口虾蛄种群动态对营养交互作用的响应机制

Trophic interaction is the key factor for the dynamics of populations and biotic communities. Marine ecosystems are threaten by a multitude of stresses from human activities and climate changes, which lead to substantial changes in the trophic interactions of many ecosystems and drive the variation of life history traits and population dynamics of marine species; however, the question has been less studied in the research of fisheries resources and the underlying mechanism is not clearly demonstrated. This project intends to demonstrate the influencing mechanisms of trophic interactions at the population level, using the population of mantis shrimp (Oratosquilla oratoria) in Jiaozhou Bay and adjacent areas as an example. With respect to population variability driven by the ecosystem, the research is focused on the influencing processes of trophic interactions on the population dynamics, and adopts a range of ecosystem models to integrate trophic structure, biological traits, and population dynamics. The research contents include: the foodweb structure of Jiazhou Bay community; the predation, prey, competition and cannibalism of O. oratoria; the influence of trophic interactions on biological traits; and the response process and feedback of population dynamics to biological parameters and trophic interactions. The objective of the project is to resolve the direct, indirect and synergistic effects of trophic interactions based on the analyses above. We aim to improve the understanding of the population dynamics of O. oratoria and relevant marine species, and to support the fisheries stock assessment and management in the background of changing marine ecosystems.

营养交互作用是影响群落和种群动态的关键生物因素。在人类活动和气候变化等多重压力下，许多生态系统的营养结构发生显著改变，驱动了海洋生物生活史和种群动态特征的变化，但在以往渔业资源研究中缺乏深入探究，其作用机制尚不明确。本课题以胶州湾及其邻近海域口虾蛄为例，针对生态系统驱动下种群动力学过程的变化，聚焦于营养关系对种群动态的作用过程，探究营养交互效应在种群层次的作用机制。本课题主要运用生态系统模型方法，将营养结构、生物学特征和种群动态三者有机结合，研究内容包括：胶州湾群落食物网结构；口虾蛄捕食、被捕食、食物竞争和自食性营养关系；营养交互作用对口虾蛄生物学特征的影响；口虾蛄的种群动态对生物学参数和营养结构的响应过程和反馈。基于以上分析，本课题旨在解析营养交互作用的直接、间接和协同效应，加深对口虾蛄以及相关海洋生物种群变动规律的认识，在海洋生态系统变化的背景下，为渔业资源的评估和管理提供理论支持。

在当前全球气候变化、渔业资源过度开发、生态系统结构和功能改变的大背景下，许多资源种群的组成结构和生物学特征发生显著变化，传统种群评估方法难以反映实际的种群动态。本课题针对种群生物学参数的可变性，聚焦于营养交互作用对物种生物学参数以及种群动态的影响，开展了山东近海海域4个季度的底拖网调查，进行了重要物种生物学分析、渔业资源评估和生态系统模拟工作，主要完成了一下4个方面的研究工作：（1）口虾蛄种群生物学参数估算，解析了口虾蛄种群体长组成、生长、肥满度等特征及其季节性变化；（2）口虾蛄时空分布规律解析，解析了口虾蛄丰度、生物量的空间分布、空间自相关性，及其与环境因子的关系；（3）渔业生物群落结构预测，构建了联合物种分布模型，拟合和预测群落结构组成和多样性特征；（4）渔业生态系统管理策略评估，研究了数据有限条件下的渔业管理方法，模拟了渔业的生态系统效应。本课题系统分析了口虾蛄的体长结构，阐明了口虾蛄肥满度与种群结构、环境因子及生物因素之间的关系，减少数据有限的种群评估方法的不确定性；揭示了影响口虾蛄的空间分布特征与关键环境因子的关系，评估了口虾蛄自身生物学特征对其栖息地和资源量的影响，阐明了模型结构、目标物种的特征和时间尺度对模型可转移性的重要影响；建立了一个综合的参数估计、模型验证和敏感性分析的框架，提出了MSTAC在数据不足的渔业中实现长期可持续性的可行方法，为口虾蛄资源的管理提供指导。本项目揭示了生态背景变化之下口虾蛄种群变动规律，为口虾蛄渔业资源的评估和管理提供科学依据，为基于生态系统的渔业管理提供理论支撑。