《中国科学院海洋研究所在全球气候变化对典型海洋生境鱼类适生区驱动研究取得新进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-12-11
  • 近日,国际海洋与淡水生物学Top期刊Marine Pollution Bulletin在线发表了题为“Prediction of suitable habitat shifts and assessment of ecological niche overlaps for three Tridentiger species with intertidal and subtidal characteristics under future climate change”的文章,报道了中国科学院海洋研究所在未来气候变化对典型生境下(潮间带和潮下带)海洋鱼类物种适生区动态驱动及生态位叠加评估研究方面的最新结果。

    如何精确预测和描述物种对全球变化的响应过程是保护生态学研究所面临的关键挑战之一。海洋生物对全球气候变化的敏感性越来越多地通过SDM方法被预测和描述,但极少考虑到不同生态位下物种间对气候变化的响应差异。本研究比较了典型潮间带物种(纹缟虾虎鱼、双带缟虾虎鱼)与潮下带物种(髭缟虾虎鱼)对全球气候变化的响应差异并明确了关键环境因子对不同生境缟虾虎鱼物种分布的驱动作用。

    缟虾虎鱼(Tridentiger)主要栖息在西太平洋的热带、亚热带和温带淡水或半咸水环境,主要摄食底栖小型生物,同时也是中华鲟等珍稀保护物种的饵料生物,处于食物链的中下游,生态地位十分重要。缟虾虎鱼作为生态指示旗舰物种,极易受到环境变化的影响,预计未来全球气候变化下会导致其栖息地适生区发生剧烈变迁甚至是丧失。考虑到缟虾虎鱼作为众多经济鱼类、濒危物种的饵料,其生态位变动对渔业生态系统稳定具有重要的支撑作用,因此,系统解析不同生境下缟虾虎鱼对全球气候变化的响应策略至关重要。

    海洋研究所李军研究团队综合采用物种分布模型(SDM)和生态位评估模型(ENM),系统解析了典型生境下三种缟虾虎鱼的适宜栖息地动态转移变化,并首次量化了潮间带及潮下缟虾虎鱼生态位重叠度。研究首次发现离岸距离、初级生产力和温度等环境因子是影响潮间带和潮下带缟虾虎鱼适生区分布的主要驱动因子,对三者适生区的分布贡献率达到了94%。SDM最大熵模型(Maxent)评估结果首次发现除西太平洋沿岸外纹缟虾虎鱼和髭缟虾虎鱼全球范围内还存在4个热点适生区,分别位于东太平洋的西雅图和加利福尼亚沿岸、西大西洋的纽约、新泽西州沿岸、东大西洋的阿姆斯特丹、布鲁塞尔等周边沿岸、南美洲的乌拉圭和马德普拉塔沿岸;除西太平洋沿岸外双带缟虾虎鱼存在3个热点适生区,分别位于西大西洋的新泽西州和特拉华沿岸、东大西洋的弗伦斯堡和阿姆斯特丹沿岸、南美洲的乌拉圭北部沿岸。

    与以往研究不同,本研究还进一步发现,未来气候变化下营泥沙质穴居生活习性的缟虾虎鱼适生区发生了显著的局域扩张和收缩事件,但未发生适生区的极向迁移。生态位叠加分析结果显示,纹缟虾虎鱼与髭缟虾虎鱼生态位重叠度最大,种间的适宜生境重叠面积达到44.7×105km2,分别占纹缟虾虎鱼和髭缟虾虎鱼适宜生境总面积的25.2%和40.6%。研究证实纹缟虾虎鱼可以同时适应潮间带和潮下带生境,其适生区的分布区范围更广,对未来全球气候变化的适应能力更强。该研究首次发现具有特定生活史的潮间带鱼类物种可能对环境变化更具有韧性,研究为典型潮间带和潮下带物种响应全球气候变化策略提供了新的见解。此外,本研究的结果为未来的海洋生态系统物种保护和管理提供参考。

