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给潜水器挂一台DST CTD,西澳中深礁近两万尾鱼有了环境底稿
访问数量:66发布时间:2026-10-18

珊瑚礁白化与过度捕捞正把生态学家推向更深处:30米以下的中深礁与深水前礁,会不会是浅水生物的避难所?澳大利亚研究团队Hellmrich、Saunders、Keesing、Anderson与Harvey驾驶两台小型遥控潜水器,在宁格罗海洋公园的六类中深底栖栖息地上航行11.9公里立体视频断面,识别并测量了近两万尾鱼,把鱼类群落与栖息地、光照、盐度等环境梯度一一对应起来,成果2026年发表于Coral Reefs。

研究背景

中深生态系统一般指约30米至150米之间仍有足够光照支撑光合珊瑚生长的水层,在60米上下存在一道明显的动物区系断带。西澳大利亚的宁格罗岸礁绵延260公里,2011年列入世界遗产,海洋公园面积约4566平方公里,34%划为禁捕的保护区带。然而占公园面积超过55%的深水栖息地至今基本游离于保护区网络之外。过往对宁格罗中深带鱼类的调查多依赖诱饵式水下视频,样点间隔至少500米,难以解析几十米尺度上栖息地拼接镶嵌与鱼类的精细对应关系。团队由此改用遥控潜水器搭载立体视频,沿栖息地等深线逐段推进,把每条断面锚定在明确的底栖栖息地类型上。

研究过程

研究聚焦公园北部的赫尔比岸滩海域,选定六类主导性中深栖息地:造礁石珊瑚、圆盘独珊瑚床、大型藻类、红藻石(钙化红藻群落)、沙质海底与海绵群落,共27个站位。采样安排在2022年2月20日至28日,特意避开鲸鲨与座头鲸洄游期以满足许可要求。两台遥控潜水器分别加装双目立体摄像系统:两台运动相机固定在间距600毫米、内倾5度的铝制基杆上,下水前后均做立体标定,可对鱼体做三维测量;分析软件自动剔除相机前方7米以外、侧方2.5米以外的个体,保证各断面采样视野一致。

图1. 冰岛Star-Oddi公司DST CTD温盐深记录仪

图2. 宁格罗海洋公园采样站位与六类栖息地断面构成(论文 Figure 1)

每台潜水器都挂着两台记录仪:一台Star-Oddi DST CTD温盐深记录仪,同步记录水温、深度、盐度、电导率与声速;另一台小型记录仪负责水温与光照强度。潜水器由船上操纵杆控制,超短基线定位系统以0.1米的距离分辨率实时回传其相对母船的位置,据此计算断面长度。团队共完成238条50米长、5米宽的立体视频断面,各断面间隔至少50米,按底栖覆盖超过50%的主导类型归类,站位水深介于15.5至66.1米之间。分析师逐段识别、计数并测量鱼类,独立复核员再做质量控制;生物量按体长的异速生长关系换算。

图3. 六类栖息地鱼类丰度与生物量群落结构的多元排序(论文 Figure 2)

实验结果

11.9公里断面录得近两万尾鱼。238条断面共记录19,211尾鱼,隶属263种。珊瑚栖息地的平均物种数、个体数与生物量均显著居首:单条断面平均生物量约50.5公斤,远高于其余五类;断面回代归属检验中珊瑚断面的群落也最难与其他栖息地混淆。红藻石床与珊瑚栖息地并列拥有最大的平均鱼体长,而红藻石、大型藻与海绵群落的鱼类组成彼此重叠较高。中深带还栖息着游钓鱼种与本地特有种,其群落组成明显区别于浅水礁坪。

环境梯度在几十米尺度上即可分辨。DST CTD的同步记录勾勒出六类栖息地截然不同的水环境:珊瑚断面最浅,平均水深24.9米,光照强度最高,平均约1289勒克斯;沙质海底最深,平均49米,光照仅约108勒克斯,两者水温也最低。珊瑚与大型藻断面水温较高,约27.5至27.6摄氏度;圆盘独珊瑚床断面盐度最高,平均34.17,明显高出海绵与沙质断面。声速与电导率因与水温高度相关,在建模中予以剔除。

图4. 六类栖息地的水深、水温、光照与盐度对比(论文 Figure 4)

栖息地与光照是最强预测因子。距离基线性模型显示,栖息地、位置、水深、盐度与光照合计解释了丰度群落变异的37.9%、生物量群落变异的37.0%;仅栖息地单因子就解释约32.7%至32.8%。环境变量中光照贡献最大,单独解释11.3%(生物量数据为12.0%),其次为深度的8.1%。这说明在宁格罗,环境梯度并非只在陆架尺度起作用,而是在几十米的精细尺度上就重塑着鱼类的群落结构。

图5. 各栖息地鱼类个体数、物种数与断面生物量(论文 Figure 5)

研究结论

研究表明宁格罗的中深带并非浅水礁的模糊延伸,而是由六类栖息地拼成、各自维系着独特鱼类群落的镶嵌体:珊瑚栖息地是丰度与生物量的热点,沙质海底是物种往返结构栖息地的觅食通道与运动廊道,红藻石与大型藻群落的价值则长期被低估。作者强调,这些深水栖息地在禁捕保护区网络中的占比明显不足,未来海洋空间规划必须把跨深度梯度的鱼类栖息地关系纳入考量。

对礁栖鱼类与底栖栖息地调查而言,环境数据的同步性决定了归因的可信度。把Star-Oddi DST CTD温盐深记录仪直接挂载到潜水器或拖体上,温度、深度、盐度、电导率与声速随每一秒航迹同步落盘,仪器长仅50毫米、直径15毫米,不挤占载体载荷,电池在10分钟间隔下可续航约5年,耐压档位最深可达2400米,数据经通讯盒与软件一次性回收,让每条视频断面都自带一份可追溯的水环境档案。

参考文献

Hellmrich LS, Saunders BJ, Keesing JK, Anderson MJ, Harvey ES. Fine-scale fish associations across mesophotic and deep coral fore-reef habitats. Coral Reefs, 2026, 45(4): 1907–1930. https://doi.org/10.1007/s00338-026-02852-9

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