西海岸海洋物种过去和未来栖息地的关键是海洋的“呼吸能力”

75站模式是CalCOFI夏季和秋季航行的典型模式，CalCOFI收集了加利福尼亚海岸附近海洋生物和海洋状况的数据。最初的1950年代采样计划与此类似，但覆盖范围更大，从加利福尼亚的北端到巴哈半岛的南端。

从墨西哥到加拿大，西海岸以外的海洋生物都栖息在加利福尼亚洋流中。富含营养的凉爽水为无生命的浮游植物，经济上重要的鲑鱼，石鱼和太平洋大蟹以及雄伟的逆戟鲸提供了生命。

华盛顿大学领导的一项新研究发现，动物在水中呼吸的能力可能对它们何时何地繁殖至关重要。该研究于今天（2020年5月15日）发表在《科学进展》上，该研究利用对水可呼吸性的最新理解和历史数据来解释北部an鱼的种群周期。该关键物种的结果可能适用于当前的其他物种。

“如果您担心北美洲西海岸的海洋生物，那么您会担心加利福尼亚洋流中的凤尾鱼和其他饲料鱼。归根结底，这才是食物网的基础。”第一作者，华盛顿大学海洋学博士后研究员埃文·霍华德（Evan Howard）说。

cho鱼是一条银色的小鱼，在学校里游泳，是许多海洋动物饮食的主要组成部分。

研究表明，物种对水的透气性有反应-水中的氧气水平与物种的氧气需求共同受水温的影响。an鱼的历史数据与此模式相吻合，这表明到2100年，其范围的南部可能无法居住。

霍华德说：“气候变化不仅使海洋变暖，而且还导致氧气减少，这可能迫使鱼类和其他海洋动物脱离其正常范围而寻找含氧量更高的水域。”

众所周知，鱼种群会随着时间的流逝而变化，但是其原因却是神秘的。其他解释（包括食物供应，捕食者与被捕食者的相互作用，与其他物种的竞争以及温度偏好）无法完全解释从1950年代到今天的an鱼种群周期，这些记录已被仔细记录。

研究人员对从加利福尼亚下加利福尼亚到加拿大温哥华岛的西海岸上层海洋进行了建模。顶面显示上层海洋是否包含足够的氧气以供模型海洋动物使用：当分数为1（上表面为蓝色）时，该动物可能栖息在整个上层海洋中，从表面到200米的深度。当分数为0（上表面为红色）时，动物在海洋的那部分没有足够的能量来进行正常活动。当温度（左下）较高而氧气浓度较低（右下）时，水变得无法居住。

自1940年代末以来，加利福尼亚州与联邦机构之间的合作伙伴加州合作海洋渔业调查组织（CalCOFI）一直在监测海洋生物和近海情况。它是在1940年代沙丁鱼渔业遭受经济灾难性崩溃之后建立的，目的是避免其他渔业崩溃并更好地了解海洋人口。

霍华德说：“他们不仅在测量凤尾鱼，而且还在测量可以拿到的所有东西。”由于the鱼数量众多，沙丁鱼倒塌后after鱼的数量猛增，因此这些鱼在过去半个世纪的时间和空间上提供了良好的记录。

UW小组先前的研究表明，水的“透气性”（温度和氧气水平的综合影响）对于海洋动物的生存至关重要。2015年的研究使用了模型，将可以吸收较少氧气的温暖海水的影响与海洋动物在温暖环境中增加的新陈代谢需求相结合。

这项新研究还借鉴了2018年的一篇论文，该论文分析了不同水温下各种类型海洋动物的氧气需求。之前的两项研究着眼于主要灭绝事件在气候变化下的未来以及遥远的过去。

研究人员将观测值与海洋模型结合起来填补了数据中的空白，结果表明，透气指数随时间变化，并且与an鱼种群的上升和下降以及它们向深处或靠近海岸的移动时间相对应。

“这项研究是第一个在几十年的时间尺度上证明一种物种的反应与该代谢指数紧密相关的方法，即海洋在其栖息地中的透气性如何，” UW副教授柯蒂斯·德意志（Curtis Deutsch）说。海洋学。“它增加了一条新的，独立的验证路线，即海洋中的物种是根据其栖息地的透气性进行排列的。”

然后作者研究了气候变化下未来the鱼栖息地的范围。预计水质的变化将使make鱼分布范围的南部，远离墨西哥和南加州，到2100年将无法居住。

霍华德说：“我们希望所有依赖氧气生存的物种的栖息地都会发生变化。”“如果我们了解这些动物对环境的反应，我们可以更好地预测随着条件的变化这些种群将受到怎样的影响。”

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参考：Evan M. Howard，Justin L. Penn，Hartmut Frenzel，Brad A. Seibel，Daniele Bianchi，Lionel Renault，FayçalKessouri，Martha A. Sutula，James C. McWilliams撰写的“加利福尼亚现行系统中的气候驱动型有氧生境丧失”和Curtis Deutsch，2020年5月15日，《科学进展》。
10.1126 / sciadv.aay3188

合著者包括威斯康星大学海洋学院的研究生贾斯汀·潘（Justin Penn）和研究科学家Hartmut Frenzel；加利福尼亚大学洛杉矶分校的Daniele Bianchi，Lionel Renault和James McWilliams；南佛罗里达大学的Brad Seibel；以及FayçalKessouri和Martha Sutula参加了南加州沿海水研究项目。这项研究是由美国国家科学基金会资助的；国家海洋和大气管理局；加州海洋基金会和加州海洋保护委员会；以及戈登和贝蒂摩尔基金会。