一种评估海洋虾类种群丰度的新方法：以长额虾体况指数的应用为例

《Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences》：Body condition index of a pandalid shrimp, a novel method for assessing ocean shrimp populations

本综述创新性地提出将体况指数（BCI）作为评估短寿命海洋无脊椎动物（如长额虾Pandalus jordani）种群丰度的新型指标。研究基于23年（2001–2023）的码头生物采样数据，发现BCI与单位捕捞努力量渔获量（CPUE）呈显著负相关（r= ?0.86），且季初（4月）的BCI能有效预测全年渔获量。该方法兼具时效性强、不受渔业效率变化影响的优势，为提升渔业管理可持续性提供了新工具。

　　

摘要

评估短寿命海洋无脊椎动物的种群资源对渔业管理极具价值，但传统方法如虚拟种群分析（VPA）依赖历史环境数据，在气候变化的背景下预测能力下降。本研究以美国西海岸的长额虾（Pandalus jordani）渔业为对象，提出通过体况指数（BCI）——即个体体重与甲长关系的异常值——来实时评估种群丰度。分析显示，BCI与渔业CPUE高度负相关（r= ?0.86），且4月的BCI可显著预测全年渔获量（r= ?0.74）。BCI的时效性和独立性使其有望成为渔业管理中的新型捕捞控制规则（HCR）工具。

1. 引言

1.1. 长额虾与渔业背景

长额虾是东北太平洋特有的一种短寿命（3–4年）原雄性顺序雌雄同体虾类，其种群性别比例随 demographics 动态调整。雌虾每年11月至次年3月携卵，因此渔业季节设定为4月至10月。种群补充量高度依赖环境因素，但当前管理工具（如海平面高度和6月平均上岸量）存在滞后性和渔业依赖性局限。美国西海岸长额虾渔业是第二大拖网渔业，年均渔获量22,587吨，价值约2,599万美元，其中俄勒冈州占比67.9%。该渔业自2007年起通过海洋管理委员会（MSC）可持续认证，管理措施包括网目尺寸限制、兼捕减少装置（如刚性栅格排除器和LED集鱼灯）等。

1.2. 当前种群评估方法

现有评估依赖VPA进行回溯性种群估算，再通过双变量模型将补充量与环境因子（如上升流指数）关联。但VPA无法实时反映当代种群状况，且仅针对单一世代而非全年龄组。

1.3. 当前渔业管理目标

俄勒冈州渔业管理计划采用两类HCR触发点：

1. 1.
   环境指标：新月城（Crescent City）海平面高度>7.5英尺MLLW时，预示年龄1补充量可能不足；
2. 2.
   6月平均上岸量<12,500磅时，提示需限制捕捞。
   但这些指标易受舰队效率、市场等因素干扰，且CPUE数据因处理延迟难以实时应用。

1.4. BCI在渔业评估中的应用现状

BCI传统上用于评估个体健康度，在鱼类中常与种群密度关联，但在无脊椎动物中多用于研究生长或种内竞争。本研究首次将BCI异常值作为种群丰度指标，旨在开发一种实时、渔业非依赖性的评估方法。

2. 方法

2.1. 数据来源

研究整合了2001–2023年期间的码头生物样本（4,525个样本，涉及506,181尾虾）、渔业上岸记录、CPUE日志，以及环境（42°N, 125°W上升流指数）和捕食者（年龄2+太平洋鳕生物量）数据。

2.2. BCI计算

通过非线性最小二乘法拟合甲长（CL）与体重的关系式：

W_shrimp= a× CL_shrimp^b（a= 0.001288744, b= 2.764238173）

样本BCI（K_shrimp） = （W_observed? W_projected） / n

年度或月度BCI为对应层级内K_shrimp的平均值。

2.3. 数据分析

采用线性回归、多元回归及相对重要性分析，比较BCI、CPUE、环境因子和捕食者压力对渔获量的预测能力。

3. 结果

3.1. BCI与CPUE作为丰度指标

BCI与CPUE呈强负相关（R= ?0.86, p< 0.0001），且两者均与西海岸总渔获量显著相关（BCI: r= ?0.72; CPUE: r= 0.69）。

3.2. 多元回归与变量选择

在包含上升流和太平洋鳕生物量的模型中，BCI或CPUE对模型方差的贡献率超50%，其他变量均低于10%。加入BCI或CPUE的残差虽略微提升模型拟合度（R²_adj= 0.7271），但残差变量贡献率不足6%。

3.3. 季初预测能力

4月BCI与全年渔获量的相关性（r= ?0.74）高于4月CPUE（r= 0.61）。留一法交叉验证显示，4月BCI的预测误差（RMSE = 7,252,707）显著低于4月CPUE（RMSE = 8,761,250）。

4. 讨论

4.1. 影响BCI的因素

BCI与种群密度（CPUE）的强关联表明，高密度条件下虾个体体重相对甲长较低，反映了资源竞争效应。环境因子和捕食压力的影响相对较弱。

4.2. BCI的优势

BCI具备两大管理优势：

1. 1.
   可实时计算，弥补现有HCR依赖滞后数据（如6月上岸量）的不足；
2. 2.
   作为准渔业非依赖性指标，不受舰队效率变化干扰，提供更稳健的种群状态评估。

4.3. 早期BCI的预测应用

4月BCI可较准确预测全年渔获量（平均误差<10%），为管理者提供 preseason 种群状态参考，助力可持续决策。

4.4. 未来研究方向

建议将BCI纳入HCR设计，替代当前依赖环境假设的指标。此外，BCI与CPUE的强相关性可能为量化舰队效率变化提供新思路。