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为解决气候变化对海洋物种分布和运动影响的预测问题，研究人员以北太平洋长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）幼鱼为对象，研究其觅食海景和热栖息地变化。结果表明未来变暖影响栖息地，且考虑能量学比仅考虑温度更全面。这对理解海洋生态系统意义重大。
在神秘广袤的海洋世界里，气候变化正悄然改变着海洋生物的生存环境。随着全球气候变暖，海洋温度不断升高，这对那些依赖特定温度和食物资源的海洋生物来说，无疑是一场巨大的挑战。以往，人们常用统计物种分布模型来预测海洋生物的分布变化，但这些模型存在不少问题。比如，在全新的环境条件下，纯相关性模型可能会失效，而且它们往往忽略了驱动物种栖息地利用的关键机制过程。对于像长鳍金枪鱼（Thunnus alalunga）这样高度洄游的顶级捕食者，它们的迁徙行为复杂，传统模型很难准确预测其在气候变化下的栖息地变化。长鳍金枪鱼在全球商业和休闲渔业中占据重要地位，其在北太平洋的幼鱼会进行季节性长距离迁徙，然而人们对它们受气候变化影响的脆弱性却知之甚少。因此，深入研究气候变化对长鳍金枪鱼觅食海景和热栖息地的影响迫在眉睫。
来自美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校、美国国家海洋和大气管理局西南渔业科学中心等多个机构的研究人员开展了此项研究。他们的研究成果发表在《Movement Ecology》上。这项研究意义非凡，它不仅能帮助我们更深入地了解长鳍金枪鱼在气候变化下的生存状况，还为预测其他高度洄游海洋动物的栖息地变化提供了重要参考，对海洋生态系统的保护和管理具有重要的指导价值。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，他们构建了基于广义相加模型（GAMs）的框架，将实验室测量数据、野外观测数据和环境预测因子相结合，以此来理解长鳍金枪鱼的能量得失机制及其与海洋条件的联系。其次，利用地球系统模型的预测数据，量化历史时期（1971 - 2000 年）和未来时期（2071 - 2100 年）长鳍金枪鱼热栖息地和觅食栖息地的变化。此外，通过分析存档标记的长鳍金枪鱼数据，获取其深度分布、代谢运动成本、摄食热增量和能量摄入等信息。
长鳍金枪鱼的季节性迁徙与能量收支
研究人员通过分析存档标记的长鳍金枪鱼数据，发现它们在北太平洋有着广泛的季节性迁徙行为，能从加利福尼亚洋流生态系统迁徙到黑潮流域，行程达数千公里。夏季时，它们大多集中在北美西海岸；秋季部分个体会向近海移动，在北太平洋中部度过冬季和春季，随后又向东返回加利福尼亚洋流系统。研究还估算出长鳍金枪鱼日均消耗能量，春季和夏季的能量摄入较高，而秋季和冬季相对较低。考虑运动代谢成本后，其每日 kJ 平衡大多大于 0，春季的 kJ 平衡中值最高，秋季最低。
未来能量海景变化对长鳍金枪鱼的影响
研究人员计算了三条标记时间较长的长鳍金枪鱼在历史和未来时期每日位置的 kJ 平衡变化。结果显示，如果这些鱼在两个时期遵循相同路线，环境条件的变化会使它们在北部过渡区和北加利福尼亚洋流区域的 kJ 平衡相对升高，而在北太平洋南部约 35°N 以南的近海区域，能量条件会变得不太有利。不过，在每条鱼的标记期间，其每日平均 kJ 平衡变化并不显著。
将模型框架应用于整个北太平洋后发现，历史时期预测的 kJ 平衡存在明显季节性变化，春季和夏季在北美西海岸和北太平洋中西部最高，与个体标记鱼的预测结果一致；冬季和秋季在 160°W 至 140°W 之间最低。未来预测的 kJ 平衡在冬季和秋季与历史时期相似，但夏季因热栖息地的移动而有明显差异。随着海表温度（SST）升高，理想的夏季栖息地向北移动到阿拉斯加湾和白令海，这使得具有高 kJ 平衡潜力的亚北极地区可利用性增加。
热栖息地与能量栖息地变化的比较
未来变暖导致北太平洋长鳍金枪鱼适宜热栖息地在所有季节总体减少，尽管不同地球系统模型的预测存在差异，但都显示未来热栖息地范围缩小。然而，在适宜热栖息地内，秋季的日均 kJ 平衡预计会下降，春季和夏季则会上升。不同地球系统模型对 kJ 平衡变化方向的预测存在分歧，这部分是由于各模型预测的环境场空间差异所致。
模型框架中的误差来源分析
研究人员通过重新运行模型框架，发现地球系统模型的选择是未来变化预测中最大的不确定性来源。尽管每个 GAM 也带来了相当大的不确定性，但不同地球系统模型间的差异对预测结果影响更大。在某些区域，各地球系统模型预测的不确定性也很显著。不过，在长鳍金枪鱼适宜温度范围的南部，冬季、春季和秋季 kJ 平衡下降，以及北部除秋季外 kJ 平衡上升的趋势相对稳定。
综合来看，研究表明长鳍金枪鱼会在适宜热栖息地内进行长距离移动，以在北太平洋季节性高产生态系统中觅食。未来气候变化可能导致亚热带适宜热栖息地丧失，但夏季亚北极地区的可进入性增加，且沿海生态系统未来可能更具能量优势，而北太平洋近海则相反。研究还指出，地球系统模型间的差异是研究框架中不确定性的最大来源，这凸显了在气候变化影响研究中使用多模型集合的重要性。同时，该研究明确了在评估气候变化对海洋生态系统影响时，不能仅考虑温度，能量学因素同样关键。未来还需进一步研究高度洄游动物如何利用运动行为优化能量获取，以及气候变化对觅食海景和能量权衡的影响。
