圣玛丽河急流调控泄流对仔鱼输出的生态影响研究：2018-2021年群落动态与贝叶斯模型评估

本研究通过2018-2021年圣玛丽河（SMR）急流区仔鱼采样，首次系统揭示调控泄流对仔鱼输出动态的影响。研究发现彩虹胡瓜鱼（Osmerus mordax）占绝对优势（87.9%），仔鱼密度主要受水温调控，泄流量次之。贝叶斯状态空间模型估算3年总输出量约4130万尾，证实急流区现已成为重要饵料鱼生产基地。研究为GLCW（大湖连接水域）生态管理提供了关键科学依据。

　　

Highlight

研究亮点

我们的研究发现从圣玛丽河急流区捕获的鱼类仔鱼主要是大湖区的饵料鱼物种（Edwards等，2025；O'Brien等，2021；Vasquez等，2021），表明该区域是渔业生产的重要来源，支撑着圣玛丽河及毗邻大湖区鱼类群落中具有休闲和商业价值的物种（Gerig等，2019；Roseman等，2014；Vasquez等，2021）。圣玛丽河急流区的仔鱼群落以彩虹胡瓜鱼为主，其次是雅罗鱼科（即本土米诺鱼）和江鳕（Lota lota）。尽管历史上圣玛丽河急流区被认为是湖鲟（Acipenser fulvescens）、湖白鲑（Coregonus clupeaformis）和鼓眼鱼（Sander vitreus）的重要产卵场（Goodyear等，1982），但这些物种在我们的采样中代表性有限。我们的研究结果与近期其他连接水域的研究一致，表明这些系统主要支持饵料鱼生产，而非历史上重要的商业或休闲鱼种（Bauman等，2011；Molina-Moctezuma等，2021a；Roseman等，2020）。圣玛丽河急流区仔鱼群落向饵料鱼物种的转变可能归因于多种因素，包括外来物种的引入、水文变化以及商业和休闲鱼类的过度捕捞（Bunnell等，2022；Ripley等，2011）。

Discussion

讨论

我们的研究结果强调了泄流和水温在构建圣玛丽河急流区仔鱼输出动态中的重要性。泄流和水温共同影响了仔鱼密度，但泄流的影响因物种而异。泄流对仔鱼密度的影响可能通过多种机制产生，包括对产卵栖息地可用性、卵的存活和孵化成功率的直接影响，以及对仔鱼从产卵区输送的间接影响（Bachand等，2017；Calappi等，2019）。彩虹胡瓜鱼在中等泄流量（300–600 m3 s?1）和中等水温（约18–19 °C）下达到密度峰值，这与该物种已知的产卵偏好一致（Edsall & Gannon, 1993）。泄流对非彩虹胡瓜鱼类群的影响不太一致，这表明物种特定的生命史特征（例如，产卵基质偏好、浮性卵与沉性卵）在决定其对水文变化的响应方面起着重要作用（Bain等，2010）。

夜间采样持续获得更高的仔鱼密度，这与许多鱼类仔鱼的昼夜垂直迁移行为一致，它们夜间上升到水体表层以避免视觉捕食者（Aleyev, 1977）。这种行为模式强调了在仔鱼研究中考虑昼夜采样偏差的重要性，并支持将夜间采样作为准确评估仔鱼丰度的标准做法（Floyd等，1984）。

我们的总输出量估算存在不确定性，这突出表明需要进一步研究以完善采样设计和建模方法。尽管存在不确定性，但手动和贝叶斯方法都捕捉到了相似的年际和分类学趋势，这增强了我们研究结果的稳健性。贝叶斯状态空间模型能够明确地解释观测误差和过程误差，这使其特别适用于像我们这样具有固有变异性和不确定性的生态系统研究（Calappi等，2019；Carr等，2021）。

Conclusions

结论

我们描述了索尔特急流附近采样期间12个不同科的仔鱼，其中彩虹胡瓜鱼是捕获的主要物种。我们发现水温与补偿闸门泄流量之间的非线性模式是驱动圣玛丽河内仔鱼丰度的影响因素，而不仅仅是流量本身。然而，剩余的不确定性表明未来的工作应针对昼夜周期模式，并制定结构化的泄流计划以区分水温和流量的影响。