2021年上海理工大學 “氣候變化對海洋生態動力學的影響”第二屆學術研討會

為了交流氣候變化背景下海洋生態系統研究的最新進展和發展動態，促進我校與東海水產研究所及國內外相關領域專家的學術交流與合作，決定舉辦“2021年氣候變化對海洋生態動力學的影響”第二屆學術研討會➜。會議將以近海生態系統（如東海生態系統）為對象👩🏿‍🎓，深入探討氣候變化導致的物理、化學😑、生物過程對海洋生態系統的影響和生態系統的響應和反饋機製，為廣大師生提供一個交流和學習的平臺，歡迎屆時參加🤦🏿‍♀️。

1. 會議時間

2021年11月09日

2. 會議地點  

  軍工路334號 必一体育一樓會議室

3. 組織委員會  

  樊 偉  蔣科技  周 進  楊勝龍  沈盎綠  原三領  趙佃立

4. 會務組成員  

周為峰  陸秋君  樊亞莉  張 伏  王 娟  段西超  彭偉敏

聯系方式:段西超 13122367350;  Email: duanxichao508@163.com

主辦單位：必一体育

協辦單位：中國水產科學研究院東海水產研究所

2021年11月5日

會議日程安排表

附1：專家簡介

樊 偉  博士🏋🏼‍♀️，中國水產科學研究院東海水產研究所研究員👩‍🔧，現任中國水產科學研究院東海水產研究所漁業遙感與信息技術實驗室主任，兼任上海海洋大學博士生導師。主要從事遙感等空間信息技術的漁業應用研究🤞，曾獲國家科技進步二等獎2項及省部級獎勵2項🧨。是農業農村部科研傑出人才及創新團隊“漁業資源遙感與信息技術創新團隊”的負責人，中國水產科學研究院漁業遙感技術及數字漁業創新團隊的首席科學家。

王 皓   Hao Wang is a full professor at the University of Alberta. He has fulfilled many significant research accomplishments in the areas of stoichiometric modeling, microbiology, ecotoxicology, species invasion, animal movement, and infectious diseases. He is currently leading a group of 20 postdocs and graduate students, funded by several NSERC grants. Successful examples of his past PhD students and postdocs include four professors in Canada, United States, China, and Korea, as well as a few postdocs in top universities. Because of his exceptional mentoring record, he has received FGSR Great Supervisor Award and Josephine Mitchell Mentoring Award. Due to his excellent research record, he has received NSERC Discovery Accelerator Supplement Award and some early career awards.

蔣科技 博士🤵🏽‍♀️，中國水產科學研究院東海水產研究所副研究員。主要從事生物技術在水生生物繁育、養殖📓、品質控製㊙️，生態適應與環境互作，漁業資源養護與增殖中的應用研究⚈🙇，涉及功能基因對種質、行為的決定與生態調控作用等。2001年畢業於復旦大學生命科學必一，獲生物學學士學位🩳👨‍🦳；2007年畢業於復旦大學遺傳工程國家重點實驗室🦝，獲遺傳學博士學位👷。2013年-2014年在University of California, San Francisco從事基因編輯技術與生物行為調控合作研究。曾主持國家自然基金項目2項🫶🏻、國家重點研發計劃項目子課題1項、中央級公益性科研院所基本科研業務費項目4項𓀚、國際合作課題3項🤶🏼、中國水產科學研究院重點開放實驗室開放課題1項，參與國家級項目8項，省部級項目3項；參編專著1部；累計發表論文100余篇。獲得授權發明專利40項，其中以第一發明人獲得授權發明專利11項⛸；獲得省部級獎勵4項，中國水產科學研究院科技進步獎2項；上海市專利管理工程師。

周 進  博士，中國水產科學研究院東海水產研究所研究員🦂，漁業生態環境實驗室副主任。現任中國生態學會海洋生態專業委員會委員👨🏿‍🎨，國際多毛類動物研究學會高級會員🩶，中國水產科學研究院“百名科技英才培育計劃”首批入選人員。主要從事海洋底棲生態學、海洋生物多樣性和海洋建設工程資源與環境效應等方面研究，近年來在中國沿海多毛類動物物種多樣性以及海水養殖、海上風電工程建設環境效應減緩與修復等領域開展了部分創新性工作💂‍♀️。先後主持國家自然科學基金重大項目子課題、面上項目和青年科學基金項目、農業農村部財政專項等科研任務20余項，第1作者或通訊作者發表研究論文20余篇，第1申請人授權各類專利7項，榮獲中國水產科學研究院科技進步二等獎和全國漁業生態環境監測工作優秀監測成果三等獎各1次⭐️。

