渤海湾底栖生境首张综合图谱:多特征分类框架助力海洋生态系统管理

【字体: 时间:2025年05月24日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决渤海湾底栖生境系统性数据缺失问题,中国研究人员通过整合地形、底质和生物群落数据,首次构建了包含20类生境的综合图谱。研究采用"自上而下"(声呐遥感)与"自下而上"(原位采样)相结合的方法,揭示了牡蛎礁(Crassostrea gigas Communities)与盐沼植被(Spartina/Tamarix Communities)等关键生态系统的空间分布,为海洋保护区和渔业资源管理提供科学依据。成果发表于《Scientific Reports》,填补了中国近海底栖生境制图空白。

  

海洋底栖生境如同地球的"海底皮肤",承载着物质循环和生物多样性的关键功能。然而全球仅有5-10%的海床达到陆地测绘精度,这种"蓝色盲区"严重制约海洋管理。渤海湾作为我国重要渔场和生态屏障,长期面临底栖数据碎片化问题——既有研究多聚焦单一生物群落,缺乏整合地质、水文和生物因子的系统性框架。这种状况导致管理部门难以识别保护优先区或评估填海工程影响,亟需一套科学的生境分类方案。

国家海洋信息中心的研究团队在《Scientific Reports》发表突破性成果,首次绘制了渤海湾20类底栖生境的综合图谱。研究创新性地融合多源数据:利用2020年国土调查海岸线划定潮间带(littoral zone),基于MODIS L3数据确定透光层深度(1%表面辐照度)划分浅海光合带(infralittoral zone),结合国家专项调查的215个底栖采样站数据,通过PRIMER 6进行群落聚类分析(SIMPROF/SIMPER)。生境适宜性采用Tappin生态位模型,以温度、溶解氧等5个环境变量的均值±标准差作为阈值,最终生成11,000平方公里的生境分布图。

生态特征与空间分布
渤海湾呈现典型的"三带"格局:潮间带(占21%)以泥质底为主(94%),孕育了光滑篮蛤(Potamocorbula laevis)等耐污物种;浅海光合带(60%)包含经济种菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)群落;深水无光带(circalittoral zone)因样本不足尚待探索。值得注意的是,西北部发现的牡蛎礁(Crassostrea gigas Communities on infralittoral biogenic substrate)和盐沼植被(Suaeda Communities)表明生态修复成效,而曹妃甸周边6.42%的海域已被人造底质覆盖。

不确定性分析
4公里分辨率的MODIS数据可能模糊透光层边界,且底质分类依赖1997-2020年的历史沉积数据。模型显示适宜生境范围较实际分布偏大,团队通过校准采样点数据(图5)将误差降低——例如Lineidae群落模型预测面积是实测的3倍,最终仅保留80%适宜度且存在实测记录的区域。

管理应用价值
该图谱首次量化了关键生态系统的空间格局:牡蛎礁(0.02%面积)和盐沼(0.11%)虽小但生态功能显著,建议纳入海洋保护区核心区;而占14.29%的浅海泥质区(Lineidae-Nopherus ambigua Communities)因耐扰动特性,可划为适度开发区。研究还发现西部数据空白区(图1),为未来监测指明方向。

这项研究建立了中国首个融合CMECS(Coastal and Marine Ecological Classification Standard)框架的底栖分类体系,其创新性体现在三方面:一是整合国家专项调查与遥感大数据,突破传统方法的尺度局限;二是通过生态位模型将分散的生物-环境数据空间化;三是提出"保护优先序"叠加规则,协调生态保护与资源开发需求。团队建议后续引入MaxEnt等机器学习算法,并增加ROV(遥控潜水器)影像验证,以提升礁石等三维生境的制图精度。这项成果不仅为渤海湾蓝碳核算奠定基础,更为我国践行海洋生态系统管理(EBM)提供了范式。

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