渔业与生态数据融合支持空间管理：以地中海西部黑点海鲷为例

《Fisheries Research》：Integration of fisheries and ecological data to support spatial management: The case of blackspot seabream ( Pagellus bogaraveo) in the western Mediterranean Sea

本研究针对地中海西部黑点海鲷资源衰退问题，通过整合渔业依赖性和独立性数据，结合物种分布模型（sdmTMB）和海洋环境变量，识别了不同体长个体的聚集热点区。研究发现，在阿尔沃兰海北部和南部存在多个关键生态区，其中Cabo de Gata和Almeria近海的两个热点区若加强保护可产生显著生态效益且社会经济影响较小。该研究为制定基于生态系统的渔业限制区（FRA）等空间管理措施提供了科学依据，对恢复这一枯竭物种具有重要意义。

　　

在地中海西部，一种名为黑点海鲷（Pagellus bogaraveo）的鱼类正面临着严峻的生存挑战。这种具有重要生态和经济价值的物种，支撑着直布罗陀海峡和阿尔沃兰海周边地区的渔业，是当地食物安全和生计的重要来源。然而，根据地中海渔业总委员会（GFCM）2024年的评估，黑点海鲷的资源状况已处于枯竭和过度开发状态，其当前产卵生物量远低于625吨的生物量下限（B_lim），存在种群崩溃的严重风险。过度捕捞、栖息地退化以及气候变化的影响交织在一起，使得寻找有效的管理方案迫在眉睫。

传统的渔业管理措施，如渔获量限制和渔具管制，虽已实施，但效果有限，地中海地区仍有58%的商业种群捕捞强度超出生物可持续极限。在此背景下，空间管理措施，如设立渔业限制区（Fisheries Restricted Area, FRA）和海洋保护区（Marine Protected Area, MPA），因其能够针对性地保护关键栖息地（如产卵场和育幼场，即Essential Fish Habitat, EFH）而受到越来越多的关注。欧盟也强调了空间管理在保护过度捕捞种群方面的重要性。然而，一个核心问题在于：如何在广阔的海洋中精准地识别出那些最需要保护、且保护能带来最大生态效益同时尽量减少对渔业社会经济影响的关键区域？特别是对于像黑点海鲷这样的跨境共享种群，需要协调不同国家的数据和利益，挑战尤为突出。

为了解决这一难题，由意大利国家海洋学与应用地球物理学研究所（National Institute of Oceanography and Applied Geophysics – OGS）的Diego Panzeri和Simone Libralato等人领导的研究团队，开展了一项创新性的研究，旨在通过整合多种数据源和先进的建模技术，为黑点海鲷的空间管理提供科学路线图。他们的研究成果发表在《Fisheries Research》上。

为了回答上述问题，研究人员综合运用了几项关键技术。首先，他们收集了来自不同来源和时期的渔业数据：包括1994-2021年阿尔沃兰海北部（GSA 1）基于科学底拖网调查（MEDITS）的渔业独立性数据，2018-2021年阿尔沃兰海南部（GSA 3）的类似调查数据，以及2005-2009年直布罗陀海峡西班牙商业渔船的渔业依赖性数据（单位努力渔获量，CPUE）。考虑到黑点海鲷的生态习性，分析按体长（≤20 cm 和 >20 cm）分别进行。其次，研究利用了哥白尼海洋服务（Copernicus Marine Service, CMS）提供的1994-2021年高分辨率海洋环境再分析数据，包括底层温度（tmp_bot）、底层盐度（sal_bot）、底层流速（cur_bot）以及水深等基本海洋变量（Essential Oceanographic Variables, EOVs）。核心分析方法是应用模板模型构建器（template model builder）中的物种分布模型（Species Distribution Model, SDM），具体为sdmTMB包实现的广义加性混合模型（Generalized Additive Mixed Model, GAMM），来建立黑点海鲷密度与环境因子之间的关系，并预测其空间分布。最后，利用Getis-Ord（G*）热点分析方法识别聚集区，并将持久性热点与基于自动识别系统（Automatic Information System, AIS）估算的商业捕捞努力量数据进行叠加分析，以评估潜在管理区的生态-社会经济权衡。