沈盎綠  博士🧑🏻‍🎄，副教授。2004年進入中國水產科學研究院東海水產研究所工作🦦，2007年取得環境影響評價工程師資格☛，2016年至2017年日本名古屋大學國家公派訪學主修海洋赤潮水色遙感👩🏽‍💼，2018年11月起在上海海洋大學海洋生態與環境必一任職💆。主要研究從事浮遊生物對河口海岸環境變化的響應機製和環境影響評價以及漁業資源專題調查與評價等工作。工作至今作為主要參與人員和出海首席負責多項海洋工程項目對漁業資源生態環境調查工作並主持和參與多項環境影響報告書（表）📷。主持或參與國家自然科學基金項目3項、省部級項目多項🕵🏿。發表論文90余篇（SCI 10余篇），專著1部👨‍🌾，授權專利5項⭐️。承擔《環境評價與規劃》和《水域生態學》課程的教學任務。

楊勝龍  博士，中國水產科學研究院東海水產研究所副研究員，中國水產科學研究院百名科技英才培育計劃人選，上海海洋大學碩士生導師。主要從事遠洋漁場海洋環境特征計算和分析⏰、遠洋魚類棲息環境研究和中心漁場預報模型構建。主持國家自然基金🦧、上海自然基金、上海科委科創行動子課題和基本業務費等項目6項🤦，參加國家科技支撐項目😼、國家“863”計劃和重點研發計劃項目共20項📋。第一作者發表SCI/EI和中文核心論文論文40余篇，著作2本，授權國家專利4項，軟件著作權3項。多次獲中國水產科學研究院科技進步獎、中國水產學會範蠡科學技術獎和上海海洋科學進步獎🫗。

周為峰  博士，中國水產科學研究院東海水產研究所副研究員😈，主要研究方向🙇‍♂️：遠洋漁場遙感漁情獲取；衛星遙感海洋漁業信息提取及應用🕺🏿；漁業信息服務技術。主持國家自然科學基金項目1項🚷，國家科技支撐計劃子課題1項，上海市自然科學基金項目1項，上海市創新行動計劃項目子課題1項、國務院三峽辦項目1項；在國內外學術期刊上共發表論文60余篇，申請專利10余項；曾獲大禹水利科學技術獎三等獎、中華農業科技獎二等獎、中華農業科技獎優秀科技創新團隊。

附2：報告摘要

海州灣中國明對蝦營養生態特征研究：穩定同位素生態位方法

周 進

（中國水產科學研究院東海水產研究所🧎🏻‍♂️，上海200090）

摘 要: 中國明對蝦（Penaeus chinensis）是我國近海重要的經濟蝦類之一，近年來此物種的捕撈和養殖產量均維持在較為可觀的數量水平。本研究基於穩定同位素生態位方法原理👨‍🍳，利用生物體穩定同位素（δ¹³C和δ¹⁵N）數據👩‍💻，結合SIAR和SIBER模型方法研究海州灣水域內中國明對蝦的食性、生態位特征和食物競爭格局𓀎。研究結論表明👰🏿‍♀️，雙殼貝類是海州灣中國明對蝦重要的食物來源之一🧎‍➡️，物種同時攝食底棲微藻和浮遊植物，陸源有機物對其的食源貢獻較小👮🏻。利用SIAR模型的分析結果表明🦸🏼，底棲微藻在中國明對蝦初級生產性食源組成中貢獻最大（貢獻率可達90%），浮遊植物在食源中占比為10%🚜。中國明對蝦在海州灣生態系統中的營養級為3.1☛，與日本蟳（Charybdis japonica）以及日本關公蟹（Dorippe japonica）最為接近。SIBER模型分析結果顯示，中國明對蝦和日本關公蟹的貝葉斯標準橢圓面積（Bayesian standard ellipse area）相似，兩者均大於日本蟳。表明中國明對蝦和日本關公蟹生態位寬度較為接近，兩者生態位寬度均大於日本蟳。中國明對蝦與日本蟳和日本關公蟹貝葉斯標準橢圓的重合面積分別為98.5%和86.5%🦹🏼‍♀️，表明三者之間存在較為劇烈的食物競爭關系。綜上🐋🛐，基於營養生態學角度分析，海州灣區域內底棲微藻🫶🏽、軟體貝類等食源及日本蟳和日本關公蟹等競爭物種的數量是影響區域內中國明對蝦種群數量的重要因素。

Stoichiometric phytoplankton dynamics and niche differentiation in the light spectrum

