综述:全球范围内的水母监测项目评估,以制定符合实际需求的方法
《Marine Environmental Research》:Global review of jellyfish monitoring programs to design fit-for-purpose approaches
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时间:2025年11月13日
来源:Marine Environmental Research 3.2
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水母作为海洋生态系统的重要组成部分,其监测对平衡生态服务与人类活动至关重要。本文系统回顾了全球95个水母监测项目,发现主要分为浮游生物调查(34%)、渔业调查(26%)和公民科学(18%)等类型,地理分布集中于欧洲、北美、亚洲及澳大利亚,其中地中海地区监测项目最多(20个)。研究指出,76%的项目采集定量数据,但长期监测(>10年)仅占82%,且存在空间重叠和成本效益问题。通过分析不同监测类型的方法论、数据需求及管理成本,提出了设计适合水母监测项目的框架,强调需平衡科学目标与后勤约束,优先整合现有资源并推广标准化数据采集方法。
在当前全球环境变化的背景下,水母作为海洋生态系统的重要组成部分,其种群动态对自然环境和人类社会都产生了深远的影响。水母不仅为多种捕食者提供食物来源,还在控制浮游动物数量方面发挥着重要作用,同时它们的存在还影响着海洋食物链和生态系统的整体结构。然而,水母的爆发性增长也带来了显著的负面影响,例如对渔业、水产养殖、旅游业、沿海工业以及公共健康的威胁。因此,建立长期的水母监测计划对于理解其种群变化、评估其生态和社会经济影响以及制定有效的管理策略具有重要意义。
目前,全球已有95个水母监测计划,这些计划主要集中在Scyphozoa(水母纲)和Hydrozoa(水螅纲)这两个类群上。这些监测计划的形式多样,包括浮游生物调查、渔业调查、公民科学项目、机会船只调查、海滩搁浅调查、码头计数以及刺伤记录等。值得注意的是,虽然水母监测计划在全球范围内都有分布,但地理分布存在明显偏倚,欧洲、美国、亚洲(尤其是日本、中国和韩国)以及澳大利亚是主要的监测区域。此外,公民科学项目在地中海地区的应用尤为集中,这可能与该地区水母种类的多样性和其对人类活动的显著影响有关。
在这些监测计划中,大多数(82%)已经运行超过十年,这使得它们能够捕捉到水母种群在十年尺度上的波动趋势。然而,也有一些计划仅持续了三年或更短的时间,这些计划往往难以提供长期的数据支持。大多数监测计划(76%)收集的是定量数据,包括水母数量的统计或生物量的测量,而只有少数计划采用的是仅记录存在与否的定性数据。定量数据的收集有助于更准确地评估水母种群的变化趋势,但也伴随着较高的数据处理成本。
在监测计划的实施过程中,数据采集的方法和频率对结果的准确性和实用性具有重要影响。一些计划采用了固定的采样频率,如每日、每周、每月或每年进行一次调查,而另一些则依赖于机会性数据采集,即在特定时间或事件中进行数据收集。机会性数据采集在公民科学项目和机会船只调查中尤为常见,这些方法虽然成本较低,但可能缺乏系统性和一致性,从而影响数据的可靠性。此外,一些监测计划还结合了其他环境变量的采集,如海水的温度、盐度、营养成分以及水流方向等,以更全面地理解水母种群变化的驱动因素。
在数据处理方面,许多监测计划需要在采集后进行人工分析,例如对网捕样本进行计数或称重,或在实验室中验证物种鉴定。这些步骤通常需要专业的知识和技能,且耗时耗力,导致整体成本较高。然而,随着计算机视觉技术的发展,一些自动化系统已经能够识别和计数浮游生物,包括水母,这可能有助于提高数据处理的效率并降低人力成本。尽管如此,这些技术在实际应用中仍需经过严格的验证,以确保其准确性。
在选择适合的监测计划时,研究人员和管理者需要综合考虑多个因素,包括科学研究的目的、数据需求、水母种类以及空间和时间尺度。例如,如果研究目的是了解水母种群在特定区域的年度变化趋势,可以选择公民科学项目或海滩搁浅调查,或者将水母纳入现有的渔业监测计划中。然而,如果需要实时监测水母种群,某些基于渔业的计划可能并不适用,因为它们的采样频率通常较低。此外,监测计划的设计还需要考虑其可持续性,包括长期的资金支持、人员培训以及数据的持续收集和管理。
在组织和管理层面,监测计划的长期运行面临诸多挑战。例如,资金短缺是大多数监测计划的主要限制因素,因为许多计划依赖于短期资助,难以维持长期的监测活动。此外,数据采集和管理的复杂性也对计划的实施提出了更高的要求,包括数据的标准化、存储和分析。一些计划可能需要开发专门的软件或应用程序,以提高数据采集的效率和准确性,但这也增加了初期投入和维护成本。因此,在设计监测计划时,需要在数据质量和成本之间找到平衡,确保计划既能满足科学需求,又能在预算范围内长期运行。
为了提高水母监测计划的效率和效果,许多国家和地区已经建立了跨学科的研究网络和监测平台。例如,全球连续浮游生物记录调查联盟(GACS)汇集了来自多个国家和地区的浮游生物监测项目,旨在提供全球范围内的浮游生物多样性数据,包括水母。欧洲的EuroGOOS(欧洲全球海洋观测系统)也在推动海洋观测和监测的国际合作,为水母研究提供了重要的数据支持。在地中海地区,多个公民科学项目已经联合起来,形成了一定的监测网络,以提高数据的覆盖范围和一致性。这些合作不仅有助于数据的整合和共享,也为水母研究提供了更全面的视角。
总体而言,水母监测计划在科学和社会管理方面都具有重要意义。然而,为了确保这些计划的有效性和可持续性,需要进一步加强数据标准化、跨区域合作以及技术创新。同时,管理者和科学家还需要根据具体的研究目标和资源状况,选择最适合的监测方法和计划类型。只有这样,才能在最大程度上发挥水母监测计划的作用,为海洋生态保护和可持续利用提供科学依据。
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