浙南近海凤鲚时空分布及生物学分析

陈伟峰 ,  胡忠健 ,  叶深 ,  陈继浓 ,  薛峰 ,  倪勇 ,  彭欣

生物资源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (02) : 117 -124.

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生物资源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (02) : 117 -124. DOI: 10.14188/j.ajsh.2023.02.003
水生生物与环境

浙南近海凤鲚时空分布及生物学分析

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Spatio⁃temporal distribution and biological analysis of Coilia mystus in the coastal waters of south Zhejiang

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摘要

凤鲚(Coilia mystus)作为浙南近海的经济鱼类之一,近年来,由于长期的过度捕捞,其数量迅速下降。为探究浙南近海凤鲚资源的变动情况及其生物参数,2020年5月至2021年1月对浙南近海21个调查站位进行4个航次的底拖网调查,以生物量、丰度作为资源分布的数量指标,采用ELEFAN Ⅱ技术和Beverton⁃Holt动态综合模型对凤鲚的生长和死亡参数进行估算并分析凤鲚资源变动趋势。结果表明:4个航次共采集凤鲚903尾,总出现率为52.4%,生物量和丰度最高值出现在夏季,分别为24.46 kg/km2和2.33×103 ind./km2;体长范围为43~224 mm,优势体长组为100~180 mm,占全年总数的84.81%,体长(L)和体重(W)的关系式为W=1.25×10-6L3.2693 R2=0.9448);体重的生长拐点年龄为1.20 a。采用Pauly 经验公式估算出凤鲚的自然死亡系数为0.75,采用长度变换渔获曲线法估算凤鲚的总死亡系数为3.06,捕捞死亡系数为2.31,当前开发率为0.76。Beverton⁃Holt动态综合模型显示,浙南近海凤鲚已处于过度开发状态。为有效保护并恢复浙南近海凤鲚资源,建议设立凤鲚种质资源保护区,加强对凤鲚产卵场、仔稚鱼保育场的保护。

Abstract

As one of the economic fish species in the coastal waters of southern Zhejiang, Coilia mustus is being long⁃term overfished which has led its quantity to a rapid decline in recent year. To determine the the resources changes and biological parameters of Coilia mystus in the coastal waters of south Zhejiang, four bottom trawl voyages were conducted at 21 stations from May 2020 to January 2021. The catch per unit effort method was used to estimate the biomass distribution of C. mystus, the biological parameters of C. mystus were calculated using FiSAT II (Version 1.2.2), and the Beverton⁃Holt model was constructed to evaluate the resource changes. The results showed that a total of 903 C. mystus were collected in 4 bottom trawling surveys. The frequency of C. mystus at all stations was 52.4%.The body length of C. mystus ranged from 43 to 224 mm, and the dominant body length was between 100 to 180 mm with a proportion of 84.81%. The relationship equation of body length and weight of C.mystus was W=1.25×10-6L3.2693R2=0.9448). The weight growth inflection age was 1.20a. Natural mortality coefficient M was estimated as 0.75. The fishing mortality coefficient (F) was equal to 2.31 (F=Z-M=2.31). The exploitation rate was assessed as 0.76. The two⁃dimensional analysis showed that the exploitation of C. mystus in the coastal of south Zhejiang has been fully utilized. Therefore, it is recommended to establish a spawning ground reserve in the waters between Jiaojiang River estuary and Oujiang River estuary to protect and restore the resources of C. mystus.

Graphical abstract

关键词

凤鲚 / 底拖网 / 资源量 / 开发率 / 浙南近海

Key words

Coiliamystus / bottom trawl / resource amount / exploitation rate / coastal of south Zhejiang

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陈伟峰,胡忠健,叶深,陈继浓,薛峰,倪勇,彭欣. 浙南近海凤鲚时空分布及生物学分析[J]. 生物资源, 2023, 45(02): 117-124 DOI:10.14188/j.ajsh.2023.02.003

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0 引 言

浙南近海主要是指浙江中北部沿岸产卵场以南、机轮拖网禁渔区线以西,水深大于15 m的海域1。该海域地处浙江沿岸流和台湾暖流这两股低、高盐水系的交汇区2,椒江、瓯江的淡水输入给其带来了大量的营养物质,复杂的潮流造就了浙南近海多样的生境类型,渔业资源较为丰富3。长期高强度拖网捕捞使得近年来东海近海渔业资源呈现下降趋势4,以往常见的大型经济种类带鱼(Trichiurus lepturus)、大黄鱼(Larimichthys crocea)等衰退明显,且出现了鱼体小型化现象,鱼类的营养层次较以往下降明显56

