西太平洋和中太平洋地区鲸类副渔获物的时空分布

《Regional Studies in Marine Science》：Spatiotemporal Distribution of Cetacean Bycatch in the Western and Central Pacific Ocean

本研究基于2013-2019年西太平洋和中太平洋地区长线渔业数据，运用贝叶斯分层模型分析表明，误捕率（BPUE）为0.0129/千钩，与20-30℃海温和叶绿素a浓度显著相关，并识别出三大高发海域。建议结合动态管理策略减少误捕。

　　海洋哺乳动物的意外捕获（bycatch）是全球范围内对鲸目动物构成的重大威胁之一。为了减少这种非意图的捕获，理解其在时间和空间上的分布模式至关重要。本研究采用贝叶斯分层模型（Bayesian Hierarchical Models, BHMs）分析了2013年至2019年间，西太平洋和中太平洋（Western and Central Pacific Ocean, WCPO）的延绳钓渔业中鲸目动物的捕获数据。研究结果表明，该区域的平均每千钩捕获率（Bycatch per Unit Effort, BPUE）为0.0129次，且年际间的波动较小，可能与气候事件有关。同时，研究发现，20°C和30°C的海面温度是多种鲸目动物和金枪鱼物种的最适宜生存条件，因此这些温度下捕获率较高。此外，叶绿素-a浓度与捕获率呈正相关，这可能是因为叶绿素-a浓度与鱼类密度之间存在密切联系，从而影响了鲸目动物的分布和捕获概率。研究还识别出三个主要的捕获热点区域，这些区域在实施减少捕获的策略时应被特别关注。减少这些热点区域的捕捞活动强度，可能有助于降低鲸目动物的意外捕获事件。然而，进一步的数据收集和分析仍需进行，以探索季节性变化，这将有助于制定更加有效的缓解措施。

鲸目动物，如各种鲸类、海豚和鼠海豚，受到人类活动的严重影响。人类活动带来的威胁包括污染、水下噪音、猎物减少，以及与船只或捕鱼设备的相互作用（Read et al., 2006）。由于鲸目动物具有较长的寿命、缓慢的繁殖速度和复杂的生命历史特征，它们对种群层面的个体损失非常敏感（Lewison et al., 2004）。因此，人为导致的死亡可能对个体、群体和整个种群产生深远影响，进一步威胁到物种的生存（Hall et al., 2000, Visser et al., 2021）。在这些威胁中，捕获被认为是鲸目动物面临的主要威胁之一，它可能直接导致这些动物的死亡或严重伤害（Elliott et al., 2023, Kiszka et al., 2017）。捕获不仅影响鲸目动物的生存，也对渔业管理提出了挑战。

捕获可能发生在任何类型的渔具中，无论是传统的小规模渔业还是现代的工业化渔业，也不论是在沿海还是深海区域（Aspelund, 2023, Cruz et al., 2018）。其中，金枪鱼渔业是全球最大的渔业类型之一，与频繁的鲸目动物捕获现象密切相关（Gilman, 2011, Swimmer et al., 2020）。在金枪鱼渔业中，延绳钓渔业的捕获率通常高于其他类型渔具（Clarke et al., 2014）。延绳钓渔业已被报告在东太平洋地区造成虎鲸（*Pseudorca crassidens*）和粗齿鼠海豚（*Steno bredanensis*）的死亡或严重伤害（Bradford, 2018）。而在大西洋海域，每年有平均132只领航鲸（*Globicephala melas*）和45只里索海豚（*Grampus griseus*）因与中上层延绳钓渔具的相互作用而死亡或受到严重伤害（Waring, 2007）。这些数据表明，捕获事件在该区域占领航鲸总渔业相关死亡的63%，占里索海豚的88%（Garrison, 2007）。鉴于延绳钓作业的广泛性和对鲸目动物种群的累积影响，延绳钓渔业的捕获问题已成为鲸目动物保护的重要议题。

延绳钓渔业不仅对鲸目动物的保护构成威胁，还可能影响渔业的经济可行性，因为鲸目动物可能会对目标鱼类造成损害或捕食（Hamer et al., 2012, Tixier et al., 2021）。这种现象被称为“捕食”（depredation），即鲸目动物会去除或破坏捕捞到的鱼类，从而导致渔业的经济损失。例如，捕食会减少单位捕捞努力下的总渔获量，增加渔具更换的频率，并延长捕鱼作业的时间。这些因素共同作用，降低了延绳钓渔业的盈利能力（Gilman et al., 2006, Hamer et al., 2012）。因此，全球范围内对减少鲸目动物捕获的措施进行了广泛探索，包括声学驱赶设备、渔具改良以及减少捕鱼努力等方法（Wade et al., 2021）。然而，这些方法的效果往往不明确，且可能受到多种因素的限制（Squires et al., 2021）。因此，一些研究建议采用更全面的空间方法来应对鲸目动物的捕获问题，特别是动态的时间-区域关闭（dynamic time-area closures）策略，这是一种常见的空间管理方法，通过在特定时间关闭高风险捕获区域，以防止渔业与鲸目动物之间的相互作用（Armsworth et al., 2010）。这种动态管理策略越来越受到重视，因为它能够适应不断变化的物种分布和捕鱼实践（Oestreich et al., 2020）。然而，要成功实施这些策略，必须深入了解并可靠预测鲸目动物捕获事件在时间和空间上的变化（Passadore et al., 2015, Roe et al., 2014）。

