乔纳蟹（Cancer borealis）与大西洋岩蟹（Cancer irroratus）的分异环境生态位与气候脆弱性

《Fisheries Oceanography》：Divergent Environmental Niches and Climate Vulnerabilities of Jonah Crab (Cancer borealis) and Atlantic Rock Crab (Cancer irroratus)

　　

在美国，乔纳蟹（Jonah crab, Cancer borealis）和大西洋岩蟹（Atlantic rock crab, Cancer irroratus）目前由美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）的气候变化脆弱性评估（Climate Change Vulnerability Assessment, CCVA）以“Cancer crabs”类别进行评估，原因是所评估的各个属性缺乏物种特异性信息。这两个物种在美国龙虾渔业中经常作为兼捕对象，与东北部美国较大的商业渔业相比，其上岸量较低。在本研究中，研究人员利用东北渔业科学中心（Northeast Fishery Science Center, NEFSC）底拖网调查的丰度、底层温度和底层盐度数据，开发了物种分布模型（Species Distribution Model, SDM），并计算了物种特异性的环境适宜性指数。研究人员利用插值数据，对五个乔纳蟹种群（stock）的每个物种进行了环境适宜性后报（1992–2024年）。随后，采用类似方法，根据2075–2094年RCP 8.5气候情景下的底层温度和底层盐度条件，对环境适宜性进行了预报。该分析发现，乔纳蟹占据一个狭窄且稳定的生态位，两个季节的最适温度均为9°C–12°C，且栖息地比大西洋岩蟹深150–350 m；而大西洋岩蟹耐受的波动要大得多，其中外南新英格兰（OSNE）种群的最适温度在春季和秋季之间变化了11°C（从5°C到16°C），盐度变化了7个单位。通过识别这些差异，研究人员表明，乔纳蟹较窄的温度和盐度耐受性可能使其比广泛耐受的大西洋岩蟹对气候变化更敏感，从而为气候变化脆弱性评估以及每个物种作为长期渔业目标的潜力提供了更精细的物种特异性输入。

研究背景与问题：美国缅因湾的美洲龙虾渔业是该国产值最高的渔业之一，但自2016年达到6万吨峰值后，过去9年持续下降，2025年降至3.9万吨，较峰值减少35%。长期过度捕捞和气候变化导致亚北极种群难以恢复，缅因湾渔业丧失了历史多样性，商业渔民高度依赖龙虾，形成“镀金陷阱”。在此背景下，兼捕蟹类如乔纳蟹和大西洋岩蟹被视为潜在替代渔业目标，但受监管壁垒、商业价值不足和市场缺失限制，上岸量较低。NOAA的CCVA由于缺乏物种层面信息，将两种蟹合并为“Cancer crabs”进行属级评估，这掩盖了两者在生态位和气候脆弱性上的关键差异，妨碍了长期渔业可持续性的判断。为此，研究人员利用NEFSC底拖网调查长期数据，构建物种特异性环境适宜性模型，量化两种蟹的生态位分化，并评估其气候变化脆弱性，为更新CCVA和渔业管理提供科学依据。该研究发表在《Fisheries Oceanography》。

主要技术方法：研究人员使用NEFSC春季和秋季底拖网调查（1968–2024年）的丰度、底层温度和底层盐度数据。首先对log₁₀(每网捕获量+1)进行反距离加权插值，在0.1°×0.1°网格上生成物种分布图，并计算种群生物量重心。通过方差膨胀因子检验排除共线性变量，利用Fisher自然断点法将每个环境变量分为20类，计算各变量的适宜性指数，并使用广义加性模型平滑适宜性曲线，最终组合成栖息地适宜性指数（HSI）。基于1992–2024年插值环境数据后报HSI，并利用CMIP6模式在RCP 8.5高排放情景下（2075–2094年）预报未来HSI，深度作为静态变量，非类比环境条件采用保守惩罚处理。

研究结果：
3.1 季节分布格局：乔纳蟹主要分布于缅因湾、中大西洋冷水团和陆架边缘峡谷，大西洋岩蟹集中于南新英格兰和中大西洋湾。春季乔纳蟹平均丰度高于大西洋岩蟹，两种蟹春季分布较秋季更集中，秋季分布更弥散。
3.2 种群丰度趋势和状态转换：乔纳蟹北部种群（加拿大、缅因湾近岸和外海）春季丰度自2012年进入高丰度状态，平均log₁₀(每网捕获量+1)分别增加0.026、0.096和0.084；南部种群秋季自2000年代中期增加。大西洋岩蟹在1975–1983年间南部种群丰度增加17倍，但最近数十年未出现类似增加。北部和南部种群各自表现出同步的断点年份，支持南北分组的合理性。
3.3 生物量重心移动：春季两种蟹的生物量重心以每十年约0.50°–0.52°纬度向北移动，秋季重心在2000年前向北移动后趋于平稳。乔纳蟹春季重心平均比大西洋岩蟹偏北1.55°。
3.4 栖息地适宜性指数：乔纳蟹最适温度在春秋均为9°C–12°C，盐度适宜性也几乎不变，深度适宜性北部种群较平坦，OSNE种群春季最适深度400–500 m，秋季移至250–300 m。大西洋岩蟹最适温度季节性变化剧烈，OSNE种群从春季5°C升至秋季16°C，盐度最适条件变化7个单位，且秋季出现双峰深度适宜性。
3.5 后报的栖息地适宜性变化：1992–2011与2012–2024相比，乔纳蟹春季HSI在各种群均增加，其中加拿大种群增幅最大（+17个百分点），但秋季除缅因湾近岸种群外均下降28–40个百分点。大西洋岩蟹春季仅OSNE种群下降9个百分点，秋季各区域增加5–9个百分点。
3.6 RCP8.5下预测变化：乔纳蟹春季适宜栖息地在多数种群扩大，IGOM增加42个百分点，OSNE增加28个百分点，但加拿大种群因非类比条件触发惩罚而减小；秋季除OGOM扩张50个百分点外，其余种群收缩。大西洋岩蟹变化较小，除秋季OSNE减少25个百分点外，其余变化均不超过7.5个百分点，反映了其更宽的耐受范围。

讨论与结论：两种蟹的环境生态位显著分化：乔纳蟹占据狭窄稳定的生态位，深度较深，季节驯化能力弱；大西洋岩蟹则耐受更宽的温度和盐度波动，季节驯化能力强。这导致乔纳蟹对气候变化更敏感，而大西洋岩蟹相对稳健。研究人员指出，将两者合并评估会掩盖这种不对称性，不利于制定精准管理策略。更新CCVA时，应分别评估两种蟹的温度敏感性和暴露程度。尽管研究存在底拖网采样偏差、底质关联缺失和未考虑性别差异等局限，但该框架可推广至其他数据匮乏的聚集评估物种。研究结论强调，在气候变化持续重塑海洋资源的背景下，评估物种长期渔业潜力必须基于物种特异性信息，分开评估乔纳蟹和大西洋岩蟹的气候脆弱性，以明确哪些物种能提供持久的商业捕捞机会。