多尺度栖息地模型揭示东北大西洋港湾鼠海豚分布收缩及其生态警示意义

本研究针对东北大西洋生态系统剧变背景下港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）分布监测难题，通过2015-2023年多季节航空调查数据，采用多尺度GAM模型（Generalized Additive Model）分析发现：海表温度（SST）上升导致其出现概率下降，分布范围向爱尔兰海收缩。该成果为气候变化下海洋哺乳动物保护提供关键科学依据，发表于《Marine Environmental Research》。

　　

随着全球气候变化加剧，东北大西洋正经历前所未有的生态剧变——栖息地退化、食物网重构和物种流失形成"生态政权更替"（ecological regime shift）。这片海域的顶级捕食者港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）作为欧盟栖息地指令附录II/IV的保护物种，其种群动态被视为海洋生态健康的"晴雨表"。然而近年多项研究警示：爱尔兰经济专属区（EEZ）内该物种密度骤降超50%，特别保护区的目击率持续走低，且搁浅个体中营养不良比例攀升。这些异常现象究竟反映种群崩溃还是分布转移？驱动其空间格局变化的环境机制是什么？爱尔兰国立大学的研究团队通过创新性多尺度栖息地建模，揭开了这一生态谜题。

研究团队整合2015-2023年4个夏季和3个冬季的航空调查数据（覆盖67,651 km航线），采用薄板回归样条（thin plate regression splines）构建广义加性模型（GAM）。独创性地测试6种海洋变量（SST、叶绿素a等）在5/20/40 km空间尺度和日/月/调查期时间尺度的组合效应。通过危险率模型（hazard rate model）校正探测偏差后，将4×4 km网格内的目击数据转化为二元存在-缺失响应变量，最终筛选出最具解释力的环境因子组合。

3.1 探测函数建模
基于424次目击记录（含594头个体）的探测函数分析显示，188米有效条带宽度能最优捕捉观测条件影响。冬季目击率显著低于夏季（88 vs 299个阳性网格），且2016年后各季节目击量同步下降，暗示种群收缩而非季节性迁移。

3.2 栖息地建模
关键发现1：环境驱动——夏季模型中，20 km日尺度海表温度（SST20d）和调查期海面高度（SSH20p）最具预测力。当SST>15°C时出现概率骤降，而0.4-0.55 m的SSH区间形成最优栖息窗口。冬季则凸显20 km月尺度SST偏离值（SSTDev20m）与日尺度叶绿素a（CHLA20d）的协同效应。

关键发现2：空间收缩——预测分布图揭示2016年后显著变化：夏季核心区从爱尔兰南部海岸退缩至爱尔兰海（ strata 5），冬季则呈现西南海岸热点消失。值得注意的是，标准误差<0.3的稳健预测表明这种收缩具有统计学显著性。

4.1 生态机制解析
研究者提出"温度-营养级联"假说：升温直接改变猎物（如大西洋鳕Gadus morhua）分布，而叶绿素a浓度（CHLA）的关联性暗示初级生产力重构的影响。这与北大西洋已观测到的"猎物丰度下降50%"现象高度吻合，但需进一步开展胃内容物分析验证。

4.2 保护启示
研究警示爱尔兰海正成为"生态陷阱"——这个持续稳定的核心栖息地同时面临渔业兼捕（年751头）、航运噪声等多重压力。作者建议突破静态保护区思路，开发融合遥感、动物遥测的动态管理系统（DSS），并特别关注海上风电建设期间的噪声缓释措施。

这项发表于《Marine Environmental Research》的研究，首次通过多尺度环境变量筛选量化了气候变暖对港湾鼠海豚分布的阈值效应。其方法论创新（时空尺度优化框架）为海洋顶级捕食者研究树立新范式，而揭示的分布收缩趋势为欧盟"绿色新政"实施提供了关键评估基线。随着COP15"30×30"保护目标推进，该成果对平衡海洋可再生能源开发与生态保护具有迫切指导价值。