Hao Wang

(University of Alberta, Edmonton, Alberta, T6G 2G1, Canada)

Abstract: Algal blooms are becoming a global concern due to the increasing prevalence of eutrophication. Often, algae and bacteria interact, within the well-mixed epilimnion, in a loose commensalistic way. Here we analyze stoichiometric models for algal dynamics and for bacteria-algae dynamics. The algae-only dynamics exhibit rich transient behavior, and the driving biological mechanisms are studied and understood via a multiple time-scale analysis. We use these models to make specific predictions about how the relative balance of algae and bacteria should change in response to varied nutrient and light availability. The bacteria-algae model successfully reproduces empirical respiration data. In the second part of my talk, I will present our recent work on light wavelength spectra as to when coexistence of many phytoplankton species is expected based on the degree of niche differentiation and overall turbidity of the water.

The influence of different types of algal blooms on the community structure of

mesozooplankton in the East China Sea

Anglu Shen, Wenwen Chen

(Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, P.R. China)

Abstract: In recent years, the frequent and large-scale algal blooms in the East China Sea have brought great negative effects on the marine ecosystem, but there were few studies on the effects of different types of algal blooms on the community structure of mesozooplankton. We hypothesized that different types of algal blooms had significant impacts on the community structure of mesozooplankton. In this study, the effects of Skeletonema costatum blooms in April 2018 as well as Gnoyaulax spinifera blooms and diatom (Chaetoceros lorenzianus and Rhizosolenia alata f. gracillima) bloom in June 2019 on mesozooplankton community structure were investigated. In this survey, our research results suggested that there were no significant differences in abundance, number of species, groups, dominant species and diversity between bloom stations and non-bloom stations (P > 0.05) which indicated neither diatom (S. costatum, C. lorenzianus and R. alata f. gracillima) bloom nor dinoflagellate G. spinifera bloom had a significant impact on the community structure of mesozooplankton. These findings showed that the non-toxic diatom bloom and even the toxin producing dinoflagellate bloom did not necessarily have a significant impact on the structure of mesozooplankton community.

基於生態位模型的漁船作業行為分析

楊勝龍

（中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090）

認識人類捕撈活動空間模式對於漁業資源監測和管理很重要。基於生態系統的漁業管理必須了解捕撈活動影響，如棲息地破壞或者生態群落改變與捕撈活動有關。漁船依據海洋環境的變化追蹤尋找魚群最可能出現的地方進行捕撈作業🥹。漁船捕撈活動隨著漁業資源空間變動而變動，從而導致人類捕撈活動受環境變動影響。基於物種分布模型分析討論海洋環境對漁船捕撈作業影響，並預測未來捕撈努力量潛在分布，可以為漁業資源管理製度中長期管理規劃提供支撐。采用三種常用的物種分布模型：提升回歸樹(Boosted Regression Trees ,BRT)👨🏻‍🦰、最大熵(Maximum entropy,MaxEnt)和廣義加性模型Generalized Additive Models (GAM)對中西太平洋圍網金槍魚和北太魷魚釣漁船進行了探索分析🦹🏼‍♂️，明確兩種漁船的生態位🌱。結果表明生態位模型可以描述海洋漁船捕撈作業的時空分布及海洋環境對其影響，並能結合未來的遙感環境數據進行漁船捕撈作業位置分布預測.

Critical feeding threshold of bait and the dispersion distance of particulate

organic wastes from cage culture

李 帥^a，周 進^b🎯，原三領^a

 (^a上海理工大學；^b中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090)

Abstract:  Cage culture, as a kind of aquaculture, has increasingly become the main way to provide aquatic products due to its merits of high output and easy management. However, there are some problems such as high breeding costs and deterioration of water in the breeding process at the same time. Therefore, in this talk, we will present several mathematical models to try to describe the critical feeding threshold as well as the dispersion distance of particulate organic wastes from a qualitative perspective. For the dispersion distance of particulate organic wastes, we put forward a hybrid reaction-advection equations with free boundary. For the critical feeding threshold, we construct a diffusive nutrient-fish system with an advection term. By choosing the feed amount as a parameter, we show that the underlying system undergoes a forward supercritical bifurcation. Hopefully, our results can provide theoretical guidance for cage culture.

