海洋热浪不是底栖鱼类变化的主要驱动因素
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06449-y#Abs1
研究背景
Background
全球背景
随着全球气候变化的加剧，极端气候事件，比如海洋热浪（MHWs），变得更加频繁和强烈。这些事件与海洋生态系统的许多生态转型案例有关，例如珊瑚白化、海藻林和礁石鱼类的大量死亡。MHWs 被认为可能对海洋生物多样性、生态系统功能以及依赖海洋资源的人类社会经济系统产生影响。比如MHWs 能够迅速改变海洋物种的分布，导致某些物种数量下降，而某些物种数量则可能增加。
尽管有一些研究报道了 MHWs 对特定物种或生态系统的负面影响，但尚不清楚MHWs 对海洋生态系统中鱼类生物量和群落组成的影响程度，甚至不清楚这些影响是否能够与自然和采样变异性区分开来。
海洋热浪定义
对于海洋热浪的定义在不同的研究中也有差别，本研究将气候基准期内第 95 百分位数的海底温度定义为海洋热浪阈值，而将海底温度连续超过海洋热浪阈值不少于5天的海水异常增暖事件定义为海洋热浪事件，累积强度以°c天为单位进行测量，表示事件持续期间超过95个百分位数阈值的时变异常之和。
研究方法
Method
本研究整合了来自北美和欧洲大陆架生态系统的18个长期科学调查数据，包括82,322次拖网采样，涵盖了1,769种底栖鱼类。分析了从 1993 年到 2019 年间284次对海洋热浪的观测数据，以量化 MHWs对区域鱼类生物量和群落组成的影响（图1）。
使用线性模型、广义线性模型或广义相加模型等，以评估MHWs的累积强度与鱼类生物量变化之间的关系。
图1 调查区域及时间序列图
研究结果
Result
MHW对生物量的影响
该数据集记录的一些海洋热浪影响与之前的文献报道相一致，比如2014-2016年东北太平洋MHW后阿拉斯加湾出现22%的生物量损失。尽管这些影响是实质性的，但总体来看这种影响与生物量的自然变异性相比是并不大的。其他强烈的海洋热浪对总生物量几乎没有明显的影响，比如2008年北海的42°C-days海洋热浪，生物量下降仅6%。
图2 MHW累积强度对不同地区生物量的影响
与预期相反的是，在有MHW和没有MHW的调查中，生物量变化的中位数接近于零，表明各区域表现出净生物量增长和净生物量损失的可能性大致相同（图2）。
图3 分区域探究MHW对生物量的影响
由于所研究的生态系统具有不同的气候、物种构成和人为影响，可能以不同的速度和方向对环境扰动作出反应，因此本研究对于生物量的也分区域进行了探究。对任何一个单独区域的调查也发现MHW累积强度与底栖鱼类群落的生物量变化之间没有统计学上的显著关系（图3）。
群落温度指数CTI
考虑到海洋热浪可能通过导致冷缘物种减少或局部灭绝，以及通过导致暖缘物种扩散或增加导致快速的生态更替，引入了CTI群落温度指数这一指标，计算为单个物种实现热生态位的生物量加权平均值。将CTI与海洋热浪累计强度比较，检验热带化或去寒带化是否是海洋热浪的一般效应。
判断热带化是否是MHW的普遍效应，结果表明某些情况下，鱼类群落在海洋热浪后表现出与前一年的高度差异，例如2014-2016年海洋热浪期间白令海东部和美国西海岸·，但这不是普遍现象。总体来看MHW的影响尚未超过这些生态系统的自然变异性，或由于采样过程造成的变异性（图4）。
图4 东北太平洋四个调查区域生物量，CTI和物种组成的变化
研究者猜测海洋热浪的影响在区域性的生物群落尺度上表现不显著，但可能影响个别鱼类物种。进一步的分析结果表明海洋热浪累积强度与CTI变化无显著相关，没有证据表明海洋鱼类群落对海洋热浪有系统的热带化或去寒带化反应（图5）。这进一步支持了文章的主要发现，MHW对鱼类群落的影响在生态上并不一致，也没有超过自然变异性。
图5 海洋热浪对CTI的影响
结论与展望
Conclusion
本文的研究发现海洋热浪对于鱼类生物量影响很小，无法与自然和采样变异性区分开。同时海洋热浪并不与热带化和去寒带化相关，在个别情况下有影响，但不是普遍的。
尽管目前历史记录没有发现临界点，当非常极端的MHW越过临界点后会产生不利的生态影响，但在其他领域如珊瑚礁生态学中已确定这样的阈值。在未来制定海洋保护和管理策略时，应综合考虑多种环境压力因素。
END
参考文献：Fredston, A.L., Cheung, W.W.L., Frölicher, T.L. et al. Marine heatwaves are not a dominant driver of change in demersal fishes. Nature 621, 324–329 (2023).
汇报人：赵怡珠 厉馨
指导老师：姜晓东
本文来源于2024年“水生生物学原理与进展”课堂讨论。
讨论目录：