    中国科学院海洋研究所为文章第一完成单位,青岛农业大学联合培养硕士研究生陈少华为论文第一作者,肖永双副研究员和李军研究员为文章共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目(前沿交叉类)、国家重点研发计划和现代农业产业技术体系国家海水鱼体系等项目的联合资助。

    文章目录:

    Shaohua Chen, Yongshuang Xiao*, Zhizhong Xiao, Daoyuan Ma, Jun Li*, Angel Herrera-Ulloa. Prediction of suitable habitat shifts and assessment of ecological niche overlaps for three Tridentiger species with intertidal and subtidal characteristics under future climate changes. Marine Pollution Bulletin. 2024,198:115827. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.115827.

    文章链接:

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X23012626?dgcid=author

  • 原文来源:https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202311/t20231130_6938888.html
相关报告
  • 《中国科学院海洋研究所全球气候变化下深水岩礁生境鱼类的适生区变迁研究取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2024-10-22
    • 近日,国际环境与生态学期刊Environmental Research(Top期刊1区,IF=7.7)在线报道了海洋所在未来气候变化对深水岩礁生境石鲷属鱼类物种适生区分布变动影响,以及种间生态位叠加竞争研究方面的最新结果,为理解海洋深水鱼类如何响应全球气候变化提供了新的视野。 全球变暖正导致海洋生态系统面临前所未有的挑战。以往研究发现气候变化已显著影响中上层鱼类的分布和数量,海水温度上升、海洋酸化和海冰减少改变了它们的栖息地,进而影响其迁徙和繁殖行为。与此同时,对深水底栖鱼类的研究相对不足,亟需进一步关注和研究。中国科学院海洋研究所李军研究团队以生活在20米以深水域的恋礁性石鲷属鱼类为研究对象,运用物种分布模型(SDM)和生态位评估模型(ENM),研究了7种石鲷属鱼类在末次冰期、当前以及未来适生区分布以及质心转移差异,全面分析了不同CO?排放情景下全球气候变化对石鲷鱼类适生区分布波动的影响。 研究发现,石鲷鱼类在全球范围内存在三大热点适生区分别位于印太交汇区、南非莫桑比克海峡两岸以及南美西海岸,初级生产力、离岸距离、盐度以及温度影响其物种分布的主效环境因子,其综合贡献率超过了85%。研究首次发现相较于末次冰期当前环境条件下南非莫桑比克海峡呈狭域分布的岬石鲷(O. conwayi)、罗氏石鲷(O. robinsoni)和皮氏石鲷(O. peaolopesi)适生区发生显著的收缩事件,收缩比例高达5.7%至39.9%。研究进一步发现,在未来不同CO?排放模式下(2050s~2100s RCP26/85),在全球区呈广域分布的条石鲷(O. fasciatus)、斑石鲷(O. punctatus)、眼带石鲷(O. woodwardi)适生区波动较小,且分布质心转移距离短未发生显著的极向迁移,揭示深水底栖鱼类对全球气候变化的耐受性更强。生态位叠加评估结果发现位于南非海域的岬石鲷(O. conwayi)与罗氏石鲷(O. robinsoni)生态位重叠度高达71.5%,生态位重叠面积为128,067.2km2,狭域种间生态竞争激烈;在全球呈广域分布条石鲷(O. fasciatus)和斑石鲷(O. punctatus)适生区与其他石鲷鱼类适生区分布的重叠率高达86.43%,且两者在印太区域存在强烈的种间生态位竞争(I = 78.0%),生态位重叠面积高达3,122,266.0km2。适生区分布及变迁结果和生态位叠加评估结果显示印度洋-太平洋海域为石鲷属鱼类潜在的起源地。上述发现不仅对理解深水石鲷属鱼类的生态适应性具有重要意义,也为全球气候变化下的海洋生物保护提供了科学依据。 