西太平洋和中太平洋（WCPO）是全球最大的延绳钓金枪鱼渔业区域之一，主要针对蓝鳍金枪鱼（ALB, *Thunnus alalunga*）、黄鳍金枪鱼（YFT, *Thunnus albacares*）和大眼金枪鱼（BET, *Thunnus obesus*）（Campling et al., 2017）。2022年，延绳钓渔业的金枪鱼捕捞量达到了233,287吨，占该地区总捕捞量的9%，位居第二（Hare et al., 2021）。WCPO也是许多鲸目动物的重要栖息地，由于丰富的猎物资源和适宜的气候条件，这里不仅是多种鲸目动物的迁徙通道，还是其繁殖、育幼和越冬的重要区域（Ballance et al., 2006, Fiedler and Talley, 2006, Graham et al., 2020, Palacios et al., 2006, Springer et al., 1999）。尽管延绳钓渔业对其他动物如海鸟、海龟或鲨鱼的影响已有研究，但至今为止，该区域尚未有针对延绳钓渔业鲸目动物捕获的系统性研究（Elliott et al., 2023）。这种研究的缺乏严重阻碍了该地区鲸目动物保护工作的进展。因此，了解延绳钓渔业与鲸目动物在WCPO区域的时空互动模式，对于制定有效的缓解措施和推动鲸目动物的保护具有重要意义。

WCPO的渔业管理由西太平洋和中太平洋渔业委员会（Western and Central Pacific Fisheries Commission, WCPFC）负责，该委员会是在《联合国海洋法公约》（UNCLOS）框架下成立的，旨在管理该区域的渔业资源并解决鲸目动物捕获问题。尽管WCPFC通过发布数据集和报告等方式努力进行鲸目动物捕获管理，但这些措施单独来看，不足以主动应对捕获问题（Elliott et al., 2023）。鉴于分析捕获数据的固有挑战，贝叶斯推断方法在处理稀疏数据时表现出较高的可靠性，因此成为捕获数据分析的首选方法（Dennis, 1996, Pennino et al., 2022, Rufener et al., 2017）。本研究旨在利用WCPFC提供的数据，分析WCPO延绳钓渔业中鲸目动物的捕获情况。具体目标包括：（i）量化延绳钓渔业中鲸目动物的捕获率；（ii）识别捕获风险较高的区域；（iii）确定影响捕获率的环境因素；以及（iv）提出合理的缓解措施。

研究中使用的延绳钓金枪鱼捕获数据集和捕获数据来源于WCPFC的官方网站（https://www.wcpfc.int/about-wcpfc）。该数据集包含了延绳钓渔业中金枪鱼的捕获信息，包括年份、月份、经度、纬度以及蓝鳍金枪鱼（ALB）、黄鳍金枪鱼（YFT）和大眼金枪鱼（BET）的捕获数量。研究还计算了这三种主要目标物种的全球单位捕捞努力捕获率（Catch Per Unit Effort, CPUE），以便更全面地评估渔业活动对鲸目动物的影响。通过对这些数据的深入分析，研究者能够识别出捕获事件的空间分布特征，并探讨环境变量如何影响捕获率。这种分析方法不仅有助于理解捕获的动态变化，也为制定有效的缓解措施提供了科学依据。

研究结果表明，在2013年至2019年间，西太平洋和中太平洋的延绳钓渔业中，齿鲸类（odontocetes）占所有鲸目动物捕获的99%（补充资料1）。这说明齿鲸类是延绳钓渔业中最常见的捕获对象。在整个研究区域内，平均BPUE为0.0129次每千钩，这一数值相对较低，但考虑到延绳钓渔业的广泛性，仍需引起重视。此外，研究发现，捕获事件的数量与拥有观察员数据的渔船数量呈正相关（图2），这表明渔船的监控和数据记录对于准确评估捕获情况至关重要。通过分析这些数据，研究者能够识别出捕获率较高的区域，即所谓的“热点”区域，并建议在这些区域采取更严格的管理措施，以减少鲸目动物的意外捕获。

除了空间分布特征，研究还探讨了环境因素对捕获率的影响。其中，海面温度被发现是影响捕获率的重要因素，20°C和30°C的温度下捕获率最高。这一现象可能与这些温度范围内的鱼类密度较高有关，而鱼类密度的增加又吸引了更多鲸目动物的活动。此外，叶绿素-a浓度与捕获率之间也存在正相关关系，这表明海洋生产力可能在一定程度上影响了鲸目动物的分布和捕获概率。这些环境因素的识别为制定基于生态条件的捕获缓解策略提供了重要依据。

研究还指出，虽然贝叶斯分层模型在处理稀疏数据方面表现出色，但在实际应用中仍需进一步优化模型参数和结构，以提高预测的准确性和可靠性。此外，研究建议未来应加强对季节性变化的分析，因为不同季节的海洋环境条件可能对捕获率产生显著影响。例如，某些季节可能由于海洋温度的变化或鱼类迁徙模式的调整，导致捕获事件的发生频率发生变化。因此，了解这些季节性波动对于制定更具针对性的缓解措施至关重要。

综上所述，本研究通过贝叶斯分层模型分析了西太平洋和中太平洋延绳钓渔业中鲸目动物的捕获情况，揭示了捕获事件的时空分布特征及其与环境因素之间的关系。研究结果表明，尽管捕获率整体较低，但在某些特定的温度和叶绿素-a浓度条件下，捕获事件的发生概率较高。此外，研究还识别出三个主要的捕获热点区域，这些区域在实施捕获缓解措施时应被优先考虑。为了更有效地减少鲸目动物的意外捕获，研究建议进一步探索动态海洋管理策略，例如根据捕获风险的变化调整渔业活动的时间和空间分布。同时，研究也强调了未来需要在数据收集和分析方面加大投入，以更全面地理解捕获的季节性波动，并制定更加科学和可行的缓解措施。这些措施不仅有助于保护鲸目动物，也将对延绳钓渔业的可持续发展产生积极影响。