欧洲绿蟹丰度影响因素研究：温度、栖息地与鳕鱼捕食的交互效应

推荐 为解决欧洲绿蟹（Carcinus maenas）入侵对沿海生态系统造成的破坏问题，研究人员开展了关于其丰度影响因素的研究。通过水下摄像机等方法，研究了温度、栖息地和鳕鱼（Gadus morhua）丰度对其的影响。结果表明温度、栖息地和鳕鱼捕食是关键因素，对保护海洋生态有重要意义。

　　

论文解读
在当今全球生态环境面临诸多挑战的大背景下，海洋生态系统的稳定与否至关重要。欧洲绿蟹（Carcinus maenas），这一原产于欧洲和北非的物种，如今已入侵到除南极洲外的各大洲，凭借其强大的适应能力和对多种环境的耐受性，在全球范围内迅速扩散。它被列为全球最具危害性的100种入侵物种之一，对沿海生态系统造成了严重的破坏。欧洲绿蟹具有杂食性的特点，其食物来源广泛，从双壳类贝类到海草，甚至包括同类螃蟹，这使得它在与其他生物竞争资源时具有显著优势。这种过度捕食行为导致许多重要的海洋栖息地，如贻贝礁和鳗草床遭到严重破坏。而这些复杂的栖息地对于众多鱼类和无脊椎动物来说至关重要，它们不仅是这些生物的觅食场所，更是幼鱼的庇护所。例如，大西洋鳕鱼（Gadus morhua）依赖鳗草床作为觅食和躲避白天捕食者的幼鱼避难所。然而，随着欧洲绿蟹的大量繁殖，这些栖息地正面临着前所未有的威胁，进而影响到整个海洋生态系统的平衡和生物多样性。

为了深入了解欧洲绿蟹丰度的影响因素，丹麦南日德兰大学（University of Southern Denmark）的研究人员开展了一项重要研究。他们利用高分辨率监测数据和先进的统计建模方法，对波罗的海四个沿海栖息地（恢复的巨石礁、恢复的卵石礁、自然卵石礁和沙质海底）中的欧洲绿蟹进行了长达五年的调查。研究人员通过部署水下摄像机，收集了大量关于欧洲绿蟹和鳕鱼丰度、鳗草覆盖度以及能见度的数据。经过深入分析，研究揭示了多个关键因素对欧洲绿蟹丰度的影响。

研究发现，欧洲绿蟹在不同栖息地的分布存在显著差异。恢复的巨石礁和沙质海底是欧洲绿蟹偏好的栖息地，而自然和恢复的卵石礁上其丰度较低。这种偏好可能与不同栖息地提供的食物资源、隐蔽场所以及水流条件等因素有关。例如，巨石礁复杂的结构为欧洲绿蟹提供了更多的藏身之处和捕食机会，而沙质海底相对较为开阔，可能有利于欧洲绿蟹的活动和觅食。

温度也是影响欧洲绿蟹丰度的重要因素之一。研究结果表明，在12.5°C - 16.6°C的温度范围内，欧洲绿蟹的丰度达到峰值，并且在更高温度下仍能保持较高水平。这表明欧洲绿蟹对温度具有较宽的适应范围，能够在一定程度的气候变化下生存和繁衍。然而，过高的温度可能会对其生理机能产生负面影响，进而限制其种群增长。

此外，鳕鱼的丰度与欧洲绿蟹的丰度呈负相关关系。当鳕鱼数量较多时，欧洲绿蟹的数量会相应减少。这种关系可能是由于鳕鱼对欧洲绿蟹的直接捕食作用，以及间接的威慑效应导致欧洲绿蟹活动和觅食行为改变所致。鳕鱼作为欧洲绿蟹的天敌，其数量的减少可能会导致欧洲绿蟹种群失去控制，进一步加剧对沿海生态系统的破坏。

这项研究具有重要的理论和实践意义。从理论层面来看，它深入揭示了生物入侵过程中环境因素与物种相互作用的内在机制，为理解生物入侵的生态后果提供了新的视角。通过量化温度、栖息地和捕食者对欧洲绿蟹丰度的影响，有助于完善入侵生物学理论体系。在实践方面，该研究为海洋生态系统的管理和保护提供了科学依据。针对欧洲绿蟹入侵问题，相关部门可以采取一系列措施来控制其种群数量，如通过重建鳕鱼等关键捕食者的种群，利用生态系统的自我调节功能来抑制欧洲绿蟹的扩张。同时，在海洋栖息地保护和修复工作中，应充分考虑不同栖息地对欧洲绿蟹的适宜性，优先保护和恢复那些能够抵御欧洲绿蟹入侵的栖息地类型。

作者为开展研究用到以下主要关键技术方法：利用水下摄像机（UBRUVS）进行数据收集，将其放置在海底，每次部署后每小時拍摄两分钟，持续约40小时以覆盖整个昼夜周期；采用MaxN方法对视频序列中的欧洲绿蟹和鳕鱼数量进行计数，即每个2分钟视频序列中某一物种在单帧内观察到的最大数量，并选择所有2分钟序列中记录的最大MaxN值作为该次相机部署的丰度估计值，同时舍弃黑暗环境下的视频序列以确保数据准确性；运用随机森林（RF）模型分析数据，将温度、鳗草覆盖度、能见度、鳕鱼MaxN和栖息地等变量作为预测因子，对欧洲绿蟹丰度（MaxN）进行预测，并通过k - 折交叉验证评估模型预测准确性。

研究结果方面，在不同栖息地中，恢复的巨石礁和沙质海底的欧洲绿蟹平均丰度较高，自然和恢复的卵石礁丰度较低。温度与欧洲绿蟹丰度呈正相关，在12.5°C - 16.6°C时达到峰值，之后虽略有下降但在更高温度下仍高于低温时。能见度与欧洲绿蟹丰度呈正相关，而鳗草覆盖度与之呈负相关，但鳗草覆盖度的影响相对较小。鳕鱼丰度与欧洲绿蟹丰度呈负相关，在不同栖息地的响应模式略有差异，但总体上鳕鱼数量越多，欧洲绿蟹数量越少。

研究结论和讨论部分强调了研究的重要意义。欧洲绿蟹丰度受温度、栖息地和鳕鱼捕食等多种因素的综合影响。随着全球气候变暖，温度升高可能会进一步促进欧洲绿蟹的繁殖和扩散，而鳕鱼等关键捕食者数量的减少则会加剧这一问题。这可能导致欧洲绿蟹对沿海生态系统的破坏加剧，影响海洋生物多样性和渔业资源。因此，为了保护海洋生态系统，需要采取综合管理措施，包括重建鳕鱼种群、保护和恢复适宜的栖息地等。同时，该研究也提醒我们在评估生物入侵的影响时，需要考虑多种因素的相互作用，不能仅仅关注单一因素。未来的研究可以进一步深入探讨这些因素之间的复杂关系，以及如何更有效地管理和控制欧洲绿蟹的入侵。此外，研究中所采用的研究方法和模型也可以为其他入侵物种的研究提供参考和借鉴，有助于推动入侵生物学领域的发展。