《Conservation Science and Practice》：An agent-based approach for designing effective protection for endangered species
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对新西兰海豚（Cephalorhynchus hectori）的主要威胁是缠网（entanglement）于渔网。研究人员开发了一个基于个体的模型（agent-based model, ABM）以评估基于区域（area-based）的捕捞方式控制如何降低捕捞死
对新西兰海豚（Cephalorhynchus hectori）的主要威胁是缠网（entanglement）于渔网。研究人员开发了一个基于个体的模型（agent-based model, ABM）以评估基于区域（area-based）的捕捞方式控制如何降低捕捞死亡率（fishing mortality）与种群下降。该模型纳入了海豚与渔船的行为及分布，以及当保护范围扩大时捕捞努力量（fishing effort）的真实位移（displacement）。模型采用模式导向建模（pattern-oriented modeling, POM）进行设计与校准。研究结果表明，得益于海豚保护范围的逐步扩大，由渔具缠网导致的死亡率已有所降低。然而，现有保护并不如先前所认为的那样有效，且稀少种群受到Allee效应的负面影响。现有海豚保护既未达到本国（national）也未达到国际（international）的减少副渔获（bycatch）目标。世界自然保护联盟（IUCN）建议在新西兰水深<100 m水域禁止刺网（gillnet）与拖网（trawl）渔业。对新西兰大多数海豚种群而言，此举将有效实现本国及国际减少副渔获的目标。仅有两个种群需要额外保护。该建模方法亦适用于评估其他海洋物种的副渔获与船击（ship strike）影响，因而适合为许多区域的管理决策提供依据。
研究背景方面，人类对受威胁海洋物种的多数影响具有强烈的空间属性，量化这些影响在种群水平上的后果对受胁物种保护具有重要意义。捕捞对新西兰海豚（Cephalorhynchus hectori）的直接影响（副渔获）与间接影响（食物耗竭）的严重程度取决于渔业与受影响种群的重叠程度。渔业死亡是海洋哺乳动物及许多其他濒危海洋物种最严重的威胁，渔具副渔获已导致许多海洋哺乳动物种群大幅下降，并至少导致一个物种灭绝，同时正驱动小头鼠海豚（vaquita）、大西洋驼背海豚（Atlantic humpback dolphin）及其他濒危鲸类的当前下降。Haider等（2017）建议海洋哺乳动物副渔获管理还应考虑由小种群规模或密度限制种群增长所引起的Allee效应（正密度依赖），并建议经历Allee效应的种群的可持续副渔获水平应介于其他种群的一半至三分之二之间。新西兰海豚为濒危物种，受刺网与拖网渔业死亡影响；现有种群约为南岛原始总种群规模的30%，北岛低于5%。在受研究最充分的Banks Peninsula种群，年存活率从无保护时的86%上升至部分保护下的91%，减缓了种群下降。海豚被两种渔网捕获：刺网与拖网；近年拖网摄像监测显示拖网副渔获比先前认为的更常见。研究人员构建了新西兰沿海水域海豚、刺网与拖网船的ABM，以对渔业死亡如何影响海豚作出真实评估，并评估现有保护、过去保护与IUCN（2012）建议保护措施的效能。该模型填补了可用于评估保护措施是否足以防止不同种群未来下降的工具空白，并可适用于其他物种与其他人类影响。研究旨在回答：现有海豚保护在减少副渔获方面效果如何、现有副渔获是否低于本国与国际阈值、以及在不同保护水平下刺网与拖网渔业每年捕获多少海豚。研究结论认为IUCN建议的保护水平对大多数种群有效，但北岛与南岛东北部两个种群需要更高保护水平（称为IUCN+）以使其数量稳定并最终恢复。其重要意义在于为保护受威胁的新西兰海豚提供建议，同时考虑渔业的动态性质及其对物种的影响；若尽快实施IUCN+保护水平，将极大促进新西兰海豚恢复，并确保新西兰符合《美国海洋哺乳动物保护法》进口规则等国际标准。
