区域船舶网络中海洋生物安全管理的国内热点区域优先排序研究

本研究针对日益增长的国际和国内海上贸易带来的海洋入侵物种(NIS)传播风险，开发了一个基于网络分析的量化框架，通过船舶湿润表面面积(TWSA)和压载水(BWD)两种潜在NIS转移代理指标，评估新西兰海洋运输系统中的入侵风险热点。研究发现奥克兰、陶朗加等港口具有最高的NIS入侵风险，并首次识别出次级暴露风险区域如旺格努伊，为基于风险的生物安全资源分配提供了科学依据。

　　

随着全球经济快速发展，国际和国内海上贸易量激增，超过90%的全球货物通过12万艘船舶在5000多个国际港口间运输。这种密集的海运网络在促进经济发展的同时，也成为海洋非本土物种(Non-indigenous Species, NIS)传播的主要途径。船舶主要通过两种机制传播NIS：船体湿润表面生物附着(biofouling)和压载水(Ballast Water Discharge, BWD)排放。尽管国际海事组织(IMO)已制定《压载水管理公约》，但国内压载水排放和船体生物附着的管理仍存在显著漏洞。特别是在预期未来几十年全球航运活动将增长100-150%的背景下，开发有效的风险评估和管理框架显得尤为迫切。

在此背景下，来自迪肯大学的研究团队在《Biological Conservation》发表重要研究，首次将网络分析方法应用于海洋生物安全领域，整合商业和休闲船舶移动数据，构建了新西兰海域首个综合船舶运输网络模型。研究采用两种经过验证的定量指标——总湿润表面面积(Total Wetted Surface Area, TWSA)和压载水排放量(BWD)作为潜在NIS传播压力的代理，通过计算网络中心性指标，量化了59个港口和码头的NIS入侵风险，并创新性地引入"次级暴露"概念，揭示了传统风险评估方法可能忽视的关键区域。

研究主要采用四项关键技术方法：(1)基于自动识别系统(AIS)和调查问卷，整合2016-2019年新西兰1094艘商业船舶和约1.5万艘休闲船舶的移动数据；(2)应用TWSA和BWD作为NIS潜在传播压力的量化指标；(3)采用网络分析方法，包括加权入度、介数中心性和特征向量中心性等指标评估各节点的风险等级；(4)创新性地运用自我网络(ego network)分析，量化"次级暴露"风险。数据来源包括MarineTraffic商业数据库和前期休闲船舶调查数据。

在国际和国内入侵压力方面，研究发现22个新西兰站点(占总数的37%)接收来自85个国家476个国际源点的TWSA，年总量超过1700万m²；18个站点接收来自452个国际源点的BWD，年总量近400万m³。其中奥克兰、陶朗加、布拉夫和新普利茅斯承受最高的国际传播压力。澳大利亚是主要风险来源(占40-47%)，其次是太平洋岛国(8-13%)。

在NIS国内传播网络分析中，研究揭示了明显的"空间超级传播者"现象。北岛站点(特别是奥克兰地区)发起了74%的国内连接，前10大站点(占总站点数20%)贡献了53-74%的总传播压力。奥克兰、惠灵顿、陶朗加、利特尔顿和皮克顿等枢纽站点通过加权出度分析被确认为关键传播节点。介数中心性分析进一步显示，奥克兰的得分比次高站点高出40%，与陶朗加、利特尔顿和惠灵顿共同构成国家生物安全的关键"垫脚石"。

最具创新性的发现来自次级暴露分析。通过将奥克兰、陶朗加和惠灵顿三个高风险站点的下游自我网络叠加，研究发现考虑二阶连接后，站点覆盖率从83%升至98%，传播压力分别增至6750万m²(TWSA)和4330万m³(BWD)。特别值得注意的是，拉文斯本码头(Ravensbourne Wharf)和旺格努伊(Whanganui)等传统评估中风险较低的区域，在二阶分析中显示出83%的暴露压力增长，揭示了"次级暴露热点"的存在。

讨论部分强调，这项研究首次将网络分析方法系统应用于海洋生物安全领域，建立了可转移的评估框架。研究不仅确认了已知高风险港口的关键作用，还发现了传统监测可能忽略的次级风险区域，如旺格努伊未包含在国家现有12个高风险监测站点中。研究提出的"空间超级传播者"和"次级暴露"概念为生物安全资源分配提供了新视角，建议加强区域间合作管理，特别是对连接奥克兰-陶朗加-纳皮尔-惠灵顿-利特尔顿的关键生物安全走廊的监控。

该研究的实际意义在于：(1)为新西兰国家生物安全监测系统的优化提供科学依据；(2)支持地区性生物安全管理伙伴关系(如"清洁船底行动"和"南岛北部海洋生物安全伙伴关系")的决策；(3)开发的方法框架可快速适配全球其他海域。随着航运活动持续增长，这种网络视角将帮助管理者在有限资源下，更精准地预防和控制海洋入侵物种的传播，保护沿海生态系统和经济安全。