捕获点附近被重捕两次和三次的多个重捕事件表明，某些个体常驻于特定的海岸区域。现有研究还表明扇鳐能够进行大规模移动。这些数据连同电子标记数据表明，种群由常驻个体和过客个体组成。

雌性比雄性更常被重捕。值得注意的是，过滤后的标记重捕数据集中雌性多于雄性。此外，虽然在整个数据集中观察到性成熟鳐的性别比为1:1，并且在成熟鳐的热点区域也是如此，但轶事证据表明特定性别在某些区域更常见。需要进一步研究以确认扇鳐近岸空间使用的驱动因素。

使用保守的基于长度的过滤器来识别扇鳐和成熟雄性鳐。因此，本研究检查的大多数雄性鳐记录被归类为成熟，无法可靠地检查未成熟雄性鳐的运动。与本研究结果一致，现有研究表明成熟雄性表现出短期的常驻性和多年的站点忠诚性。

4.5 标记重捕数据的假设

标记重捕依赖于所选标签类型的高保留率，以确保生成的数据是重捕潜力的结果。随着时间的推移，发放和志愿者使用的标签类型已从巨型标签、彼得森圆盘标签和旋转标签转向飞镖标签，这是由于对标签适用性的担忧。因此，可能高估了捕获的“独特”个体数量，并低估了随时间推移重捕的个体数量。最近的研究发现扇鳐具有独特的背部斑点图案，可用于照片识别。因此，鼓励标记者和申请者在提交记录时附上照片，甚至可以替代传统的标记重捕。将这种方法与微创遗传采样技术结合使用，有可能增强现有数据集，并提供制定有效保护管理策略所需的关键信息。

5 结论

社区科学数据，如标记重捕和样本鱼记录，提供了一个与钓鱼社区互动的机会，可以作为一种低成本的数据生成工具，并作为推广保护和最佳实践方法的平台。IFI标记重捕计划最初就是为此目的而设计的。物种特异性识别对于制定有效的渔业和保护管理策略至关重要；因此，对于形态相似的物种，需要额外的证据，特别是在了解所有生命阶段方面存在差距的情况下。需要进一步研究调查幼年扇鳐的运动，以识别这种极危物种种群的潜在瓶颈。此外，对扇鳐生态学及其在爱尔兰海岸线热点驱动因素进行特定区域的研究，将有助于阐明可能受益于空间保护的敏感区域的存在。

作者贡献

Danielle L. Orrell、William Roche 和 Thomas K. Doyle 构思了本研究。Ciara W?gerbauer 和 Shane O'Reilly 整理并数字化了爱尔兰内陆渔业局的记录。William Roche 整理并数字化了爱尔兰样本鱼委员会的记录。Danielle L. Orrell 进行了数据分析。Danielle L. Orrell 撰写了手稿，Thomas K. Doyle、Ciara W?gerbauer、Shane O'Reilly 和 William Roche 参与了贡献。

致谢

爱尔兰内陆渔业局感谢志愿包船船长和钓手的广泛支持，他们使标记重捕计划成为可能。爱尔兰样本鱼委员会数据集只能通过钓手数十年来提交样本记录、其中包含的信息以及ISFC的持续工作才能获得。

资金来源

D. L. Orrell 由爱尔兰可持续能源管理局根据SEAI研发与示范资助计划2021资助，资助号为21/RDD/670。这是SEAI资助的CETUS项目的第2号出版物。