凤鲚(Coilia mystus),隶属于鲱形目(Clupeiformes)鳀科(Engraulidae)鲚属(Coilia),是一种短距离溯河洄游鱼类,在我国沿海均有分布7。东海近海凤鲚产量相对较高,20世纪90年代,上海、江苏、浙江省的凤鲚年产量达1.3×104 t8。国内学者对凤鲚的研究主要集中于长江口流域910和钱塘江口11,研究内容主要涉及资源变动12、摄食习性13和繁殖生物学14等。关于浙南地区凤鲚的研究报道较少,本文根据2020至2021年在浙南海域开展的4个航次渔业资源调查项目数据,采用渔业资源评估软件FiSATⅡ(Version 1.2.2)计算凤鲚生长参数和死亡参数,通过建立其动态综合模式来分析资源利用状况,进而确定研究区域内凤鲚最适开捕体长、最高持续渔获量等重要信息,为更有效地保护凤鲚资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 调查站位和调查方法

于2020年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2021年1月(冬季)对浙南海域渔业资源进行本底调查。共设调查站位21个(121°30′~122°10′E;27°10′~29°00′N),站位布设如图1所示。调查船号为“浙洞渔10109”,调查网具为底拖网,船长47 m,总吨位300 t,主机功率为396 kW。底拖网水下网口张开面积约为40 m(宽)×4 m(高),囊网网目尺寸20 mm。各站位在白天以2~3 knots的速度拖曳1 h左右。将鱼类样品进行分类、鉴定和保存,并测量体长、体重等基础生物学指标。

1.2 数据处理方法

底拖网各站位调查数据用单位捕捞努力量渔获量(Catch Per Unit Effort, CPUE)进行标准化处理,计算公式为:

CPUE i =Wi /(Si ×ti

式中,CPUE i 为第i站点凤鲚的单位捕捞努力量渔获量(g/h/km2);Wi 为第i站点捕获的凤鲚重量(g);ti 为第i站点的作业时间(h),Si 为第i个站点的拖曳面积(km2)。

体长组距和体重组距分别采用Snedecor和Sturges分组组距法计算1516。计算公式为:

体长组距(Snedecor)=range/(range/SD×4)

体重组距(Sturges)=range/(1+3.322 lgN

式中,range为体长和体重的全距,SD为体长标准差,N为统计数量。

体长体重关系采用幂函数拟合,表达式为:

W=a×Lb

式中,W为体重(g),L为体长(mm),a为生长的条件因子,b为幂指数。

采用FiSATⅡ软件中的ELEFAN I17(electronic length frequency analysis I)技术拟合凤鲚生长曲线并估算其生长参数,生长参数采用拟合优度最大且最合理时对应的数值估算18;凤鲚的生长采用von Berta⁃lanffy生长方程19拟合:

lt =l[1-e-k(t-t0)

Wt =W[1-e-k(t-t0)b

式中,l 为最大体长,W 为最大体重,k为生长系数,t0为理论体长或体重为零时的年龄。

t0计算采用Pauly17的经验公式:

ln(-t0)=-0.392 2-0.275 2 lnL -1.03 8 lnk

式中,L 为渐进全长。

M采用Pauly经验公式17

lgM=-0.006 6-0.279 lgl+0.654 311 lgk+0.463 4 lgT

式中,M为自然死亡系数,T为调查区域在调查期内的平均水温。本研究海域在2020年5月至2021年1月的平均水温经实测为18.5 ℃。

总死亡系数Z由体长变换渔获曲线法20估算,计算过程如下:①采用Von⁃Bertalanffy生长方程将每一体长组中值转换为相对年龄;②计算各体长组的尾数占总样本尾数的比例,分别除以其相应体长组由下限生长到上限所需要的时间dt;③回归方程ln(N/dt)=a+bt的参数ab采用一元线性回归方程计算,其中t为对应每一体长组中值的年龄,方程斜率负值-b为总死亡系数Z

捕捞死亡占总死亡的比例即为资源开发率E

E=F/Z=Z-M/Z

式中,Z为总死亡系数,F为捕捞死亡系数。

根据Beverton Holt动态综合模型绘制单位补充量渔获量(Y′/R)和相对单位补充量(B′/R)二维曲线评价凤鲚资源的利用状况1821Emax表示获得最大渔获量的开发率;E10Y'/R边际增长减少10%的开发率;E50为资源量下降原始水平50%的开发率。

