族群年齡結(jié)構(gòu)單一化及氣候變遷使魚群分布趨於不均勻，削弱魚群的存續(xù)能力

由臺大海洋所的謝志豪教授與其研究生王政喻，以及海大海資所的郭庭君助理教授所組成的研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)漁撈行為所造成的年齡截?cái)?、豐度的降低，以及全球暖化，都可能會使魚類在空間中的分布變得不均勻，降低魚群抵抗環(huán)境變異的能力。該研究證實(shí)了長久以來科學(xué)家對於魚群空間分布變化的假說，並指出魚群的空間結(jié)構(gòu)也應(yīng)該在漁業(yè)政策中被列入考量。此研究成果於2020年5月26日發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。

生物在空間中分布得越均勻，越能夠分散風(fēng)險(xiǎn)，抵抗環(huán)境擾動所帶來的負(fù)面效果，降低滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。不過，一般而言，生物並不是均勻地分佈在空間中，且其空間結(jié)構(gòu)會隨著時(shí)間而改變。理論及一些研究指出，生物的空間結(jié)構(gòu)可能受族群的年齡結(jié)構(gòu)、豐度以及環(huán)境所影響。例如，因?yàn)椴煌挲g的個體喜歡棲息在不同地方，因此，當(dāng)族群的年齡組成越多元，越能夠佔(zhàn)領(lǐng)不同的棲地，族群在空間中的分布就會越均勻。另一方面，族群大?。ㄘS度）也會影響其空間結(jié)構(gòu)；當(dāng)族群越大，棲地內(nèi)的競爭壓力會提升，迫使族群的分佈往鄰近的區(qū)域擴(kuò)張，形成較均勻的空間分布。此外，當(dāng)棲地的環(huán)境條件改變時(shí)，族群會遷徙到適合其居住的棲地，因而形成不同的空間結(jié)構(gòu)。

但長久以來，少有實(shí)證資料得以驗(yàn)證這些因果關(guān)係，過去的研究多僅能觀察因子間的相關(guān)性，卻難以證實(shí)因果性。該研究團(tuán)隊(duì)使用了北海長達(dá)25年的底拖網(wǎng)調(diào)查資料，透過實(shí)證動態(tài)模型（empirical dynamic modeling），證實(shí)了魚類的空間結(jié)構(gòu)和其年齡結(jié)構(gòu)、族群豐度及環(huán)境因子有因果關(guān)係。他們進(jìn)一步指出，漁撈行為所造成的年齡截?cái)?、豐度的降低，以及全球暖化，都可能會使魚類在空間中的分布變得不均勻，降低魚群抵抗環(huán)境變異的能力。

研究人員計(jì)算了一九九一年至二〇一五年間，北海生態(tài)系中九種海洋魚類的空間變異，同時(shí)計(jì)算其年齡多樣性、豐度，以及環(huán)境溫度等潛在影響因子的時(shí)間序列。透過實(shí)證動態(tài)模型（empirical dynamic modeling），研究人員重建了各個時(shí)間序列的動態(tài)系統(tǒng)，並觀察這些動態(tài)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有魚類中，空間變異的動態(tài)系統(tǒng)與大部分影響因子的動態(tài)系統(tǒng)皆有關(guān)聯(lián)性，顯示空間變異和年齡多樣性、族群豐度及環(huán)境因子間具有因果關(guān)係。此外，藉由解析動態(tài)系統(tǒng)隨著時(shí)間演進(jìn)的過程，研究人員估算這些因果變數(shù)對空間變異的影響效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)魚群的年齡多樣性下降時(shí)，其空間變異會提升；此外，當(dāng)溫度或溫度變異上升時(shí)，魚群的空間變異也會提升；然而當(dāng)族群豐度下降時(shí)，魚群的空間變異在不同的物種中有不同的結(jié)果，取決於該物種的群聚潛能。該項(xiàng)研究意味著，長期的漁撈壓力以及過度捕捉大魚的行為，除了會破壞魚群的年齡結(jié)構(gòu)並降低其豐度外，還可能會破壞魚群的空間結(jié)構(gòu)，使其空間分布變得不均勻，削弱魚群抵抗環(huán)境變異的能力；同時(shí)，氣候變異也可能破壞魚群的空間結(jié)構(gòu)，使魚群更不容易抵抗未來的環(huán)境變異。