白令海和楚科奇海底层鱼类多样性及其对环境变化的响应
白令海和楚科奇海地处高纬度，是受气候变化影响最显著的海域之一，而在海洋生态系统中，鱼类的时空分布与环境特征息息相关。本研究综合了中国第4次（2010年7~9月）、第5次（2012年7月和9月）、第6次（2014年7~9月）、第7次（2016年7~9月）、第8次（2017年9月）北极科学考察在白令海陆架区、白令海峡、楚科奇海陆架区和楚科奇海陆坡区等海域开展的底层拖网调查资料，分析了历次考察中鱼类的组成、多样性和群落结构，并结合水深、底温、底盐等环境数据阐述了研究海域鱼类与环境之间的相互关系，探讨了研究海域环境扰动增加背景下底层鱼类的适应与反馈。研究结果如下： （1）共鉴定鱼类65种，隶属于8目15科，以鲉形目最多，鲈形目次之。其中白令海记录鱼类53种，隶属于8目14科，以第6次考察种类数最多（36种）；楚科奇海记录鱼类43种，隶属于6目11科，以第7次考察种类数最多（25种）；两个海域共有种31种。除第8次考察外，其余历次考察均有出现的种类有5种，为费氏狮子鱼（Liparis fabricii）、三叉裸棘杜父鱼（Gymnocanthus tricuspis）、北极胶八角鱼（Ulcinaolrikii）、白令海北鳕（Boreogadus saida）和粗壮拟庸鲽（Hippoglossoides robustus）。综合历次考察，渔获尾数前3的种类为三叉裸棘杜父鱼、粗壮拟庸鲽和白令海北鳕，它们的资源丰度近年来均维持在很高的水平上，其中，白令海北鳕是北极海洋生态系统的关键种类之一（FEC，Focal Ecosystem Component），连接食物网中各个营养级生物，可以作为观测北极变化的指示种。 （2）白令海鱼类Margalef丰富度指数范围为0~3.11，Shannon-Wiener多样性指数范围为0~2.18，Pielou均匀度指数范围为0~1；楚科奇海鱼类Margalef丰富度指数范围为0~2.28，Shannon-Wiener多样性指数范围为0~1.87，Pielou均匀度指数范围为0~1。综合历次北极考察，白令海各站位Margalef丰富度指数均值高于楚科奇海，且差异显著（P<0.05），Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数差异不显著（P>0.05）。分类多样性方面，研究海域65种鱼类平均分类差异指数（△+）为74.18，分类差异变异指数（∧+）为318.27；其中白令海53种△+为74.26，∧+为302.40；楚科奇海43种鱼类△+为71.45，∧+为296.35；以上结果显示出白令海调查海域底层鱼类分类关系更加多样化的统计特征。鱼类多样性指数与环境因子的Pearson相关性分析表明，在白令海，鱼类Margalef丰富度与水深显著负相关，△和∧+与盐度显著正相关；在楚科奇海，鱼类生物量与水深显著正相关，种类数、∧+与底温显著正相关。 （3）研究海域底层鱼类可以分为4个群落：①白令海北部陆架外缘群落（群落Ⅰ），以第4次和第6次考察为代表，环境因子分析中以水深的方差贡献率最高，组内贡献率较大的鱼类为砂栖狼绵鳚、匙形冰杜父鱼；②圣劳伦斯岛-白令海峡群落（群落Ⅱ），以第4次、第5次和第6次考察为代表，环境因子分析中以水深和底温的方差贡献率较高，平均底温接近0℃，组内贡献率较大的鱼类为粗壮拟庸鲽、北极胶八角鱼、费氏狮子鱼；③楚科奇海东部近岸群落（群落Ⅲ），以第6次和第7次考察为代表，因子分析中同样以水深的方差贡献率最高，水深均值检验结果与群落Ⅰ和群落Ⅱ均差异显著（P<0.05）；底温的方差贡献率高于群落Ⅰ和群落Ⅱ，组内贡献率较大的鱼类为三叉裸棘杜父鱼、白令海北鳕和粗壮拟庸鲽；④楚科奇海北部陆坡群落（群落IV），以第7次考察为代表，底层环境低温、高盐，是唯一平均底温在0℃以下的群落，底温均值检验结果显著低于群落Ⅰ和群落Ⅲ（P<0.05），底盐均值检验结果则显著高于其他3个群落（P<0.05），该群落组内贡献率以白令海北鳕为主，出现了紫斑狼绵鳚、中间弧线鳚等深海种和极地种。 （4）气候变化引起物种分布范围的改变，本研究共记录8种原记录分布于北极其他海域而在本考察中有出现的种类，12种原记录分布于北极海域太平洋扇区而本考察中出现的站位超过原有分布范围的北部边界或接近已有分布的最北端的种类。通过鱼类尾数加权营养级的分析显示，白令海南部北纬60°~62°区域底层鱼类尾数加权营养级有一定的上升趋势，可能是目前受影响较为剧烈的区域。 群落组成中不同种类对气候变化的响应不同，从而引起群落结构的重塑。与此同时，气候变化可能放大人为因素（诸如过度捕捞、生境破坏和水域污染）对于海洋生物多样性的影响程度，因此鱼类方面的研究有助于各国、各利益团体在气候变暖对于海洋生态系统影响这一问题上达成共识。
白令海;楚科奇海;底层鱼类;物种多样性;时空分布;环境特征
国家海洋局第三海洋研究所
硕士
海洋生物学
林龙山
2018
中文
Q178.53
99
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）