人类捕捞活动受中尺度海洋动力过程的影响

近日，山东大学海洋研究院物理海洋团队在渔业领域国际顶级期刊《Fish and Fisheries》在线发表了题为“Mesoscale eddies modulate the dynamics of human fishing activities in the global midlatitude ocean”的研究论文。该研究系统量化了中尺度涡影响人类捕捞活动的全球模式，首次发现在全球中纬度海域人类捕捞活动（以捕捞金枪鱼为主）对气旋涡和反气旋涡存在相反的响应，并首次提出了中尺度涡引起的“生态导管”和“生态屏障”的假说来解释这一现象。

中尺度涡是海洋上层普遍存在的高能旋转水体，其空间尺度为10s–100s km2，通常持续数周至数年。中尺度涡引起的捕获、搅拌、抽吸和混合等一系列复杂的物理过程使其主导了局地的生物地球化学过程。通常认为，气旋涡为高初级生产力的区域，而反气旋涡则是贫瘠的“海洋沙漠”。由于涡旋引起的局地环境条件和摄食条件的变化，可以推测高营养级鱼类的分布会受到显著影响，进而影响人类捕捞活动。澄清中尺度涡对这些高营养级生物的影响是全面认识海洋生物-物理相互作用的关键，对提高渔业资源和渔场预测水平、促进渔业资源的可持续开发和管理等，都具有重要的现实意义。

一直以来，全面厘清中尺度动力过程对鱼类分布的影响是非常困难的。由于这些高营养级生物的强迁徙能力和难以获取的分布数据，先前研究利用少量的电子标签、商业捕捞等数据得出了不同的结论，气旋和反气旋涡如何影响高营养级生物分布一直存在争议。该研究将来自深度学习推算的全球捕捞活动大数据作为鱼类分布的指标，首次与卫星观测的中尺度涡数据结合起来，统计量化了中尺度涡影响人类捕捞活动的全球模式（图1）。研究发现，中纬度海域目标为金枪鱼的捕捞活动更加频繁地聚集在反气旋涡核心而远离气旋涡核心。结合卫星遥感观测的海表及ARGO/BGC-ARGO观测的深层海洋数据，该研究发现这一涡旋引起的捕捞活动与中尺度涡内部中层水团的温度和溶解氧分布显著相关（图2）。反气旋涡中温暖富氧的水团形成了一种“生态导管”，从而有利于中纬度金枪鱼深潜捕食；相反，寒冷缺氧的气旋涡犹如一种“生态屏障”，使其难以长时间潜入深海中觅食（图3）。相比之下，低纬度水域的涡旋强度较弱，对水温和溶解氧的影响较低，这使得这种涡旋引起的捕捞活动分布模式主要限制在中纬度水域。该研究结果为阐明中尺度动力过程的生物-物理耦合机制提供了重要的支撑，并为提高渔业资源和渔场预测水平提供了新的思路。

该成果由山东大学海洋研究院物理海洋团队联合厦门大学柴扉教授和日本东京大学Shin-ichi Ito教授共同完成。本文第一作者为博士研究生邢勤旺，通讯作者为于海庆副研究员。该研究得到了南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)自主立项项目和山东省自然科学基金的资助。这项研究也获得了编辑和三位审稿人的高度评价，认为该研究代表了渔业领域的重要贡献“valuable contribution to fisheries science and great interest to readers”。

文章链接：

https://doi.org/10.1111/faf.12742

图1 中尺度涡影响捕鱼活动的全球模式

图2 中纬度水域中尺度涡引起的水温和溶解氧异常

信息来源：山东大学海洋研究院物理海洋团队。