圣劳伦斯湾南部海洋生态系统拖网可捕生物量的持续丧失与群落结构变迁研究

加拿大研究人员通过51年(1971-2021)渔业独立调查数据，揭示了圣劳伦斯湾南部(sGSL)海洋生态系统中拖网可捕生物量显著下降及群落结构变迁。研究发现1990年代初期因过度捕捞导致关键掠食性鱼类崩溃后，系统出现净生物量损失且缺乏补偿性恢复，为全球海洋生态系统管理提供了重要案例。

　　

圣劳伦斯湾南部海域作为北美重要的半封闭浅海生态系统，长期面临商业捕捞与气候变化的双重压力。过去半个世纪里，该区域经历了标志性物种如大西洋鳕鱼(Gadus morhua)的崩溃事件，但整体生态系统的响应机制尚未被系统评估。这种认知缺口使得管理者难以制定有效的恢复策略，特别是在面对气候变化加剧和顶级捕食者（如灰色海豹）种群扩张的新挑战时。

加拿大渔业与海洋部(DFO)的研究团队基于51年标准化底拖网调查数据（覆盖70,091 km²的6440个采样点），首次全面量化了sGSL生态系统拖网可捕生物量的长期变化规律。通过分层随机采样设计和时间序列标准化处理，研究人员克服了调查船舶与渔具变更带来的数据可比性问题。研究揭示：1990年代初期的渔业崩溃事件导致系统总生物量从284 kg/网次（1974-1991年）骤降至110 kg/网次（近年最低值62 kg/网次），且30年来未出现预期的小型鱼类补偿性增长。群落结构分析显示，大西洋鳕的相对生物量从51%降至7%，而美国龙虾(Homarus americanus)从不足1%跃升至40 kg/网次，标志着生态系统从底栖鱼类主导转向无脊椎动物优势的新稳态。

关键技术方法包括：1) 采用分层随机设计的标准化底拖网调查采集122个鱼类/甲壳类类群数据；2) 使用CONISS算法和去趋势对应分析(DCA)识别群落结构变迁节点；3) 建立生物量波动指数量化各类群相对丰度变化；4) 通过断棍模型(broken-stick model)划分生态体制转换时期。

分组生物量与丰度指数
数据显示商业鱼类（21个物种）生物量占比从87%骤降至44%，其中底栖鱼类如美洲鲽(Hippoglossoides platessoides)从262 kg/网次降至56 kg/网次。与之相反，非商业小型鱼类丰度从42尾/网次增至467尾/网次，反映个体小型化趋势。

相对生物量指数
CONISS算法将51年划分为两个生态体制：1971-1990年的稳定期（大西洋鳕占51%）和1990-2021年的高变动期。后期出现红鱼(Sebastes spp.)和虾类等12%的生物量补偿，但无法抵消顶级捕食者丧失带来的净损失。

生物量波动指数
84个类群的热图分析证实：1980年代生物量峰值物种（如白长鳍鳕Urophycis tenuis）与2000年后优势种（如窗鲽Scophthalmus aquosus）存在明显生态位替代，但后者的能量贡献仅相当于前者的31%。

讨论部分强调，该研究首次在北大西洋区域记录到持续30年的净生物量损失现象，不同于其他海域常见的"小型鱼类补偿"模式。灰色海豹(Halichoerus grypus)种群扩张导致的捕食压力（使大西洋鳕自然死亡率达0.4-0.6）与气候驱动的暖化效应（水温上升2.3℃）共同构成恢复障碍。发表在《Communications Biology》的这项研究，为实施基于生态系统的渔业管理(EBFM)提供了关键基线，其方法论框架可推广至全球73个类似长期监测系统。研究团队特别指出，当前龙虾产业的繁荣可能掩盖生态系统退化风险，未来需重点关注气候变暖与生物相互作用(cascading effects)的协同影响。