数据处理和分析、图形绘制用SPSS 20、FiSATⅡ(Version 1.2.2)和Suffer 13软件进行。

2 结 果

2.1 凤鲚资源时空分布

4个航次底拖网调查共捕获凤鲚903尾,站位出现频率春季(47.62%)、夏季(90.48%)、秋季(52.34%)和冬季(23.81%)。调查海域凤鲚年均生物量为11.26 kg/km2·h-1,年均丰度为1.02×103 ind./km2·h-1。调查海域各季节凤鲚平均重量、数量CPUE如图23所示,春季平均生物量为8.10 kg/km2·h-1,最高值出现在WTC14站位,为99.76 kg/km2·h-1,平均丰度为0.51×103 ind./km2·h-1,丰度最高值同样出现在WTC14站位,为3.86×103 ind./km2·h-1;夏季平均生物量为24.46 kg/km2·h-1,最高值出现在WTC04站位,生物量为93.34 kg/km2·h-1,平均丰度为2.33×103 ind./km2·h-1,最高值出现在WTC20站位,为8.51×103 ind./km2·h-1;秋季平均生物量为10.33 kg/km2·h-1,最高值出现在WTC16站位,为95.63 kg/km2·h-1,平均丰度为1.12×103 ind./km2·h-1,最高值出现在WTC16站位,为13.88×103 ind./km2·h-1;冬季平均生物量为2.15 kg/km2·h-1,最高值出现在WTC01站位,为28.29 kg/km2·h-1,平均丰度为0.14×103 ind./km2·h-1,最高值出现在WTC12站位,为0.99×103 ind./km2·h-1

2.2 体长、体重分布

对4个航次调查获得的903尾凤鲚进行生物学测量,结果显示,凤鲚的体长范围为43~224 mm,平均体长为(133.00±31.14) mm。根据样本分组公式,得出组距计算值为17.88 mm,将20 mm定为体长统计组距,以此绘制体长频率分布图(图3)。年度优势体长为100~180 mm,占84.81%,其余体长组占比均小于10.00%;凤鲚体重范围为0.29~55.73 g,平均体重为11.88 g。组距计算值为5.12 g,将5 g定为体重统计组距,得出年度优势体重为0~20 g,占83.59%,其余体重组占比均小于10.00%。

2.3 生长方程

经幂函数拟合,凤鲚体长与体重的关系为:W=1.25×10-6L3.2693,(R2=0.9448,N=903)(图4)。

2.4 凤鲚资源利用现状

基于凤鲚体长频数数据,应用ELEFAN技术求得Von Bertalanffy生长方程的生长参数l=252 mm,k=0.440,W=70.94 g,t0 =-0.17a,Von Bertalanffy体长体重生长方程分别为:lt=252[1-e-0.44(t+0.17)]; Wt =70.94[1-e-0.44(t+0.17)3.2693图5)。

总死亡系数Z由体长变换渔获率曲线法(Length⁃converted Catch Curve)进行计算,根据未达补充年龄段和体长接近的年龄段不能用做回归的原则拟合的方程ln=(N/dt)=11.81-1.33tR2=0.913),方程斜率的负值即总死亡系数Z为3.06。根据Pauly17的经验公式计算得出M=0.75,则捕捞死亡系数F=Z-M=2.31,又由资源开发率E=F/Z,得2020~2021年浙南近海凤鲚的资源开发率为0.76,体重生长拐点年龄ti 值为1.20 a,相对应的体长为153 mm,体重为16.00 g(图6)。

2.5 凤鲚资源利用现状

根据相对单位补充渔获量(Y′/R)和开发率(E)的关系曲线(图7),估算出Emax=0.677,E10=0.562,E50=0.348,而当前的开发率E=0.76,高于理论最大开发率Emax=0.677,表明2020-2021年浙南近海凤鲚种群已处于过度开发状态。当E=0.677时,Y′/R达到最大值;若E继续增大,Y′/R则随着E的增加而减少。从生物量资源维持来看,以目前开发率为0.76时,仅11.5%的资源量得到保持;将E降至Emax时资源量保持量升至17.3%,若E持续降低至E50时,则可保持50%的资源量。

