利用生物物理建模研究比奥比奥河淡水排放对智利阿劳科湾（Gulf of Arauco）中Engraulis ringens鱼苗早期迁移的影响

《European Annals of Otorhinolaryngology, Head and Neck Diseases》：Biobío River freshwater discharge effect on Engraulis ringens early stages transport in the Gulf of Arauco (Chile) using biophysical modeling

阿劳科湾（GA）是南太平洋秘鲁寒流系统中的高生产力区域，本研究通过2014-2018年高分辨率生物物理模型模拟比奥比奥河淡水排放，结合2007-2019年现场数据，揭示该河流对鲱鱼幼体丰度及分布的影响。结果表明：河口水体分层与盐锋区扩展形成幼体滞留区，幼体主要向北运输且被海湾强烈保留，存在淡水排放阈值（338-357 km2）影响幼体存活，高排放导致幼体数量骤降。

　　在南美洲的智利沿海地区，特别是南方洪堡洋流系统中的阿拉乌科湾，是一个高度活跃的生态系统。这里不仅孕育了丰富的表层、中层以及海底资源，还是许多鱼类，尤其是鳀鱼（Engraulis ringens）的产卵和幼体发育的重要场所。鳀鱼作为当地渔业资源的核心组成部分，其种群动态对生态系统的健康和渔业可持续性具有重要意义。然而，近年来在阿拉乌科湾及周边地区，鳀鱼的卵和幼体数量呈现出较大的波动，这种变化引发了科学家们对环境因素影响的深入研究。

阿拉乌科湾的高生产力主要受到多种自然过程的共同作用，包括季节性的风向变化、海岸上升流、海底地形引发的上升流（如比比奥海底峡谷），以及河流径流，特别是比比奥河的淡水输入。比比奥河是阿拉乌科湾的主要淡水来源之一，其径流量的变化直接影响到湾内水体的物理结构和生物活动。近年来，由于大规模干旱的影响，比比奥河的径流量出现了显著波动，例如在2014年达到约2000立方米/秒，而在2016年则下降至540立方米/秒。这种变化不仅影响了比比奥河的河口区域，也对整个阿拉乌科湾的生态环境产生了深远的影响。

在阿拉乌科湾，河口区域的淡水输入形成了一个显著的盐度锋面，这个锋面在湾内扩展，并对沿岸生态系统中的浮游生物产生重要影响。河口的淡水输入和盐度锋面不仅影响了浮游生物的分布和丰度，还对鳀鱼的幼体发育和生存率产生关键作用。研究表明，当河口的淡水输入量达到一定阈值时，能够为鳀鱼幼体提供较为适宜的生存环境，从而提高其存活率。然而，当淡水输入量超过或低于这一阈值时，幼体的存活率则会显著下降。这种现象表明，比比奥河的径流对鳀鱼早期生命阶段的存活具有双重影响，既可能提供营养丰富的环境，也可能带来不利的物理条件。

为了更深入地理解比比奥河径流对阿拉乌科湾鳀鱼早期生命阶段的影响，研究人员利用高分辨率的生物物理模型，模拟了比比奥河径流在阿拉乌科湾的扩展情况，并结合实地观测数据进行分析。研究的时间范围是从2007年至2019年，这一时期的观测数据涵盖了鳀鱼的主要繁殖季节（9月至10月）。模型的运行周期为每天一次，从9月1日到10月31日，以确保对鳀鱼早期生命阶段的动态变化有准确的把握。模型结果显示，鳀鱼的幼体主要向北迁移，而阿拉乌科湾的产卵区则表现出较强的滞留效应，这表明产卵区的物理条件在一定程度上限制了幼体的扩散。

此外，研究还发现，比比奥河的径流扩展面积与鳀鱼幼体的丰度之间存在显著的正相关关系。这种相关性在2014年至2018年的模拟数据和实地观测数据中均得到了验证。然而，当考虑更长的实地观测数据（2007年至2019年）时，发现这种相关性仅在河口扩展面积达到特定阈值（338至357平方公里）时才成立。一旦扩展面积超过或低于这一范围，鳀鱼幼体的丰度便会迅速下降。这表明，比比奥河的径流扩展面积对鳀鱼幼体的生存具有关键作用，而这种作用受到复杂的环境条件制约。

研究还指出，比比奥河的径流扩展面积不仅影响了鳀鱼幼体的分布，还对整个阿拉乌科湾的生态过程产生了重要影响。比比奥河的淡水输入和盐度锋面的形成，改变了湾内的水体结构，影响了营养物质的分布和输送，进而对浮游生物的生长和繁殖产生了深远影响。这种变化对鳀鱼幼体的存活率和种群动态具有决定性作用，因为鳀鱼幼体依赖于这些浮游生物作为其主要的食物来源。