关键技术方法方面，研究构建了基于个体的模型（ABM），纳入海豚、刺网与拖网船的空间与时间分布、海豚生活史特征以及海豚与拖网船的运动；副渔获率依据渔业观察员与摄像监测数据校准。模型以NetLogo开发，采用模式导向建模（POM）在开发阶段参数化、在评估阶段检验输出真实性。模型世界为1024×1024个斑块（每斑块1.63×1.63 km，覆盖约2.786×10^6 km^2），一个时间步代表1 h。海豚为"超级个体"（super-agents），每者代表不同年龄与性别个体的群体。模型校准采用核密度估计与平方差和（SSD）使模拟捕捞努力量空间分布逼近政府数据；海豚运动与分布依据种群调查数据校准（深度偏置k=15、转向角wiggle=20）；副渔获捕获概率迭代调整至每拖网或每10 km刺网的捕获率与政府估计相符。样本数据来源包括新西兰初级产业部（MPI）、Global Fishing Watch（GFW）、保护部（DOC）及长期照片识别数据库等。
研究结果方面，"现有保护导致年捕获量下降"：现有保护水平（图1）使所有区域海豚年捕获数相较2020年前下降；2020年Māui海豚副渔获从约每年1.6头降至约0.6头（每1.7年一头死亡），IUCN建议保护将进一步降低副渔获，IUCN+则消除副渔获；南岛东北部Hector's海豚在2008、2020与IUCN保护水平下副渔获逐渐下降，IUCN+消除副渔获；Cook Strait与Kaikoura附近因深海沟延伸入近岸水域，IUCN+提供更好保护；南岛西岸保护极少、无拖网保护且刺网仅11月至次年2月离岸2 nmi内禁捕，2008至2020年副渔获无明显下降，IUCN选项将大幅降低、IUCN+将消除副渔获。"Banks Peninsula与阈值比较"：2020年副渔获略低于2008年，刺网禁捕区大幅扩大但拖网保护无改善，浅水区向离岸延伸远、海豚活动范围更远，IUCN与IUCN+均高效；现有副渔获除南岛西岸外均超过新西兰政府总人类影响阈值（PST：种群可持续性阈值），且所有区域均超过美国政府阈值（PBR：潜在生物移除量）。"Allee效应"：东南种群不同密度模拟运行显示，较小种群出生率较低（图6）。
讨论部分总结：随着保护改善，年副渔获已下降，但现有保护不如先前认为的有效，商业刺网与拖网现有副渔获超过本国与国际总人类影响限值；先前分析使用摄像监测前的过时捕获率及基于浊度的栖息地模型预测海豚分布，该模型估计副渔获较低但与调查数据匹配很差，而本研究直接使用种群调查数据的沿岸与离岸分布。濒危Māui海豚现有副渔获估计为每1.7年一头，超过新西兰政府总人类影响阈值五倍以上，对约48头个体种群不可持续，IWC（2024）建议立即消除Māui海豚副渔获。研究表明扩大保护区面积是降低渔业死亡的有效途径，IUCN与IWC建议的保护水平将使副渔获降至接近零，IUCN+对北岛Māui海豚与南岛东北部Hector's海豚显著优于IUCN建议；通过提高至IUCN+水平可实现新西兰政府"将海洋渔业非目标物种死亡率降至零"的目标。未来改进包括加入海豚觅食，因猎物可获得性可能是海豚运动的重要驱动因素，但新西兰海豚食用的多数鱼类与鱿鱼非渔业目标种且研究极少。ABM优势在于可直接考虑动物运动及对声音的反应、适合源-汇动态、可纳入Allee效应；ABM已用于研究海洋哺乳动物与海鸟副渔获，并可适用于vaquita、驼背海豚与河豚等，也可用于研究道路致死、北极熊在人类聚居地觅食、虎鲸与抹香鲸从延绳钓取鱼、船击等。近年人们日益认识到ABM非常适合模拟人为干扰的种群后果，包括主要通过减少觅食产生影响且难以野外测量的种群；ABM在新环境条件下预计比经典人口学方法更稳健。ABM有助于研究人类影响向保护区外位移，可能导致保护问题从一区域转移至另一区域而非解决；仅基于统计重叠的风险模型未能纳入系统内动态响应。本研究模型还能评估未来人类影响分布的种群影响，适合检验不同潜在保护方案。研究据此拒绝"现有海豚保护达到本国与国际减少副渔获至可持续水平指南"的假设；若尽快实施IUCN+保护水平，将极大促进新西兰海豚恢复。研究结论译为：对新西兰海豚的主要威胁是渔网缠网；研究人员开发的ABM表明，得益于保护逐步扩大，缠网死亡率已降低，但现有保护不如先前认为的有效，稀少种群受Allee效应负面影响，现有保护未达本国与国际减少副渔获目标；IUCN建议在水深<100 m水域禁止刺网与拖网渔业，对新西兰大多数海豚种群可有效实现本国与国际减少副渔获目标，仅两个种群需额外保护；该建模方法亦适用于评估其他海洋物种的副渔获与船击影响，适合为许多区域的管理决策提供依据。
