基于多模型集成的三疣梭子蟹全生活史栖息地适宜性解析及其资源管理启示

本研究针对三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)种群衰退问题，通过整合2011-2024年拖网调查数据与多源环境变量，采用GLM/GAM/RF/MaxEnt等10种机器学习模型构建集成物种分布模型(Ensemble SDMs)，首次系统解析了该物种从幼虫到抱卵雌体的全生活史栖息地选择机制，发现幼虫期受磷酸盐浓度和水流速主导，而抱卵雌体栖息地收缩达53.2%，为渤海湾动态保护策略优化提供了科学依据。

　　

在渤海湾碧波荡漾的水域下，隐藏着一个关乎数百万渔民生计的生态密码——三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)的生存之谜。这种甲壳宽达12厘米的经济蟹类，不仅是东亚沿海最重要的渔业资源之一，更是维持河口生态系统平衡的关键物种。然而近年来，过度捕捞的渔网、不断变化的河口沉积环境，以及气候变暖的隐形威胁，使得这种曾经常见的螃蟹种群数量如潮水般急剧波动。更令人担忧的是，传统管理策略往往将不同生长阶段的螃蟹"一视同仁"，忽视了幼虫、幼蟹、成蟹和抱卵雌体可能对环境有着截然不同的需求，这种认知空白正使资源保护陷入困境。

为破解这一难题，国内研究团队开展了一项历时13年(2011-2024)的系统研究。通过整合超过500个站位的拖网调查数据与21项环境参数，研究人员创新性地采用多模型集成方法，首次绘制出三疣梭子蟹全生活史的"生态地图"。研究发现，这些螃蟹在不同生命阶段展现出令人惊叹的环境适应策略：刚孵化的幼虫像精明的"营养猎手"，其分布主要受磷酸盐浓度和水流速调控，聚集在黄河口营养盐丰富的区域；而成年个体则转变为"温盐专家"，特别偏好莱州湾中部稳定的温盐条件；最令人意外的是抱卵雌体，它们对温度变化异常敏感，适宜栖息地面积比普通成蟹骤减53.2%，这种"生育收缩"现象直接制约着种群补充能力。

研究采用了三项关键技术：1) 基于biomod2 R包的集成建模框架，融合10种算法(GLMM/GAM/RF等)的优势；2) 按甲壳宽度(CW)划分5个生活史阶段(0-35mm/36-60mm/61-120mm/>121mm及抱卵组)的精细化分析；3) 采用贡献度排序法解析各阶段主导环境因子。特别值得注意的是，随机森林(RF)模型在多数组别表现最优，仅在抱卵组稍逊于广义可加模型(GAM)，这揭示了非线性算法在解析复杂生态关系中的优势。

【阶段特异性驱动机制】部分显示：幼虫(CW<35mm)分布与磷酸盐浓度呈显著正相关(r=0.82)，这与其滤食浮游生物的营养策略一致；而大型成蟹(CW>121mm)则表现出对底层温度(18-22°C)和盐度(30-32)的严格选择，这种"黄金组合"仅存在于莱州湾中部特定区域。

【模型性能评估】揭示：除抱卵组外，RF模型在所有生活史阶段的AUC值均>0.91，而环境因子响应曲线显示，抱卵雌体在温度>24°C时适宜性指数骤降60%，这解释了其分布区大幅收缩的生理机制。

【讨论与结论】指出：该研究建立的"生活史阶段-环境因子-栖息地适宜性"三维框架，突破了传统SDMs的局限。特别是发现抱卵雌体的热敏感性构成种群恢复瓶颈，这对增殖放流时机选择(建议在20-22°C窗口期)具有直接指导意义。研究提出的动态保护区划方案——在4-5月重点保护河口幼虫栖息地，7-8月转向保障深水区成体越冬场——为渤海湾生态系统适应性管理提供了可操作模板。正如论文最后强调的，这种"因生长阶段施策"的精准管理范式，不仅适用于三疣梭子蟹，也可推广至其他经历复杂变态发育的海洋经济物种，在全球气候变化背景下尤显重要。