船舶到港与幼虫繁殖的季节同步性对生物污损入侵风险的影响机制研究

这篇综述通过新西兰案例研究，揭示了船舶交通（TWSA）与海洋非本土物种（NIS）繁殖周期的季节性同步性如何影响生物污损入侵风险。研究发现，国内船舶到港呈现显著的春夏季高峰（86%港口存在季节性），而国际航线则保持稳定流量；这种模式为春夏繁殖物种（如Undaria pinnatifida）创造了更多入侵机会，同时可能限制秋冬繁殖类群（如Asterias amurensis）的扩散。研究强调了将季节动态纳入船舶介导入侵模型的重要性，为优化生物安全监测（如eDNA技术）和靶向管理提供了科学依据。

　　

引言

季节变化深刻影响着生态与人类系统的交互。地球温度、光周期和洋流的周期性波动驱动着碳循环、初级生产等生态过程，同时塑造着农业、贸易等人类活动。在海洋入侵生态学领域，船舶生物污损（biofouling）作为非本土物种（NIS）传播的主要途径，其入侵成功率可能高度依赖船舶到港与生物繁殖的季节同步性。然而，这种时空匹配机制的研究长期被忽视。本文以新西兰为研究对象，首次系统分析了商业航运流量（以总润湿表面积TWSA为指标）的季节模式及其与NIS幼虫释放期的耦合关系。

方法

研究整合了2016-2019年新西兰58个港口的船舶自动识别系统（AIS）数据，计算每日到港船舶的TWSA（m²
）作为生物污损传播压力的代理指标。通过Kruskal-Wallis检验和变异系数（CV）分析港口流量的季节差异，并将结果与四类典型NIS（春季产卵型、春夏延续型、冬季产卵型和全年繁殖型）的繁殖期进行匹配。案例物种包括已入侵新西兰的亚洲梭子蟹（Charybdis japonica）和潜在入侵者北太平洋海星（Asterias amurensis）。

结果

数据显示，35个港口（60%）存在显著季节性流量波动，其中86%的TWSA通过季节性港口输入。国内航运呈现强烈春夏季高峰（如米尔福德港夏季TWSA为冬季的30倍），而国际航线流量全年稳定（仅20%港口显示中度季节性）。这种差异导致：

1. 同步性增强风险：如蒂马鲁港（Timaru）国际船舶流量与裙带菜（Undaria pinnatifida）春季繁殖期高度重合；
2. 异步性限制扩散：冬季繁殖的A. amurensis因皮克顿港（Picton）流量低谷而难以建立种群；
3. 经济驱动模式：旅游型港口（如湾群岛）夏季流量激增，而水产养殖港（如哈夫洛克）则在冬季活跃。

讨论

研究揭示了季节同步性作为"风险窗口"的生态意义：春夏季繁殖的NIS（如Didemnum vexillum）可借助国内航运网络快速扩散，而秋冬繁殖类群则被异步性天然抑制。该发现对入侵管理具有三重启示：

1. 监测优化：在同步高峰期（如夏季）加强eDNA检测；
2. 模型升级：需整合多阶段季节变量（如幼虫附着期与港口停留时间）；
3. 气候应对：变暖可能导致繁殖期偏移，打破现有防控平衡。

展望

未来研究应结合实证数据（如船舶生物污损采样）验证理论模型，并探索娱乐船舶等补充途径的影响。正如流行病学中"宿主-载体-病原体"季节互作理论，海洋入侵生态学亟需建立时空动态框架，以应对气候变化与全球化贸易的双重挑战。