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为探究海山底栖生物群落对禁渔的响应,研究人员以新西兰 Morgue 海山为对象,分析 2001 - 2020 年海底影像。发现群落结构有早期恢复迹象,功能恢复不明显,部分珊瑚有再生和幼体招募现象。这为海山渔业管理提供重要依据。
在神秘深邃的海洋世界里,海山(undersea hills or mountains)犹如一座座海底的 “山峰”,承载着独特而脆弱的生态系统。然而,底拖网捕捞(Bottom trawling)这一人类活动,却如同一场 “生态灾难”,严重破坏着海山的海底环境。那些栖息在海山上的底栖生物群落,尤其是由长寿、固着的表生动物(如冷水珊瑚)主导的群落,在底拖网的肆虐下,遭受着灭顶之灾。它们极易被渔具损坏或移除,曾经生机勃勃的海底世界变得满目疮痍。
此前的研究推测,海山底栖生物群落从底拖网捕捞的影响中恢复可能需要几十年甚至几个世纪。而且,恢复过程可能是零散的,由幸存的残余种群重新定居。但这些都只是假设,海山群落恢复的真实情况究竟如何,一直是科学界亟待解开的谜团。为了深入了解这一问题,来自国外研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员将目光聚焦在新西兰专属经济区内的 Morgue 海山。这座海山在 20 世纪 90 年代曾被大量捕捞,直到 2001 年被划定为海山封闭区(SCA),禁止底拖网捕捞。研究人员收集了 2001 年、2005 年、2009 年、2015 年和 2020 年使用拖曳式水下相机拍摄的海底影像,通过分析这些影像,试图揭示 Morgue 海山巨型底栖生物群落结构和功能在禁渔后的变化。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,通过拖曳式水下相机在不同年份对海山进行多次成像调查,获取了大量的海底影像资料。然后,对这些影像进行筛选和分析,利用在线图像注释工具 BIIGLE 2.0 对可见的巨型底栖动物进行手动计数,并描述底物组成。此外,还利用主成分分析(PCA)等统计方法对环境变量进行处理,通过非度量多维标度(NMDS)、置换多元方差分析(PERMANOVA)等分析群落结构和功能的变化。
研究结果令人惊喜,也发人深省。在群落结构方面,通过对 2001 - 2020 年数据的分析发现,随着时间推移,群落结构发生了明显变化。NMDS 排序显示,不同年份和区域的样本间多元分散度总体呈下降趋势,表明群落逐渐趋于同质化,这可能是群落恢复的早期迹象。PERMANOVA 分析表明,年份、区域以及两者的交互作用对群落结构均有显著影响。SIMPER 分析进一步指出,Comatulida、Stylasteridae 等多种类群的丰度变化是导致群落结构变化的主要原因。例如,Comatulida 的平均丰度在 2001 - 2006 年有所下降,之后又稳步上升;Stylasteridae 也呈现出类似的趋势。在 2009 - 2020 年的精细分析中发现,群落结构依然存在显著的时间和空间差异,且深度、曲率等环境变量对群落结构影响较大。
群落功能方面,2009 - 2020 年的分析显示,群落功能虽有一定变化,但整体恢复迹象不明显。PERMANOVA 分析表明,年份和区域对群落功能有显著影响,但年份的影响相对较小(R2 = 0.01)。NMDS 排序显示,群落功能在不同年份和区域间存在明显差异,尤其是海山顶部和侧翼的群落功能差异较大。从功能性状组成来看,一些性状在不同年份和区域间有所变化,但整体变化幅度较小。
对于礁体形成的石珊瑚,研究发现两种石珊瑚(Solenosmilia variabilis和Madrepora oculata)的活菌落数量和含有菌落的图像比例在 2009 - 2020 年间有所增加,但M. oculata的礁体面积变化趋势不明显。此外,还观察到S. variabilis的小型菌落,推测可能是近期生长的,这表明石珊瑚可能正在通过碎片再生和幼体招募的方式恢复。
综合研究结果和讨论,此次研究意义重大。它首次详细研究了 Morgue 海山巨型底栖生物群落结构和功能的时空变化,为深入了解海山生态系统对底拖网捕捞的响应提供了重要依据。研究表明,Morgue 海山的巨型底栖生物群落出现了早期恢复迹象,这意味着保护曾经被捕捞的海山对于生物多样性保护具有重要意义,也为海洋生态保护和渔业管理提供了科学指导。然而,研究也指出,群落恢复可能需要很长时间,且存在群落转变为替代稳定状态的可能性。因此,持续的监测和科学的管理对于海山生态系统的恢复和保护至关重要。该研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上,为相关领域的研究开辟了新的道路,也为海洋保护事业点亮了一盏明灯。