气候变化驱动下纽芬兰-拉布拉多大陆架生态系统生产力波动的多营养级响应机制

为解决渔业资源管理与气候变化的协同调控难题，Frédéric Cyr团队通过分析70年气候与渔业数据，揭示了纽芬兰-拉布拉多(NL)海域生态系统生产力与北大西洋气候振荡(NAO)的相位同步性。研究发现从初级生产者到食鱼性鱼类的多营养级生物量波动均与区域海洋气候相位显著相关，提出将NLCI气候指数整合至基于生态系统的渔业管理(EBFM)框架，为气候适应性渔业策略提供科学依据。

　　

在北大西洋西北部的纽芬兰-拉布拉多(NL)海域，曾支撑全球最大鳕鱼渔业的生态系统在1990年代突然崩溃，引发持续三十余年的资源枯竭。这一生态灾难背后，隐藏着气候变化与过度捕捞的双重压力。传统渔业管理往往忽视环境波动对资源生产力的影响，导致在气候寒冷期仍维持高捕捞强度，加剧了种群衰退。面对这一科学难题，加拿大渔业与海洋部(DFO)的Frédéric Cyr团队展开了一项跨越70年的生态系统诊断研究。

研究团队创新性地构建了纽芬兰-拉布拉多气候指数(NLCI)，整合了冬季北大西洋振荡(NAO)指数、海冰范围、冰山数量等10项环境指标。通过分析1951-2021年的气候相位变化，结合浮游植物初级生产量、关键桡足类(Calanus finmarchicus)密度、毛鳞鱼生物量声学调查等多营养级数据，建立了气候-生态系统响应的完整证据链。研究还采用状态空间多物种剩余生产模型，量化了气候相位对底层鱼类生物量变化的贡献率。

西北大西洋气候特征
NLCI指数成功识别出9个显著的气候相位，其中1951-1971年的持续暖相位与1960年代创纪录的鳕鱼捕捞量高度吻合。海平面气压(SLP)分析显示，暖相位对应北极负气压异常，导致拉布拉多寒流减弱；而1982-1998年冷相位期间，增强的西风带输送大量北极冷水团，伴随毛鳞鱼种群崩溃和鳕鱼产卵失败。

生态系统生产力波动
初级生产量在暖相位较基准期(1993-2020)平均提升18%，关键饵料生物C. finmarchicus密度增加23%。多物种底拖网调查显示，暖相位期间鱼类总生物量密度斜率显著为正(3.4 kt/km²
/yr)，而冷相位则为负值(-2.1 kt/km²
/yr)。剩余生产模型证实，气候驱动的生物量变化可解释鳕鱼资源波动35%的方差。

讨论与启示
该研究首次系统论证了NL海域存在"生产力相位"现象——暖相位通过三重机制提升生态系统功能：1)提前浮游植物春季水华；2)优化C. finmarchicus滞育期与水华的匹配度；3)减弱亚极地环流促进次级生产滞留。这一发现为解释北大西洋鳕鱼种群同步崩溃提供了新视角，也揭示了2014-2017年冷相位阻碍资源恢复的内在机制。

研究建议将NLCI纳入渔业管理策略评估(MSE)，在低生产力相位采用保守捕捞策略(F_eco
)，高生产力相位则可适度提高生态系统总可捕量。正如秘鲁因厄尔尼诺(ENSO)暂停鳀鱼捕捞的实践所示，气候适应性管理能有效平衡资源保护与社会经济需求。该成果为全球类似海域实施基于生态系统的渔业管理(EBFM)提供了范式转移的科学基础。