北海底层鱼类群落对未来复合压力响应的性状网络模型预测

本研究针对北海海域面临的海上风电(OWFs)扩张、渔业活动转移和气候变化等多重压力，通过构建基于性状的贝叶斯网络模型(BBN)，整合1985-2020年调查数据与专家知识，预测了2060年前底层鱼类群落的响应。研究发现现有Natura 2000保护区与高脆弱性鱼类群落重叠不足10%，而温度上升将导致全域性性状分布改变，为气候适应性海洋空间规划提供了科学依据。

　　

北海作为欧洲最繁忙的海域之一，正经历着前所未有的转型：海上风电(OWFs)装机容量计划在205年前达到212 GW，渔业活动因资源衰退持续缩减，而海表温度预计到2060年将显著上升。这种复合压力景观(complex pressure landscape)如何影响依赖海底环境的底层鱼类(demersal fish)群落，成为生态保护和海洋空间规划的核心难题。

德国Thünen海洋渔业研究所(Thünen Institute of Sea Fisheries, Germany)的研究团队创新性地将性状分析(trait-based approach)与贝叶斯信念网络(Bayesian Belief Network, BBN)相结合，构建了包含13个节点的预测模型。该研究整合了1985-2020年国际底拖网调查(NS-IBTS)等四大数据集，重点关注体型(size)、性成熟年龄(maturity)、寿命(longevity)、食性(piscivory)和复杂生境亲和性(complex-bottom affinity)等5个关键性状，评估了温度、氮浓度、渔业捕捞和OWFs对群落功能多样性的叠加效应。

研究方法上，团队首先通过ICEs DATRAS数据库获取渔业强度数据，结合MOSSCO-GETM-MAECS模型的环境参数，采用反距离平方加权算法进行空间插值。贝叶斯网络参数化过程中，针对OWFs区域缺乏实测数据的问题，引用Methratta和Dardick的元分析结果设定效应值。创新性地构建了群落脆弱性指数(Vulnerability=log(1+size)×log(1+maturity)×log(1+longevity)×log(1+piscivorous feeding))，并通过三个未来情景(2040OWF、2040OWF-Redistribution、2060-Temperature)模拟压力变化影响。

研究结果显示：

1. 模型性能验证

   网络对寿命和性成熟年龄预测的Kappa值达0.47-0.55，但对复杂生境亲和性的预测性能较差。敏感性分析表明温度是影响性状的最强驱动因子，而渔业压力效应较弱，这可能与历史捕捞已导致群落向r-策略者偏移有关。

2. 当前脆弱性格局

   基线情景显示，北海北部海域聚集了更多K-策略物种(如Galeorhinus galeus鲨)，其脆弱性指数>5的区域与Natura 2000保护区重叠不足10%。这些区域同时是OWFs扩建的核心区，凸显了空间规划的矛盾。

3. 未来情景预测

   2040OWF情景下，风电场内部出现局部性状改变：禁渔使比目鱼等底层捕食者生物量增加23%，piscivory指数上升0.8倍。温度升高至2060年时，全域性体型缩小16.2%，但OWFs内部仍保持较高功能多样性，表明其可能成为气候变化的缓冲带。

讨论部分指出，该研究首次量化了气候变暖对北海鱼类性状的"碾压式"影响——温度每升高1°C导致平均寿命缩短2.3年，这种全域效应远超OWFs和渔业的局地影响。值得注意的是，模型预测风电场的"人工礁效应"(artificial reef effect)可能为鳕鱼(Gadus morhua)等经济物种提供庇护所，但其是否形成新生产力仍存争议。作者建议未来研究应整合eDNA等新技术，建立覆盖欧洲OWFs的标准化监测网络。

这项发表于《Journal of Environmental Management》的研究，为理解多重压力下海洋群落重组机制提供了新范式。其开发的性状网络模型框架，能够兼容定性专家知识和定量监测数据，特别适用于数据有限的生态系统评估。研究结果直接支持欧盟生物多样性战略2030的实施，强调在OWFs规划中需综合考虑"蓝碳"效益与生态脆弱性，为制定气候智能型(climate-smart)海洋保护策略提供了关键科学依据。