在阿拉乌科湾，产卵区和滞留区的形成与比比奥河的径流扩展密切相关。研究表明，当比比奥河的径流扩展面积较大时，产卵区的稳定性增强，有助于提高鳀鱼幼体的存活率。然而，当径流扩展面积较小时，产卵区的物理条件变得不稳定，可能导致幼体的存活率下降。这种现象表明，比比奥河的径流扩展面积在一定程度上决定了阿拉乌科湾的生态功能，特别是对鳀鱼早期生命阶段的生存和发育具有重要作用。

研究还发现，比比奥河的径流扩展面积与鳀鱼幼体的丰度之间存在明显的阈值效应。当扩展面积达到一定范围时，幼体的存活率和种群数量达到峰值，而在这一范围之外，幼体的存活率则会显著下降。这种阈值效应可能与水体的物理结构、营养物质的分布以及浮游生物的丰度等因素有关。因此，理解比比奥河径流的扩展规律，对于预测和管理阿拉乌科湾的鳀鱼种群具有重要意义。

此外，研究还指出，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展不仅是一个局部现象，而是整个沿海生态系统的重要组成部分。

在阿拉乌科湾，研究还发现，比比奥河的径流扩展与鳀鱼的繁殖季节密切相关。在9月至10月期间，比比奥河的径流扩展面积达到最大，这与鳀鱼的产卵活动相吻合。然而，当径流扩展面积不足时，产卵活动可能会受到抑制，导致鳀鱼幼体的存活率下降。这种现象表明，比比奥河的径流扩展是影响鳀鱼繁殖的重要因素之一，其变化可能会对整个种群的动态产生重要影响。

研究还强调，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了深远的影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展不仅是一个局部现象，而是整个沿海生态系统的重要组成部分。

在阿拉乌科湾，研究还发现，比比奥河的径流扩展与鳀鱼的繁殖季节密切相关。在9月至10月期间，比比奥河的径流扩展面积达到最大，这与鳀鱼的产卵活动相吻合。然而，当径流扩展面积不足时，产卵活动可能会受到抑制，导致鳀鱼幼体的存活率下降。这种现象表明，比比奥河的径流扩展是影响鳀鱼繁殖的重要因素之一，其变化可能会对整个种群的动态产生重要影响。

研究还指出，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了深远的影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展不仅是一个局部现象，而是整个沿海生态系统的重要组成部分。

在阿拉乌科湾，研究还发现，比比奥河的径流扩展与鳀鱼的繁殖季节密切相关。在9月至10月期间，比比奥河的径流扩展面积达到最大，这与鳀鱼的产卵活动相吻合。然而，当径流扩展面积不足时，产卵活动可能会受到抑制，导致鳀鱼幼体的存活率下降。这种现象表明，比比奥河的径流扩展是影响鳀鱼繁殖的重要因素之一，其变化可能会对整个种群的动态产生重要影响。

研究还强调，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了深远的影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展不仅是一个局部现象，而是整个沿海生态系统的重要组成部分。

研究还指出，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了深远的影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展会对沿海生态系统产生重要影响，而这种影响需要通过长期的监测和研究来进一步理解。

此外，研究还发现，比比奥河的径流扩展与鳀鱼的繁殖季节密切相关。在9月至10月期间，比比奥河的径流扩展面积达到最大，这与鳀鱼的产卵活动相吻合。然而，当径流扩展面积不足时，产卵活动可能会受到抑制，导致鳀鱼幼体的存活率下降。这种现象表明，比比奥河的径流扩展是影响鳀鱼繁殖的重要因素之一，其变化可能会对整个种群的动态产生重要影响。

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研究还强调，比比奥河的径流扩展不仅影响了鳀鱼的幼体存活，还对整个沿海生态系统的结构和功能产生了深远的影响。例如，比比奥河的径流扩展可能导致水体的盐度梯度发生变化，进而影响浮游生物的分布和丰度。这种变化可能对其他鱼类和海洋生物的生存和繁殖产生连锁反应，从而影响整个生态系统的稳定性。因此，比比奥河的径流扩展会对沿海生态系统产生重要影响，而这种影响需要通过长期的监测和研究来进一步理解。

综上所述，比比奥河的径流扩展在阿拉乌科湾的生态过程中扮演着关键角色。其对鳀鱼早期生命阶段的存活和分布具有重要影响，同时也在一定程度上决定了整个沿海生态系统的结构和功能。因此，理解比比奥河径流的扩展规律，对于预测和管理阿拉乌科湾的鳀鱼种群以及保护沿海生态系统具有重要意义。未来的研究需要进一步探讨比比奥河径流扩展与鳀鱼种群动态之间的复杂关系，同时关注气候变化和人类活动对这一过程的影响，以期为可持续渔业管理和生态保护提供科学依据。