利用耳石稳定同位素化学解析缅因湾大西洋蓝鳍金枪鱼种群混合热点区域的复杂种群分配问题

推荐：研究人员针对大西洋蓝鳍金枪鱼(Atlantic Bluefin Tuna)种群识别中稳定同位素基线选择和随机森林模型参数设置的不确定性，通过比较Rooker基线(幼鱼)与Brophy基线(成鱼)的分类效果，发现基线选择显著影响种群混合比例和年龄结构认知，为ICCAT(国际大西洋金枪鱼保护委员会)管理策略评估提供了关键方法学改进依据。

　　

大西洋蓝鳍金枪鱼(Thunnus thynnus)作为高度洄游的旗舰物种，其东西种群管理长期面临混合种群识别的科学难题。ICCAT现行管理框架基于45°W分界线和地中海/墨西哥湾两处产卵场的假设，但电子标记和遗传证据不断挑战这一传统认知。尤其在缅因湾这个占美国70%商业渔获的混合热点区域，种群识别误差可能引发严重的管理后果——2012-2016年间，仅因耳石稳定同位素(δ¹⁸O和δ¹³C)基线选择差异，就导致东西种群比例评估出现高达50%的偏差。

美国缅因大学(University of Maine)的Kaylyn Zipp团队在《Marine and Coastal Fisheries》发表的研究，系统评估了随机森林模型(Random Forest)中基线选择(Rooker幼鱼基线 vs. Brophy成鱼基线)和概率阈值("70-30规则")对种群识别的影响。研究采集2012-2016年缅因湾商业渔获的1,332个样本耳石，通过显微钻取第一年生长期物质进行同位素分析，结合三种随机森林建模方案(70-30/80-20/90-10训练集)和阈值敏感性测试(0.7-0.9东部概率阈值)，揭示了种群识别中的"基线效应"。

关键技术包括：(1)耳石横截面显微钻取技术获取幼年期δ¹⁸O/δ¹³C特征值；(2)随机森林建模(1,000棵树，10,000次迭代)比较Rooker基线(194尾)与Brophy基线(384尾成鱼)的分类性能；(3)巴氏距离(Bhattacharyya distance)量化基线间同位素重叠度；(4)主成分分析(PCA)解析出生年份与同位素特征关联。

【基线互验揭示分类冲突】当用Brophy基线重新分类Rooker基线的"假定西部个体"时，49%被重新划为东部种群(图1B)。巴氏距离显示Rooker基线的东部/西部δ¹⁸O重叠度(B=0.51)显著高于Brophy基线(B=1.12)，这直接导致Rooker模型的东部误分类率(15%)达Brophy模型(3%)的5倍(表3)。

【阈值敏感性影响管理认知】将东部概率阈值从0.7提升至0.9时，Rooker模型的"未知个体"比例激增70%，而Brophy模型仅增至50%(图5)。特别在15-19龄组中，基线选择造成50%的东部种群评估差异(图3)，这对西部小种群的可持续管理构成严峻挑战。

【时间维度上的同位素漂移】PCA分析发现出生年份(1997-2007)与δ¹⁸O呈强正相关(载荷=0.685)，暗示环境变化或未知产卵场(如Slope Sea)可能影响同位素特征(补充材料)。这解释了为何Rooker基线(1999-2004年样本)在当前渔获中的分类性能下降。

该研究证实ICCAT现行"70-30规则"存在重大方法论缺陷：首先，幼鱼基线可能包含未被识别的混合个体；其次，成鱼基线的时空代表性需要持续更新；最后，随机森林模型的"黑箱"特性掩盖了基线假设的局限性。这些发现直接挑战了ICCAT管理策略评估(MSE)中"双种群无亚结构"的核心假设，为纳入遗传标记、更新产卵场认知提供了科学依据。随着气候变暖改变海洋同位素特征，建立动态基线更新机制将成为金枪鱼种群评估的关键突破点。