中国科学院海洋研究所为文章第一完成单位,硕士研究生陈少华和肖永双副研究员为论文第一作者,肖永双副研究员和李军研究员为文章共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院海洋大科学研究中心重点部署项目(前沿交叉类)、国家重点研发计划和现代农业产业技术体系国家海水鱼体系等项目的联合资助。 文章目录: Shaohua Chen#, Yongshuang Xiao#*, Zhizhong Xiao, Jun Li*, Angel Herrera-Ulloa. Suitable habitat shifts and ecological niche overlay assessments among benthic Oplegnathus species in response to climate change. Environmental Research, 2024, 252:119129. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119129. 文章链接: https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119129.
  • 《中国科学院海洋研究所在风暴潮模拟预报方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-12-21
    • 风暴潮是我国近海灾害损失最严重的海洋动力灾害过程,准确模拟预报风暴增水对防灾减灾非常重要。中国科学院海洋研究所侯一筠、胡珀课题组通过在海洋数值模式中引入考虑波浪影响的风应力参数化方案,显著提高了山东沿海风暴增水的模拟精度,相关成果在海洋模拟学术期刊Ocean Modelling发表。 台风和寒潮期间,强风引起的海水异常升降,给沿海区域的人员和财产安全构成严重威胁。为减少风暴潮灾害风险,通常使用数值模式来预测风暴增水。山东沿海地区风暴潮灾害频繁,特别是冬春季的寒潮和夏秋季的北上台风期间,沿海地区会出现强烈的风暴增水现象。与东南沿海等开阔海域相比,山东近海的岸界和水深地形变化复杂,增加了风暴增水的模拟预测难度。 ADCIRC-SWAN耦合模式常用于模拟近岸的风暴增水和极值波浪,被广泛应用于科学研究和业务预报模式中。通过与实际观测对比,发现使用ADCIRC模式模拟的风暴增水存在系统误差,数值模拟结果偏小且在渤海区域尤甚,而使用耦合模式中的wave setup方案改进效果十分有限。研究发现,通过一种考虑波浪影响的风应力参数化方案来替代模式原有的单纯依赖风速的参数化方案,可以有效地纠正风暴增水的模拟误差。通过模拟评估发现,在渤海区域最大风暴增水的改进效果超过20%。研究进一步揭示这一改进的物理机制,渤海区域独特的海岸线形态特征对风浪演变和风应力增强具有重要影响:浅水渐变地形及限制性的的风区,导致风浪的成长不充分和向岸传播过程中的浅水效应,显著增加了海-气间的动量交换,从而导致风暴增水更强。目前ADCIRC模式中原有方案仅考虑风速,无法准确描述这一机制,因而低估了风应力和风暴增水的数值。 基于改进的动力模式技术,科研团队构建了山东沿海风暴潮-海浪耦合漫滩数值预测模型,局部最高分辨率为100米,模拟了两次典型强台风过程(波利和利奇马)过境莱州湾期间的海水淹没过程。研究发现,在忽略海堤防御作用的情况下,台风风暴潮会导致莱州湾沿岸大范围的海水淹没风险。研究还定量评估了风场驱动、波浪增强风应力等外部驱动因素对海水淹没的影响程度。 中国科学院海洋研究所李水清副研究员是论文通讯作者,李朝博士是论文第一作者,其他合作作者包括胡珀研究员、冯兴如研究员、莫冬雪助理研究员和自然资源部北海预报中心李健高级工程师,研究得到了国家自然科学基金等项目资助。 相关论文信息: Li Zhao, Shuiqing Li*, Po Hu, Xingru Feng, Dongxue Mo, Jian Li. 2023. Improving storm surge simulations by considering wave-steepness-dependent drag coefficient in the northern East China Sea. Ocean Modelling. doi: 10.1016/j.ocemod.2023.102283. Li Zhao, Shuiqing Li*, Po Hu, Dongxue Mo, Jian Li, Mei Du, Jie Yan, Yijun Hou, Baoshu Yin*. 2022. Numerical study of storm surge-induced coastal inundation in Laizhou Bay, China. Frontiers in Marine Science. doi: 10.3389/fmars.2022.952406.