美国太平洋北极通道地区晚夏时期雪蟹(Chionoecetes opilio)幼体及远洋蟹类群落的分布与数量

《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》:Late summer distribution and abundance of larval snow crab ( Chionoecetes opilio) and pelagic crab communities in the U.S. Pacific Arctic Gateway

【字体: 时间:2026年02月08日 来源:Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography 2.3

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  该研究通过多年度调查分析了白令海和楚科奇海北部夏季幼蟹的分布与丰度,发现温暖年份(2013、2017)幼蟹发育阶段更先进,可能与水温升高加速发育有关。雪蟹幼体最丰富且分布广泛,而蓝红 king蟹幼体罕见,推测因调查季晚。研究表明环境变化显著影响北极蟹类生态分布,强调幼蟹大规模数据对资源管理的重要性。

  
Jared D. Weems | Franz J. Mueter | Alexei I. Pinchuk | David G. Kimmel
阿拉斯加大学费尔班克斯分校,渔业与海洋科学学院,朱诺,阿拉斯加 99801,美国

摘要

这项多年研究对阿拉斯加北部白令海和楚科奇海夏季末期蟹类幼体的数量和分布进行了全面评估。幼体群落的年度间变化相对较小,主要受调查时间和水团位置的影响。我们发现,在较温暖的年份(2013年和2017年),处于较高级发育阶段的幼体比例较高。我们推测,温暖的条件可能加速了浮游幼体的发育或底栖成体的产卵过程,或者两者兼有。雪蟹幼体是数量最多、分布最广的物种。基于发育阶段的证据表明,北楚科奇海大陆架上的雪蟹幼体要么来自白令海(通过向北输送的晚期幼体),要么由当地或楚科奇/波弗特斜坡产卵的成体提供(这些成体在夏季末期释放早期阶段的幼体)。北部白令海似乎是雪蟹重要的后幼体定居区域,来自东西两侧大陆架的幼体可能都会被输送到奇里科夫盆地。

引言

在阿拉斯加水域已观察到80多种十足目螃蟹(Stevens, 2002),其中不到20%栖息在北纬60°以上的冷水大陆架上(Bluhm et al., 2009; Jewett and Feder, 1981)。然而,雪蟹(Chionoecetes opilio)在数量和生物量上占据了北部白令海和楚科奇海大陆架生态系统的显著比例(Divine et al., 2019; Kolts et al., 2015; Konar et al., 2014)。蓝王蟹(Paralithodes platypus)、红王蟹(Paralithodes camtschaticus)以及几种寄居蟹和海藻蟹也存在于该区域,但数量较少。作为大型且移动能力强的顶级捕食者,螃蟹通过啃食和食腐作用重新分配有机物质,在这些广阔的北极大陆架生态系统中发挥着重要作用(Boudreau and Worm, 2012; Dionne et al., 2003; Whitehouse et al., 2017)。
每年,数百万磅的白令海蟹产品流入全球海鲜市场(Garber-Yonts et al., 2024; Tao et al., 2024),为阿拉斯加西部社区提供了经济支持(Fey et al., 2016; Fina, 2011)。雪蟹、南部坦纳蟹(C. bairdi)、蓝王蟹、红王蟹和金王蟹(Lithodes aequispinus)的主要捕捞活动主要发生在北纬60°以南地区。由于种群数量急剧下降,管理者最近对两个重要蟹类种群实施了渔业禁令。2019年至2021年间,东部白令海的雪蟹种群意外崩溃,可捕捞生物量大幅减少,导致首次实施渔业禁令(Szuwalski, 2024)。布里斯托尔湾的红王蟹种群数量降至商业捕捞的雌性阈值以下,其补充能力持续低迷(Palof, 2024)。种群数量下降或崩溃的物种可能面临长期繁殖和补充能力受损的风险。
供应方面的生态学包括成功的幼体释放、扩散和定居过程,这些对于维持健康的蟹类种群至关重要(Underwood and Fairweather, 1989; Warner and Cowen, 2002)。夏季,浮游蟹幼体是太平洋北极大陆架浮游动物群落中的常见组成部分(Kimmel et al., 2023; Pinchuk and Eisner, 2017),但由于其数量相对较少,相关研究较为匮乏。在该领域的大多数研究中,十足目幼体被归为一类,部分原因是缺乏用于鉴定不同物种和发育阶段的分类学文献,以及样本处理时间较长。这些问题严重阻碍了在北太平洋大规模空间范围内开展野外研究(Ershova et al., 2019; Landeira et al., 2017; Scherbakova and Korn, 2012),而针对特定蟹类种群的短期局部研究则相对容易进行(Armstrong et al., 1981; Dvoretskii, 2011; Incze et al., 1987; McMurray et al., 1984)。缺乏大范围连续空间尺度的幼体群落数据限制了我们对蟹类早期生活史过程(如定居、补充和种群连通性)的理解。
北极地区的蟹类产卵区、幼体和后幼体生态学及扩散机制,以及与定居栖息地的关系仍知之甚少。相比之下,极地鳕鱼(Boreogadus saida)(Levine et al., 2023; Vestfals et al., 2021)和Calanus属桡足类(Kimmel et al., 2023; Pinchuk and Eisner, 2017)的观察结果表明,海洋环流和产卵地点是幼体早期扩散的主要驱动因素。浮游生物群落的变化直接影响物种的长期数量、移动和时空分布。在白令海东南部,通过结合海洋环流模型的个体模型研究了雪蟹(Orensanz et al., 2004; Parada et al., 2010)、坦纳蟹(Richar et al., 2015)和布里斯托尔湾红王蟹(Daly et al., 2020)的幼体来源-汇动态。然而,如果不整合按发育阶段分类的野外数据,我们无法验证这些模型或预测蟹类种群的补充情况。需要开展连续多年的空间尺度研究,以了解浮游幼体的来源和补充潜力。
白令海和楚科奇海的蟹类幼体可能正在应对边缘冰带的变化,包括季节性海冰减少、空气和海水温度升高以及天气条件和陆地淡水排放的变化(Danielson et al., 2011, 2020; Joh and Di Lorenzo, 2017; Litzow et al., 2014)。浮游和底栖生物群落受到物种特定生物耐受性的限制,其栖息地主要由水团结构决定(Fedewa et al., 2020; Logerwell et al., 2020; Sigler et al., 2017)。历史上,寒冷的气候条件和冬季持续的海冰覆盖促进了冷水体的形成,限制了温带物种向北扩散,同时为北极物种提供了栖息地和热避难所。在气候变暖的背景下,这些物种向北迁移,导致营养生态和物种相互作用发生显著变化(Grebmeier et al., 2006; Hollowed et al., 2013; Siddon et al., 2020)。已有研究指出该地区某些物种的兴衰(Logerwell et al., 2022; Stafford et al., 2022),而蟹类、鱼类、海鸟和海洋哺乳动物的极端迁移和大规模死亡可能是生态系统变暖的症状(Eisner et al., 2020; Kuletz et al., 2020; Romano et al., 2020; Szuwalski et al., 2021)。
本研究的主要目的是在三年内,考察东北部白令海和东部楚科奇海地区蟹类幼体的数量和分布及其与环境变量的关系。前一个冬季的环境条件与每个夏季采样期间的环境条件存在差异(Danielson et al., 2020, 2017),这使我们能够测试雪蟹及其他常见物种的特定栖息地关联。我们的发现为太平洋北极地区的蟹类幼体提供了迄今为止最全面的评估,有助于未来基于个体的模型研究,以确定关键产卵地点并改善蟹类资源的管理。