分布与生态偏好

模型结果表明，黑点海鲷的分布存在明显的空间异质性和体长差异。对于≤20 cm的较小个体，其丰度在底层温度约14-16.5°C、水深50-200米的近岸区域最高。而对于>20 cm的较大个体，则偏好更低的底层温度（约13-14°C）和更深的水域（约450-500米）。这种分布模式与黑点海鲷的生态习性相符，即幼鱼通常栖息在较浅的沿海水域，而成鱼则向更深的陆坡迁移。物种分布模型显示出良好的预测性能，特别是对较大个体（R² = 0.35）。

聚集热点识别

通过G*热点分析，研究清晰地揭示了黑点海鲷在不同区域和体长级别的关键聚集区。在阿尔沃兰海北部，≤20 cm个体的热点区主要分布在东部沿海，特别是Cabo de Gata附近，2005年后西部也出现新热点。>20 cm个体的热点则集中在东部水深超过200米的区域，如Cabo de Gata和Almeria外海，以及Seco de los Olivos海山。在阿尔沃兰海南部（摩洛哥沿岸），热点主要集中在Al Hoceima近岸（小个体）和其外海较深水域（大个体）。直布罗陀海峡的CPUE数据也证实了该区域是高密度聚集区。将这些结果综合，得到了一张覆盖整个研究区的黑点海鲷关键生态区分布图。

持久性热点与渔业努力量叠加

为了识别具有长期保护价值且对渔业影响较小的区域，研究进一步分析了阿尔沃兰海北部热点区的持久性（即在所有观测年份均出现热点的区域）。结果识别出5个针对≤20 cm个体的持久热点区（如Marbella湾、Almeria省沿岸、Cabo de Gata等）和2个针对>20 cm个体的持久热点区（Seco de los Olivos和Cabo de Gata外海）。将这些持久热点与2020年的拖网和延绳钓渔船努力量数据叠加后发现，例如，Seco de los Olivos区域（F区，大个体热点）的延绳钓努力量较低，而Cabo de Gata区域（E区，小个体热点）的拖网努力量也相对较低。这表明在这两个区域实施保护措施，可能以较小的社会经济代价获得较大的生态效益。相反，其他一些热点区（如B、C区）则与较高的捕捞努力量重叠，实施保护的阻力可能更大。

研究的讨论部分深刻阐释了其发现的意义。首先，整合渔业独立性数据、渔业依赖性数据和环境变量的方法，成功地构建了黑点海鲷在阿尔沃兰海和直布罗陀海峡的跨区域、跨尺度的分布图谱，这对于管理共享种群至关重要。识别出的关键区域，特别是那些持久性热点，如Cabo de Gata（本身已是地中海特别保护区SPAMI）和Almeria外海，是保护幼鱼（育幼场）和成鱼（索饵场或栖息地）的理想候选区域。将热点分析与实时渔业努力量数据结合，为管理者提供了直观的“成本-效益”分析视角，有助于设计出社会接受度更高的空间管理措施，例如设立新的渔业限制区（FRA）或对现有区域进行季节性/分区管理。

然而，研究也指出了局限性。例如，每年一次的底拖网调查可能无法完全捕捉物种的季节性动态和最大个体的分布（调查捕获的最大个体全长TL为46厘米）。商业CPUE数据存在采样偏差。此外，目前仅能对阿尔沃兰海北部进行详细的努力量叠加分析，南部摩洛哥沿岸的数据缺失限制了全面的跨境管理规划。未来的研究需要更精细的数据（如更高分辨率的长度频率数据、覆盖全区域的船舶监测系统VMS数据）以及应用管理策略评估（Management Strategy Evaluation, MSE）等工具，来优化管理措施。

总之，这项研究为濒临崩溃的黑点海鲷资源的恢复提供了一条基于科学证据的路径。它展示了如何通过多源数据融合和空间分析技术，将生态保护目标与渔业社会经济现实相结合，从而提出切实可行的空间管理方案。这不仅对黑点海鲷的保护至关重要，也为地中海乃至全球其他面临类似挑战的渔业管理提供了可借鉴的范例。在国际合作框架下，基于此类研究结果采取果断行动，是实现渔业可持续发展和海洋生态系统健康的关键一步。