地中海底层拖网捕捞与环境变量驱动底栖生物群落多样性变化

本研究针对地中海底栖生物群落多样性受人类活动与环境影响的关键问题，通过分析2014-2020年MEDITS项目数据，结合广义加性混合模型(GAMM)揭示了底层拖网捕捞对α-和β-多样性的线性侵蚀效应。研究发现商业价值物种和濒危鲨鳐类在低捕捞区域显著富集，为地中海海洋战略框架指令(MSFD)的实施提供了量化依据。

　　

地中海作为全球生物多样性热点区域，正面临渔业活动与气候变化的双重压力。尽管其生态系统以高复杂性著称，但底层拖网等集约化捕捞方式是否会导致生物群落结构性变化，一直是生态管理中的争议焦点。意大利国家海洋与应用地球物理研究所(OGS)联合环境保护研究所(ISPRA)的研究团队，在《Scientific Reports》发表的研究首次通过大尺度时空分析，揭示了捕捞压力与环境因子对地中海三个子区域底栖生物群落的差异化影响。

研究团队采用国际底层拖网调查(MEDITS)项目七年间的生物量数据，结合Copernicus海洋环境变量和全球渔业观察(GFW)的捕捞努力量数据，运用广义加性混合模型(GAMM)解析多样性指数与协变量的关系。通过Hellinger变换计算β-多样性，并采用指示物种分析(IndVal)比较高低捕捞强度区域的物种组成差异。

多样性模式解析
研究发现亚得里亚海(MAD)具有最低的β-多样性值(0.67)，而伊奥尼亚海(MIC)和西地中海(MWE)分别达0.79和0.78。深度和溶解氧在所有子区域均显著影响α-多样性(ENS)和β-多样性(LCBD)，其中深度贡献度最高（MAD区域达27.76%）。值得注意的是，ENS与LCBD在150-200米深度呈现镜像关系，表明大陆架边缘区域同时存在高物种丰富度与低群落异质性。

拖网捕捞的线性侵蚀效应
量化分析显示，底层拖网努力量每增加1000小时/年，所有子区域的ENS和LCBD均显著降低(p<0.001)。在低捕捞区域(<10小时/年)，商业物种如无须鳕(Merluccius merluccius)和红鲻鱼(Mullus barbatus)生物量高出3-5倍，且濒危鲨鳐类仅存在于这些区域。高捕捞区域(>1000小时/年)则以小型的鯷鱼(Engraulis encrasicolus)和常见头足类为主。

环境因子的区域特异性
虽然温度、盐度和初级生产力(npp)等变量均进入最终模型，但其作用方向存在区域差异。例如在MWE区域，叶绿素a(chl)与β-多样性呈负相关，而在MAD区域则表现为正效应。这种异质性提示地中海各子区域可能需要定制化的保护策略。

该研究通过解耦捕捞与环境因子的交互作用，证实底层拖网对生物多样性具有跨区域的系统性负面影响。提出的基于Hellinger变换的β-多样性量化方法，为MSFD实施中的生态系统状态评估提供了新工具。研究特别强调，现有海洋保护区网络应优先覆盖大陆架边缘区域（100-200米深度），以保护兼具高物种丰富度与生态功能的关键栖息地。这些发现对实现欧盟2030年30%海域保护目标具有直接指导意义。