调查区域

2012年、2013年和2017年8月及9月,研究人员使用Bristol Explorer(2012年和2013年)和Ocean StarrNorthwest Explorer(2017年)在北部白令海和楚科奇海进行采样(Mueter et al., 2017; Baker et al., 2023),这是北极Eis和Arctic IES第二阶段海洋学及渔业研究计划的一部分(附录A,图A.1)。调查采用网格设计,主要站点相距约30海里。

环境变化

对物理水性质的分析显示,研究期间的年际差异与以往观察结果一致。2012年的冬季和夏季温度普遍较低,2013年处于中等水平,2017年温度较高(Danielson et al., 2020, 2017; Serreze et al., 2019)。2017年北部白令海大陆架的水温比2012年和2013年高1-3°C(图2.C/I/L)。在南部楚科奇海,仅有其中一个站点出现了冷水团(cSW)。

讨论

太平洋北极地区的蟹类幼体对寒冷和温暖的环境条件反应不同。三年间,北部白令海(NBS)和南部楚科奇海(SCS)的蟹类群落组成变化较大,而北部楚科奇海(NCS)的变化较小。在夏季末期,近岸蟹类群落与远洋来源的水团中的蟹类群落有所区分,这与该地区其他浮游和底栖物种及群落的模式一致(Mueter et al., 2021; Sigler et

作者贡献声明

Jared David Weems:概念构思、数据整理、正式分析、资金获取、研究方法、项目管理、资源协调、软件使用、数据验证、可视化展示、初稿撰写及审稿编辑。 Franz J. Mueter:正式分析、资金获取、资源协调、软件使用、监督指导、数据验证、审稿编辑。 Alexei I. Pinchuk:资源协调、数据验证、审稿编辑。 David G. Kimmel:资金获取、资源协调。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据获取

本研究的最终数据集存放在Data One Plus网站(https://search.dataone.org/view/10.24431/rw1k59e)的Arctic IERP项目研究工作区和阿拉斯加海洋观测系统数据门户(https://arctic-ierp.dataportal.nprb.org/#metadata/e6016f6d-1d82-4af4-ba21-da07df675abd/project/folder_metadata/24188455)中。包括所有年份和物种地图的初步报告可在Arctic Integrated Ecosystem Survey阶段获取。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:FM表示获得阿拉斯加海洋能源管理局OCS区域的财政支持;DK表示获得北太平洋研究委员会的财政支持。如果有其他作者,他们声明没有已知的可能影响本研究报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

北极Eis项目的概念、监督和大部分资金由沿海影响援助计划(CIAP-USFWS)和美国内政部提供,依据协议编号F12AF00188(阿拉斯加大学费尔班克斯分校);同时得到美国内政部海洋能源管理局(BOEM)环境研究计划的支持,依据合同编号M12AC00009(阿拉斯加大学费尔班克斯分校)。
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