海洋保护区中底拖网捕捞努力量再分配对生态系统影响的跨营养级研究

为评估海洋保护区(MPA)设计对渔业生态系统的影响，研究人员采用OSMOSE食物网模型，模拟了底拖网捕捞努力量在边界聚集(Boundary)、按比例再分配(Proportional)和总量削减(Reduction)三种情景下对北海14种鱼类种群动态的影响。研究发现MPA内生物量平均提升2-5%，典型体长(TyL)增加，但仅当捕捞努力量实际减少时才能显著改善大型鱼类指标(LFI40)和成熟个体平均营养级(MMTL)。该研究为基于生态系统的渔业管理(EBFM)提供了量化依据。

　　

研究背景与意义

海洋生态系统正面临前所未有的捕捞压力，全球约34%的鱼类种群处于生物不可持续状态。作为保护海洋生物多样性的重要工具，海洋保护区(MPA)的设立虽能直接减少目标物种的捕捞死亡率，但其引发的捕捞努力量空间再分配可能通过食物网产生级联效应。现有MPA评估多聚焦单一物种保护效果，忽视了营养级联(trophic cascade)和跨栖息地耦合(如底栖-中上层耦合)等生态过程。北海作为全球捕捞强度最高的海域之一，其新规划的MPA网络将限制19.8%海域的底拖网活动，但政策制定者亟需了解不同努力量管理方案对生态系统服务的综合影响。

研究方法与技术路线

研究团队改良了北海OSMOSE(个体基础的时空显式食物网模型)，整合14种鱼类(含2种受威胁软骨鱼类)和14种渔具作业方式(metier)的精细化数据。模型以1/9 ICES统计网格(20×18.5km)和双周时间步长运行，校准2016-2020年渔业依赖数据(FDI)和产卵群体生物量(SSB)。通过BACI设计对比三种管理情景：边界聚集(将MPA内努力量转移至边界)、按比例再分配(根据现有努力量分布加权分配)和总量削减(直接移除MPA内努力量)。采用生物量(BIO)、成熟比例(PropM)、典型体长(TyL)等指标评估效应，并计算大型鱼类指标(LFI₄₀)、成熟个体平均营养级(MMTL)和体型谱斜率(SSS)等生态系统指标。

主要研究结果

3.1 鱼类分布与生物指标

MPA内部生物量在三种情景下分别增加2%(边界)、5%(比例)和5%(削减)，其中削减情景使MPA外生物量同步增长2.5%。典型体长在削减情景下增幅最大(MPA内+5%)，但边界情景导致底栖食性鱼类(DEMBEN)体长减少2.5%。值得注意的是，中上层浮游食性鱼类(PELPLA)虽非直接管控对象，其生物量仍受食物网调节出现4%波动，证实了跨栖息地耦合效应。

3.2 捕捞分布与渔业指标

总量削减导致底拖网总渔获量下降26.4%，但单位努力渔获量(CPUE)在MPA周边提升19.6%。边界聚集虽使边界区域渔获激增，却导致TBB(桁拖网)渔具的合规渔获比例(PropL)下降3%，反映局部高强度捕捞对种群结构的负面影响。

3.3 生态系统指标

仅削减情景显著改善LFI₄₀(+3.5%)和MMTL(+4%)，SSS斜率降低2%表明群落体型结构趋于均衡。边界和比例再分配对生态指标的改善有限，证实单纯空间管制不足以修复生态系统功能。

结论与讨论

该研究首次量化了MPA设计对北海食物网的级联效应，揭示三个关键发现：首先，捕捞努力量的绝对削减(而非空间再分配)是恢复高营养级物种的必要条件；其次，MPA产生的"溢出效应"能使周边渔获量提升，但需配合努力量控制以避免局部资源透支；最后，非目标物种(如中上层鱼类)通过营养级联显著响应管理变化，凸显生态系统方法(EBFM)的重要性。研究为欧盟《2030生物多样性战略》的MPA网络设计提供了模型工具，建议将空间管理与总允许捕捞量(TAC)制度结合实施。未来研究需整合渔民行为动态和经济反馈机制，以提升管理策略的可操作性。

（注：全文数据均来自模型模拟，实际管理需考虑监测成本与合规执行等现实约束）