3 讨 论

3.1 凤鲚资源分布规律

过去对凤鲚资源的报道多集中于长江口,20世纪80年代以来,平均捕捞量为1 961.3 t/a,占长江口鱼虾类总产量的48.6%22,1998年至2006年长江口凤鲚渔获量曲线呈下降趋势23。统计2008年至2017年长江口靖江段的343次采样中采集到凤鲚样本130次,出现率37.9%12。本次研究开展的4个航次,共84网次的拖网调查中,采集凤鲚共44网次,出现率为52.4%。按季节看,凤鲚平均生物量最高出现在夏季,为24.46 kg/km2·h-1,其次为秋季(10.33 kg/km2·h-1)和春季(8.10 kg/km2·h-1),冬季凤鲚生物量最低,为2.15 kg/km2·h-1。凤鲚属于短距离溯河洄游鱼类7,根据凤鲚的繁殖行为,春季研究海域的凤鲚向椒江、瓯江及飞云江进行生殖洄游,造成了调查海域内凤鲚的生物量总体不高。夏季产完卵的凤鲚及子代顺河而下进行索饵洄游,此时调查海域内凤鲚的生物量和丰度均达到了最高值。冬季生物量最低,究其原因,冬季受太阳辐射及沿岸流等影响,凤鲚由沿岸向外侧较深的海域进行越冬洄游22

3.2 生物学特征分析

研究表明,同种鱼类由于生境的不同会导致生长参数产生差异24。本研究结果显示,浙南近海凤鲚的平均体长和平均体重分别为132.72 mm和11.88 g,其规格与舟山海域的凤鲚较为接近(表1),明显小于瓯江凤鲚25,主要是因为瓯江凤鲚采用流刺网采集,且采集时间为5-8月份,此时凤鲚多为繁殖个体,其规格相对较大。本次调查采用拖网作业,对凤鲚规格的选择性较低,在捕获大个体凤鲚的同时亦捕获其他规格个体,这是造成平均体长、体重较大差异的主要原因。鱼类体长与体重的幂函数关系W=aLbb通常被认为是异速生长因子26,同种鱼类在不同阶段b值存在差异。本文中,浙南近海凤鲚群体的b值为3.2693,与舟山近海群体(b=3.212)较为接近27;略高于长江口群体(b=3.01328b=3.07529b=3.0230);高于瓯江群体(b=2.60525)。可以看出凤鲚在不同区域的生长速率存在一定差异,造成差异的原因可能是外在的水域环境和饵料丰富度以及自身的种质资源的不同。此外,研究方法的不同也会对结果产生影响。当鱼类的理论生长起点年龄t0为负数时,说明该鱼在幼鱼或仔稚鱼阶段不是匀速生长,此时就需要使用线性模型、Gompertz模型或者其他模型对其进行模拟。本研究中,凤鲚的t0=-0.17a,表明本次获得的Von Bertalanffy方程不能用来模拟该水域凤鲚仔稚鱼或幼鱼的生长特征,仔稚鱼或幼鱼的生长特征还有待进一步研究。

3.3 资源管理

有研究认为,自然死亡为种群死亡的主要原因,此时Z/K值≤3,反之则Z/K>331。在浙南近海凤鲚的研究中,Z/K=3.56,表明浙南近海种群的死亡主要受捕捞影响。鱼类的开发率常常被用来评估一个鱼类种群受人类捕捞活动的影响程度32。Gulland33提出的鱼类资源最佳开发率0.50,在本次研究中,调查区域内凤鲚的开发率E=0.76,表明在研究期内该海域的凤鲚已处于过度开发状态。Mehanna34认为一般来说,在相对单位补充量渔获量与开发率关系曲线中,最大开发率Emax是衡量种群开发程度的标准,当开发率位于Emax的左侧区域时种群开发利用可持续,当开发率位于Emax的右侧区域时种群资源将面临威胁。本次研究中凤鲚的开发率E=0.76,位于Emax(0.677)的右侧区域,同样证明了凤鲚种群资源的过度开发情况。

为有效保护浙南近海凤鲚资源,建议开展对凤鲚产卵场、仔稚鱼保育场的调查;在椒江、瓯江等重要河口实施禁渔制度,加大渔政执法力度;建议在瓯江口和椒江口及临近海域设立凤鲚产卵场保护区,保护补充群体和产卵群体,以实现凤鲚资源的可持续利用。

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国家自然科学基金(41976091)

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