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为解决南极斯科舍海及南极半岛附近鱼类物种组成和分布数据稀缺、幼体难识别等问题,研究人员于 2019 年南半球夏季开展鱼类 bycatch 组成与分布研究,鉴定出 56 种鱼类,其数据为生态评估和渔业管理提供基线。
在地球的南端,那片被冰雪覆盖又充满神秘的南大洋,正经历着快速的环境变迁。斯科舍海与南极半岛附近海域,在二十世纪后半叶已成为全球气候变暖的 “前沿阵地”。与此同时,自 20 世纪 70 年代开启的南极磷虾(Euphausia superba)商业捕捞活动,在过去三十年里主要集中于斯科舍海区域,使用中层浮游獭拖网在 0–200 米水深作业。虽然南极磷虾渔业的幼鱼兼捕率相对全球其他拖网渔业较低,但早期生活阶段鱼类的脆弱时期和丰富区域的知识,对于渔业的空间分布管理至关重要,尤其是在环境条件变化或渔业发展时。然而,该区域鱼类物种组成和分布的评估数据稀缺,且多为小范围收集,部分数据可能已过时。此外,小型且常透明的鱼类早期幼体难以通过视觉检测,部分物种幼体阶段的关键分类特征缺乏充分描述,鉴定难度大,亟需改进鉴定工具。
为填补这些知识空白,挪威卑尔根海洋研究所(Institute of Marine Research)的研究人员在 2018–19 年南半球夏季,开展了一项大规模的声学和拖网联合调查,旨在评估南大西洋西南部斯科舍海区域的磷虾丰度,同时重点分析该区域鱼类兼捕的组成和分布。相关研究成果发表在《Scientific Data》上,为南极海域鱼类生态研究和渔业管理提供了重要的基础数据。
研究人员使用两艘船只 ——RV Kronprins Haakon 和 FV Cabo de Hornos,在斯科舍海区域的声学断面沿线共进行了 135 个拖网站位的采样。主要采用两种拖网工具:一种是细网眼的浮游生物拖网(“Macroplankton trawl”),用于 0–200 米水深层采样,共进行 127 次拖网;另一种是网眼较粗、尺寸较大的浮游拖网(“Harstad trawl”),用于 0–1000 米水深层采样,仅在 RV Kronprins Haakon 上进行了 8 次拖网。采样过程中,使用 CTD 传感器获取水柱上层的海洋学数据,并通过 GPS 记录拖网的位置和轨迹。对于采集到的鱼类样本,通过传统的形态学鉴定和分子鉴定方法(线粒体细胞色素 c 氧化酶亚基 I(COI)基因条形码)进行物种识别, voucher 标本存放于卑尔根大学博物馆(ZMUB),COI 序列上传至 GenBank。
研究结果
鱼类物种组成与优势类群
通过分析,研究人员共鉴定出 56 种鱼类分类单元。在整个研究区域,无论是数量还是捕捞重量,占主导地位的类群是两种灯笼鱼科(Myctophidae)物种 —— 南极电灯鱼(Electrona antarctica)和布氏裸胸灯笼鱼(Gymnoscopelus braueri),以及深海胡瓜鱼属(Bathylagus,Bathylagidae)。这些优势物种在斯科舍海的生态系统中可能扮演着关键角色,其分布和数量变化对上层食物链和整个海洋生态系统的结构和功能具有重要影响。
数据资源与工具开发
研究提供了详细的地理分布数据、每个分类单元和站位的总重量、长度以及性别信息(部分物种)。同时,作为补充信息,还展示了所有分类单元(包括成体和幼体,如有)的带分类特征注释的照片、优势物种的分布地图和长度直方图。这些带注释的图像有助于开发更完整和更新的野外指南,用于未来研究中成年和幼体鱼类的鉴定。此外,数据集还包含两个逗号分隔文件,提交至 PANGAEA,其中包含站位数据、捕捞信息、样本 ID、保存方法、重量、计数、长度测量等详细信息,两个文件通过序列号和样本 ID 链接。
技术验证与数据质量
数据从采集、海上和陆上实验室分析到存储在本地数据存储库,均经过了严格的质量控制和验证。分类学数据由经验丰富的鱼类分类学家或在其直接监督下使用适当文献进行处理,科学名称和分类学对照 Eschmeyer 的鱼类目录和 WoRMS 进行检查,以确保分类学一致性。对于 FV Cabo de Hornos 采集的生物材料,由训练有素的浮游动物人员进行分类学鉴定,并在船上对所有鱼类标本进行拍照,固定部分或个体标本带回陆上实验室进行验证,确保了数据的准确性和可靠性。
研究结论与意义
本研究首次在大地理范围内(从南极半岛到南乔治亚岛北部)对鱼类兼捕的组成和分布进行了评估,提供了斯科舍海区域鱼类物种多样性的全面数据。研究结果不仅填补了该区域鱼类物种组成和分布数据的空白,还为未来的比较研究和评估提供了重要的基线数据,有助于预测未来变化,理解环境变化和捕鱼活动的潜在影响。
带注释的图像和详细的分类学描述构成了高分辨率和全面的 “百科全书”,将促进未来鱼类群落评估和种间关系研究,减少未来类似分类学评估工作的不确定性。此外,研究中使用的分子鉴定方法和数据资源(如 GenBank 中的 COI 序列)为鱼类分类学和生态学研究提供了重要的工具和参考。
在全球气候变化和南极渔业可持续发展的背景下,该研究为南极海洋生态系统的保护和管理提供了科学依据,有助于 CCAMLR 等管理机构制定更合理的渔业政策,平衡资源开发与生态保护的关系,确保南极海域的生态安全和生物多样性可持续性。