多源数据融合建模揭示加拿大东部-西格陵兰弓头鲸种群动态及其管理启示

本研究针对加拿大东部-西格陵兰(EC-WG)弓头鲸因商业捕鲸濒危后种群恢复评估难题，结合卫星追踪数据构建布朗桥运动模型(BBMM)和贝叶斯种群生产模型，首次量化1915-2022年种群动态，预测未来10年不同捕捞强度下的衰退风险。结果显示2022年种群达8147头(95%CI 6152-10825)，但已越过最大生产力拐点，年捕30头时种群衰退概率达31%，为北极鲸类保护与可持续利用提供关键科学依据。

　　

北极生态系统正经历前所未有的气候变化，其中弓头鲸(Balaena mysticetus)作为唯一全年栖息北极的须鲸，其生存状况是评估北极生态健康的重要指标。加拿大东部-西格陵兰(EC-WG)种群在1530-1915年间因商业捕鲸濒临灭绝，虽1915年后禁捕，但种群恢复轨迹始终存在三大科学盲区：一是传统航空调查难以覆盖其17.9万平方公里栖息范围；二是历史种群基数缺乏可靠估算；三是气候变化下环境承载力(K)变化不明。这些认知缺口严重制约着当前年均3头的因纽特人自给性捕捞配额制定。

为破解这些难题，由加拿大渔业与海洋部等机构组成的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表创新性研究。团队整合145头卫星标记个体的移动数据(2005-2019)、3次航空调查(1981/2002/2013)和2次遗传标记重捕(2013-2017)数据，首次构建时空多尺度分析框架。通过布朗桥运动模型(Brownian Bridge Movement Model, BBMM)量化栖息地利用概率，结合准泊松回归外推未调查区域丰度；进而建立贝叶斯种群生产模型，重现1915-2022年种群动态并预测未来十年四种捕捞情景(0/10/20/30头/年)下的衰退风险。

关键技术方法包括：1) 基于卫星追踪数据的BBMM空间建模；2) 航空调查分层区域的准泊松回归外推；3) 整合历史捕捞数据的贝叶斯状态空间模型；4) 蒙特卡洛马尔可夫链(MCMC)参数估计。样本来源于加拿大北极和格陵兰西部海域的卫星标记个体(n=145)及3次航空调查覆盖区域。

【栖息地利用与丰度外推】
研究团队首先通过BBMM分析揭示：1981年3月调查仅覆盖32%高利用区域，而2013年8月调查覆盖率达77%。利用准泊松回归建立栖息地利用概率与丰度的关系(y = exp(6.203 + 2.363×10^?4
x))，将1981/2002/2013年调查估计分别提升87%/23%/18%，其中1981年估计从1549头修正至2898头，显著改善早期数据低估问题。

【种群动态重建】
贝叶斯模型显示：1915年初始种群仅817头(95%CI 225-4194)，2022年达8147头(95%CI 6152-10825)，接近80%环境承载力(K=10183头)。密度依赖参数θ=2.59表明最大净生产力水平(MNPL)出现在61%K处，种群增长已明显放缓。值得注意的是，最大增长率R_max
=2.8%低于同类鲸种4-7%的预期，可能反映生殖延迟或气候变化导致的生态压力。

【未来风险预测】
十年预测显示：即使零捕捞仍有12%衰退概率，反映种群接近K的自然减速；年捕10/20/30头时衰退概率升至18%/25%/31%。所有情景均低于加拿大渔业预警框架定义的50%高风险阈值，但模型揭示气候变化可能导致K值较历史估计(18500头)下降45%，未来需持续监测栖息地变化。

这项研究开创性地将运动生态学与种群动力学模型结合，首次量化EC-WG弓头鲸百年恢复史。其方法论创新为数据稀缺物种的保护评估提供范式：1) BBMM解决大范围栖息地采样偏差；2) 多源数据融合提升历史趋势重建精度；3) 风险预测框架平衡保护与土著权益。研究发现种群已进入低增长阶段，未来管理需重点关注气候变化对K值的影响，建议建立动态配额调整机制。研究结果直接支持加拿大濒危物种委员会(COSEWIC)将该种群从"特别关注"降级的科学评估，同时为北极鲸类应对气候变化的适应性管理奠定理论基础。