爱荷华州湖泊中的蓝鳃太阳鱼：出现、相对丰度和体型结构的驱动因素

《Fisheries Research》：Bluegills in Iowa lakes: Drivers of occurrence, relative abundance, and size structure

　　**摘要**在美国，也许没有比蓝鳃太阳鱼（*Lepomis macrochirus*）更丰富、分布更广、更为人熟知且在引导垂钓者入门钓鱼方面更重要的淡水鱼了。尽管已发表了数千项关于蓝鳃太阳鱼的研究，但研究人员在景观尺度上考察蓝鳃太阳鱼种群的情况相对较少，而这类研究往往涵盖了代表一个州湖泊生态系统大多数的多样化水体。为弥补这一知识空白，本研究旨在以爱荷华州自然湖泊的形态学、水质和生物因子为自变量，对蓝鳃太阳鱼的出现概率、相对丰度和尺寸结构进行建模。逻辑回归分析表明，蓝鳃太阳鱼最有可能出现在中等深度至深水湖泊（平均深度 >2.2 m）且叶绿素-*a* 浓度较低（<39 μg/L）的水域中。广义可加混合模型分析显示，蓝鳃太阳鱼的相对丰度与总磷浓度呈负相关，与大口黑鲈（*Micropterus nigricans*）的丰度呈正相关。蓝鳃太阳鱼的比例尺寸分布（PSD）与最大深度呈倒抛物线关系，与平均集水区坡度及正磷酸盐浓度呈线性正相关。适宜体长蓝鳃太阳鱼的PSD与溶解氧呈水平渐近关系，与正磷酸盐浓度呈S形递增，与浊度呈线性递减，与黑莓鲈（*Pomoxis nigromaculatus*）的丰度呈线性递增。这些结果反映了多种生态机制，并对渔业管理具有重要启示意义。爱荷华州渔业管理者可利用易于获取的形态学、水质和生物数据来预测蓝鳃太阳鱼的出现概率、相对丰度和尺寸结构——最终实现对种群的目标人群结构管理，从而提高管理资源配置的效率。本研究中通过为全州大多数自然湖泊的蓝鳃太阳鱼种群提供新信息，代表了基于模型的管理决策基础。**引言**在美国，淡水鱼类为多个物种提供了价值数百万美元的渔业资源，每年为近3600万垂钓者带来乐趣（美国内政部，2016）。美国中西部的淡水渔业物种尤为丰富。垂钓者可以在同一个中西部水体的同一天内抛掷旋转拟饵钓大口黑鲈（*Micropterus nigricans*）、拖拽沉水拟饵钓梭鲈（*Sander vitreus*）、使用尾钩拟饵钓白斑狗鱼（*Esox masquinongy*），并体验其他多样化的垂钓乐趣。对于许多中西部垂钓者而言，垂钓蓝鳃太阳鱼（*Lepomis macrochirus*）等小杂鱼这一传统方式往往是进入钓鱼世界的起点（爱荷华州自然资源部，2018）。小杂鱼——通常定义为太阳鱼科鱼类（*Lepomis* spp.）、莓鲈科鱼类（*Pomoxis* spp.）、岩鲈科鱼类（*Ambloplites* spp.）和黄金鲈（*Perca flavescens*）——是广受欢迎、具有社会经济意义且在文化和营养上具有重要价值的物种（美国内政部，2016；Lyons等，2017）。蓝鳃太阳鱼因其数量丰富、分布广泛、熟悉度高且咬钩意愿强，被认为是中西部最杰出的小杂鱼。蓝鳃太阳鱼的受欢迎程度催生了一系列专门研究该物种的文献（例如Gerking, 1962；Coble, 1988；Drake等, 1997；Tomcko和Pierce, 2005；Harrison和Gray, 2024；Cannon等, 2025）。科学文献数据库收录了引人注目的2980项以"蓝鳃太阳鱼"为检索词的研究。尽管数量庞大，但这些研究往往局限于特定空间或时间，针对单一或少数水体在相对较短的时间尺度上考察蓝鳃太阳鱼种群的特征。研究人员在景观尺度上评估蓝鳃太阳鱼种群的情况相当罕见，这种研究将种群动态和人群结构作为形态学、水质和生物因子的函数在许多水体中进行分析（但可参考Tomcko和Pierce, 2005；Carlson和Hoyer, 2023）。这种景观水平的研究对渔业研究和管理具有重要价值，因为它整合了大范围空间内的信息，使管理者能够识别与理想种群特征（如高相对丰度或良好的尺寸结构）相关的因素，从而帮助他们在管理多样的水体时做出明智的决策。在美国中西部，蓝鳃太阳鱼管理中一个长期存在的问题是高密度但尺寸结构不佳的蓝鳃太阳鱼种群普遍存在（Goedde和Coble, 1981；Olson和Cunningham, 1989）。这些种群给渔业管理者带来困扰，因为它们很少提供捕获大型蓝鳃太阳鱼的机会，而且很难重新调整结构。大型蓝鳃太阳鱼的过度捕捞已被确定为尺寸结构下降的关键驱动因素（Beard和Kampa, 1999；Coble, 1988；Rypel, 2015）。蓝鳃太阳鱼种群出现不理想体长分布的现象激发了对改进管理策略的研究兴趣。例如，威斯康星州和明尼苏达州的研究人员研究了降低每日捕捞限额作为改善蓝鳃太阳鱼尺寸结构工具的效果（Jacobsen, 2005；Rypel, 2015），结果表明较小的捕捞限额（例如从30条减少到10条每日限额）可以产生蓝鳃太阳鱼体长的适度增长。这类管理策略尚未在中部其他地区（例如爱荷华州）得到全面研究，而该地区需要研究蓝鳃太阳鱼出现概率、相对丰度和尺寸结构的非生物和生物驱动因素，以提供改进蓝鳃太阳鱼种群并满足垂钓者期望的见解。