《ICES Journal of Marine Science》：An individual based modelling approach to simulating Atlantic salmon post smolt migration in the Gulf of St. Lawrence
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本刊推荐：为揭示环境变化下大西洋鲑（Salmo salar）幼鱼海洋迁徙机制，研究团队开发了空间显性个体模型（IBM），通过耦合物理-生物地球化学海洋模型与声学遥测数据（2007-2018年511尾标记幼鱼），发现结合磁定向（目标点：贝尔岛海峡）与中浮游生物觅食的温度介导策略（最适范围4-10°C，游速2.5体长/秒）最优模拟迁徙成功率（87.9%）和时序误差（4.1天）。该模型为预测气候变暖对鲑鱼种群影响提供创新框架。
在广袤的北大西洋海域，大西洋鲑（Salmo salar）完成着生命中最壮丽的旅程——从淡水河流中的幼鲑（smolt）蜕变为银光闪闪的入海幼鱼（post-smolt），穿越数百公里海域前往觅食场。然而这段关键迁徙期正成为种群存亡的"黑箱"：随着气候变化加剧，海洋温度升高、浮游生物分布改变，鲑鱼幼体如何导航？何种环境线索决定其迁徙成功率？这些问题直接关系着这一濒危物种的保护策略。
传统研究手段面临严峻挑战。卡尔林标记需要重捕个体，在渔业萎缩后效率低下；声学遥测虽能追踪河流中的鲑鱼，但海洋中接收器阵列稀疏且成本高昂；卫星标记对幼鱼而言体积过大，而数据存储标记依赖成鱼回归，但幼鱼至成鱼回归率极低。正是这些技术瓶颈，促使科学家转向计算生物学的前沿——个体模型（Individual Based Model, IBM）。
发表于《ICES Journal of Marine Science》的最新研究开创性地构建了圣劳伦斯湾（Gulf of St. Lawrence, GoSL）三维动态模拟平台。团队整合物理海洋模型与生物地球化学过程，将511尾声学标记幼鱼（2007-2018年采集自五大河流）的迁徙轨迹转化为验证基准。模型创新性地测试六类行为假说：从单纯磁定向（向贝尔岛海峡Strait of Belle Isle, SoBI移动）、温度导向（4-12°C区间），到正负趋流性，最终发现温度介导的复合策略最接近现实——当幼鱼处于4-10°C最佳温度区间时，50%移动指向磁定向目标，50%指向浮游生物密集区；一旦超出该温度范围，则全力冲刺向目标海峡。
关键技术方法包括：（1）基于NEMO（Nucleus for European Modelling of the Ocean）海洋环流模型与GSBM（Gulf of St. Lawrence Biogeochemical Model）生物地球化学模型的耦合系统，提供水温、海流、中浮游生物（mesozooplankton）等每小时动态数据；（2）拉格朗日粒子追踪框架，以15分钟为步长模拟幼鱼运动，结合随机扩散（扩散系数2.5 m2/sec）与行为驱动位移；（3）多参数敏感性分析，测试游速（0.5-5.0体长/秒）、温度区间（4-8°C至4-12°C）等12种组合；（4）以声学遥测数据（外湾接收线至SoBI接收线检测）验证模型，通过双变量误差评分（含21天抵达成功率和相对时间误差）量化性能。
模型性能验证
通过三阶段筛选（2011/2012/2018年代表早/平均/晚升温年），温度介导的磁定向-浮游生物策略（TMGPoAZoo）显著优于其他模型。其粒子成功率达87.9%，平均绝对时间误差仅4.1天，而单纯磁定向模型虽100%抵达目标但误差达19.8天，温度导向与趋流性模型成功率甚至低于3.2%。
最优参数组合
在全年尺度（2007-2018）验证中，2.5体长/秒游速配合4-10°C温度区间表现最优。当幼鱼在适温区内分配50%移动向磁目标、50%向浮游生物，偏离适温区时100%定向迁徙，模拟轨迹与实测数据高度吻合（中位时间误差3.2天）。值得注意的是，2.5体长/秒的高游速远超既往模型常用值（1.3-1.7体长/秒），暗示幼鱼可能以爆发式游泳应对海流干扰。
迁徙路径特征
粒子轨迹显示，幼鱼在安蒂科斯蒂岛（Anticosti Island）以北（北纬49°以上）倾向沿纽芬兰海岸而非魁北克海岸北迁，这与劳伦森海峡（Laurentian Channel）南向海流阻碍魁北克侧行进相符。来自北湖溪（North Lake Creek）等南部种群的个体甚至先被模拟出卡伯特海峡（Cabot Strait），再折返进入SoBI——该现象与实地接收器偶获数据相互印证。
温度介导的生态意义
研究首次量化温度对迁徙-觅食权衡的调控作用：当湾面水温早于平均时间升温（如2012年早8天），幼鱼因偏离适温区而减少觅食时间，可能导致抵达 Labrador Sea 时体能储备不足。这为弗里德兰（Friedland）等学者提出的"六月高温关联低成鱼回归率"机制提供新解释——早期海洋生长状况可能决定首次越冬存活关键。
讨论部分强调，该模型突破传统单因素驱动假说的局限，揭示鲑鱼幼体通过磁感、温度感知与视觉捕食线索的多元整合导航机制。其中浮游生物导向策略显著优于随机移动（TMGPoAZoo vs TMGPoARand误差差值为0.107），证实迁徙途中主动觅食行为的存在。研究还警示气候变暖可能压缩适温区空间，迫使幼鱼牺牲觅食机会加速迁徙，进而引发种群级联效应。
这项由加拿大渔业与海洋部（Department of Fisheries and Oceans Canada）与大西洋鲑联合会（Atlantic Salmon Federation）合作的成果，不仅为鲑鱼保护提供预测工具，更开创了海洋迁徙生态学研究范式。未来嵌入生物能量学模块后，模型有望从时序预测升级为生存率预警系统，在气候变化背景下守护洄游生物的蓝色征程。