基於集成學習的南平洋長鰭金槍魚漁場預報模型研究

周為峰

（中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090）

摘  要🚏：漁場預報是指關於漁場空間的預報☂️，預報漁場所在位置或者漁業資源空間分布狀況。本研究以南太平洋長鰭金槍魚為例，引入了集成學習建模框架，實現🦹🏻‍♀️🐁、分析和對比了多種Bagging和Boosting的主流集成學習算法，研究了南太平洋長鰭金槍魚與環境要素的關系，開展基於集成學習的南太平洋長鰭金槍魚漁場預報研究🦈，最終提出一種基於Stacking方法的集成學習漁場預報新模型，並利用全新的數據集對預報模型進一步驗證🫰🏽；同時探討不同的環境因子對高𓀌、低CPUE漁場劃分的相對重要性🧜🏽‍♀️。研究實例對2015年南太平洋長鰭金槍魚漁場進行分月預測可知🧵，模型的預報總體準確率在63.86%～82.14%範圍，平均準確率為70.99%🚵🏿；高CPUE漁場預報準確率在62.71%～97.85%範圍，平均為78.76%🏫🦤，較好滿足南太平洋長鰭金槍魚實際漁場預報業務化需求，為漁場預報模型的選擇提供了一種新思路。集成學習漁場預報技術 拓展完善了現有的漁場預報模型理論及方法👨🏿‍🚒，研究實例可為南太平洋長鰭金槍魚漁場預報提供理論支持🏃‍♀️‍➡️，同時本研究的思路、方法和模型可為我國遠洋漁業其他魚類資源漁場預報模型的建立提供一定的參考。

基於BRT模型的中西太平洋金槍魚圍網漁船行為影響分析

張 涵^a，楊勝龍^b，樊 偉^b， 原三領^a

 (^a上海理工大學；^b中國水產科學研究院東海水產研究所🖲，上海200090)

摘  要：為了解中西太平洋金槍魚圍網漁船捕撈作業空間分布及其與海洋環境關系🦸‍♀️，本文依據2015—2020年中西太平洋金槍魚圍網漁船AIS數據挖掘空間捕撈努力量信息，結合同期海表以及次表層等24個海洋環境因子🧑🏽‍🦲，采用提升回歸樹(Boosted Regression Trees，BRT)模型構建了捕撈努力量空間分布與海洋生態環境因子非線性關系🍣，探討分析公海圍網金槍魚漁船生態位。結果表明模型訓練得到cvAUC(cross-validated area under the curve)平均得分達到0.93☎，平均準確率為0.84；模型預測結果表明：預測2020年捕撈努力量cvAUC平均得分達到0.83🦸🏻‍♂️，整體分類平均準確率達到0.77🧝🏻‍♂️。因子分析結果表明：100米深水溫值和經度是影響金槍魚圍網漁船捕撈努力量的最主要因素，對漁船捕撈努力量的貢獻率分別為17.61％和11.90％🕹；圍網金槍魚漁船更多出現在100米水溫為25-29℃和海表溫29-31℃分布區域作業🍞；空間上，圍網金槍魚漁船更多的出現在5°S-5°N緯向區域以及靠近180°E以西海域作業。預測2020年漁船捕撈努力量與實際漁船捕撈努力量在空間上有較好的對應分布情況。研究有助於了解金槍魚漁船空間分布變動環境影響作用,為中西太平洋金槍魚圍網漁船管理提供支撐。

北太平洋魷魚釣漁船作業時空分布與海洋環境關系

費英傑^a，楊勝龍^b，樊 偉^b， 原三領^a

 (^a上海理工大學；^b中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090)

摘 要: 認識人類捕撈活動空間模式對於漁業資源監測和管理很重要. 為了解北太平洋魷魚釣漁船作業的空間分布特征及其與海洋環境的關系🗜，本文使用了2017-2019年7-11月北太平洋魷魚釣漁船船位軌跡數據數據挖掘漁船捕撈努力量，統計了各月北太平洋魷魚釣漁船捕撈作業空間變化情況。繪製捕撈努力量與海表溫度(Sea surface temperature, SST)🧍、海平面高度(Sea surface height, SSH)和葉綠素濃度(Concentration of Chlorophyll a, Chla)空間分布疊加圖☝️，分析漁船捕撈空間分布和海洋環境的關系。使用廣義加性模型(Generalized Additive Model, GAM)來了解海洋環境變化對北太平洋魷魚釣漁船捕撈作業非線性影響. 結果表明🧏🏼‍♂️：7-9月研究區域內漁船捕撈努力量升高，10-11月有所降低，其中9月漁船捕撈努力量最高. 捕撈努力量重心經緯度變化明顯❣️，緯向先由南向北，後由北向南🦹🏽；經向整體由西向東🐉。北太平洋魷魚釣漁船捕撈努力量主要分布的海洋環境參數範圍分別是⏯，海表溫度在11.7~19.6°C之間；海平面高度在-0.15~0.23m之間🏊🏼‍♀️；葉綠素濃度在0.13~0.45mg·m^–3之間。GAM模型的結果表明經緯度的協同作用對捕撈努力量的方差解釋貢獻最大，3個海洋環境因子對捕撈努力量的影響程度由高到低依次為海表溫度、海平面高度和葉綠素濃度。所有變量對捕撈努力量的影響作用都是非線性的，其中海表溫度最優區間為15~20°C，海平面高度最優區間為0~0.2m，葉綠素濃度最優區間為0.1~0.4mg·m^–3。