爱荷华州是美国乃至全球渔业管理的缩影。在爱荷华州，钓鱼具有至关重要的社会经济意义，每年代表超过5亿美元的经济活动，并拥有超过261,000名持照垂钓者（爱荷华州立大学，2022）。与许多其他美国州类似，蓝鳃太阳鱼在爱荷华州普遍存在，受到数万垂钓者的热情追求。然而，关于爱荷华州蓝鳃太阳鱼的景观尺度研究却很匮乏，就像其他地区一样。Schultz等（2008年）发现，蓝鳃太阳鱼的相对丰度与大口黑鲈的生长呈负相关，而蓝鳃太阳鱼的尺寸结构与叶绿素-*a* 浓度和大口黑鲈的捕获率呈正相关，这是基于爱荷华州20个主要位于该州南部区域的水库进行的。作者还发现，蓝鳃太阳鱼的生长与总磷浓度及达到商业体长的大口黑鲈的每单位捕捞努力量（CPUE）呈正相关。然而，关于爱荷华州自然湖泊中蓝鳃太阳鱼种群的景观水平信息几乎空白，而自然湖泊在该州北部和西北部最为丰富。这一知识空白构成了对该州最重要湖泊景观——即西北爱荷华州大湖地区——渔业研究和管理的一项障碍，那里每年有数十万垂钓者、船夫和游客造访数百万次（Krogman和Preheim, 2026）。本研究的目的是对爱荷华州自然湖泊中的蓝鳃太阳鱼种群开展景观尺度研究，为该州关键湖泊区域的渔业管理提供信息，并为其他地区自然湖泊的类似研究提供参考。此类信息目前尚未获得，这阻碍了渔业和野生动物管理机构（例如爱荷安自然资源部 [DNR]）朝着空间和时间上稳健的管理目标前进（爱荷华野生动物行动计划 [IWAP]，2015）。第一个目标是以形态学因素（例如表面积、集水区与湖泊面积比、岸线发育指数）和水质参数（例如叶绿素-*a*、总磷、总悬浮固体）为自变量，对爱荷华州自然湖泊中蓝鳃太阳鱼的出现概率进行建模。第二个目标是评估蓝鳃太阳鱼的相对丰度和尺寸结构如何与这些形态学和水质参数以及生物因素（即潜在蓝鳃太阳鱼捕食者和竞争者的相对丰度和尺寸结构）相关，在爱荷华州自然湖泊中。解决这些目标可能提供关键信息，用于实施景观水平的渔业管理策略并增强爱荷华州湖泊中的蓝鳃太阳鱼种群（Carlson和Hoyer, 2023），同时为其他水体（例如水库、河流、池塘）在爱荷华州内外开展类似研究和应用奠定基础（Schultz等，2008）。**研究区域**北爱荷华州是一个人口稀少但游客众多的地区，农业是主要的土地利用方式。该地区包含26个自然冰川湖泊，代表本研究的研究区域（图1），并涵盖了爱荷华州自然湖泊的76%至87%。这些湖泊面积从15公顷（36英亩）到2300公顷（5684英亩）不等（表1）。平均深度平均为2.48米（范围：0.88–11.16米），最大深度平均为5.48米（范围：1.52–42.34米）。鱼类群落具有典型的冰川湖特征。**出现情况**在26个爱荷华州自然湖泊中，有19个采样到了蓝鳃太阳鱼。出现概率最好由叶绿素-*a*（CHLA）和平均深度解释：$$\text{logit}(p) = 16.734 - 15.146(\log_{10}\text{CHLA}) + 26.436(\log_{10}\text{MeanDepth})$$截距值（16.734）表明，当 $\log_{10}\text{CHLA} = 0$（即 CHLA = 1 μg/L）且 $\log_{10}\text{MeanDepth} = 0$（即平均深度 = 1米）时，蓝鳃太阳鱼出现概率大于99%。负的对数斜率（-15.146）表明蓝鳃太阳鱼出现概率与叶绿素-*a* 浓度呈负相关。**讨论**蓝鳃太阳鱼最有可能出现在中等深度至深水湖泊（平均深度 >2.2米）且叶绿素-*a* 浓度相对较低（<39 μg/L）的水域中。换句话说，蓝鳃太阳鱼最不可能出现在爱荷华州西北部大湖地区（靠近奥科博吉湖和斯皮里特湖）以外那些通常为浅水、叶绿素丰富、常常浑浊的湖泊中。这一发现可能反映了蓝鳃太阳鱼种群在以浮游植物为主导的系统中表现较差。**作者贡献****Andrew K. Carlson –** 概念化、数据整理、正式分析、调查、方法论、项目管理、资源、软件、监督、验证、可视化、撰写——初稿、撰写——审稿和编辑。**资金支持**本研究未获得任何公共、商业或非营利机构的专门资助。**利益冲突声明**作者声明，他没有任何已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本报告中的工作。**致谢**我感谢众多爱荷华州自然资源部工作人员和志愿者，他们帮助对本文研究的26个爱荷华州自然湖泊进行了鱼类种群采样。在其中的19个水体中蓝鳃太阳鱼出现（且往往数量丰富），处理鱼类和记录数据耗费了大量精力。我感谢运营环境湖泊监测项目的爱荷华州自然资源部工作人员，他们的努力确保了可靠水质数据的获取。特别感谢M. Hawkins、J. Siegwarth和C. Fitzpatrick提供的富有洞察力的讨论。**作者信息**Andrew K. Carlson爱荷华州自然资源部渔业局122 252nd Ave, Spirit Lake, IA 51360, 美国