Stability and Hopf bifurcation of an age structured fish population model

related to seagrass meadow

段西超👩🏼‍🦲，原三領

(必一体育, 上海200090)

摘 要：In this paper, to reveal the relation between the growth a kind of predator and its living habit, we formulate an age structured population model with maturation age and the seagrass residence index (SRI). By use of integral semigroup theory, the well-posedness and uniform persistence of our model are strictly proved. By bifurcation analysis, the complete dynamic behaviors of our model are determined by the growth rate η and the maturation age τ. If η ≤ η₁∗, there is a unique boundary steady state and it is globally asymptotically stable. If η₁∗ < η ≤ η₂∗, the boundary steady state is unstable and there is a unique positive steady state which is asymptotically stable. If η > η₂∗, the unique positive steady loses stability and Hopf bifurcation occurs when τ = 0, and there are three kinds of dynamical phenomena when τ > 0. Finally, numerical simulations are carried out to illustrate the theoretical results and the importance of the seagrass residence index.

中國漁業電子監控系統的應用現狀與未來發展機遇

張勝茂 唐峰華 吳祖立 蔣科技 張禹 高磊 姜偉

（中國水產科學研究院東海水產研究所，上海200090）

摘 要：漁業資源衰退、物種瀕危現象在全球各個地區普遍存在，直接反映了海洋生態的變化過程和外在體現。對從事漁業生產的船舶進行電子監控，是有效記錄漁業捕撈活動、保護漁業資源🎐，實現可持續發展✒️、綠色漁業的重要舉措。近年來，電子監控系統（EMS）的不斷發展，對漁業生產管理和漁業行政管理產生了重要支持作用。一方面👴🙅🏿，電子監控系統可以直接獲取漁獲物的品種🤹‍♀️、規格🏌🏽‍♀️、數量等數據，保證了數據的真實性與完整性🧔🏿‍♂️🍜，有助於形成數據庫；另一方面通過對數據的整合分析⚒，有助於了解漁業的資源狀況🧛🏽‍♀️，對於製定科學合理的海洋管理政策🧍‍♂️、維持海洋生態的平衡具有重要意義。我國是世界第一漁業大國，積極推動電子監控系統的有序科學發展符合我國綠色可持續發展的政策導向👽，更有助於解決我國漁業規模龐大、管理難度大等現實難題。本研究對我國漁業電子監控系統的應用現狀進行了初步介紹♐️，總結了我國漁業電子監控系統的發展歷程，並分析了其在實際應用過程中在設備安置👩🏿‍🦲、數據分析的等方面的技術難點👩‍🦯，同時對未來漁業電子監控系統應用前景進行了展望🟰。

Switches in a Eutrophic Lake Model under Non-Gaussian L\'{e}vy Noise

楊安計  原三領

(必一体育, 上海200090)

摘 要👨‍🔧：Disturbances related to extreme weather events, such as hurricanes, heavy precipitation events and droughts, are important drivers of evolution processes of shallow lakes ecosystem. A non-Gaussian $\alpha$-stable L\'{e}vy process is considered to be a suitable model to depict such extreme events. In this paper, the study of fluctuations in a parameterized lake eutrophication model is extended to the case of $\alpha$-stable L\'{e}vy noise. We numerically obtain the stationary probability density function of phosphorus concentration and examine the pivotal roles of $\alpha$-stable L\'{e}vy noise on the phosphorus dynamics model. Our main results indicate that the switches between the oligotrophic state and the eutrophic state can be induced by the noise intensity $\sigma$, skewness parameter $\beta$ and stability index $\alpha$. Furthermore, we calculate the mean first passage time (MFPT), also referred to as the mean switching time, from the oligotrophic state to the eutrophic state for various L\'{e}vy noise parameters. It is found that the increased noise intensity, skewness parameter and stability index make the mean switching time shorter, i.e. those parameters accelerate the switching process and promote lake eutrophication. Another observation is that when the frequency of extreme weather events exceeds a critical value, the intensity of extreme events becomes the most key factor for promoting lake eutrophication.