《Frontiers in Marine Science》：Fine-scale proximity to offshore wind turbine foundations increases biomass of demersal fish species
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本研究针对离岸风电场大规模建设带来的生态影响未知问题，研究人员在苏格兰北海海域，通过精细尺度采样设计，系统评估了距离风力涡轮机桩基（0-250 m）对底层鱼类丰度、生物量和体型的影响。研究发现，底层鱼类（特别是鳕科鱼类和比目鱼）的丰度与生物量随着与桩基距离的增加而显著下降，证实了风电桩基“人工鱼礁效应”（ARE）的显著局部影响。该结果为理解风电场对海洋生态系统的累积影响、优化风电场设计及实现海洋净收益（MNG）目标提供了关键科学依据。
在全球能源转型、应对气候危机的浪潮中，离岸风电正以前所未有的速度在海洋中“生长”。无数高耸的风力涡轮机被固定在海底，成为蓝色国土上的新地标。然而，当我们在为绿色能源欢呼时，一个至关重要的问题浮出水面：这些庞大的钢铁结构，对海洋中原本的“居民”——尤其是那些在海底生活的鱼类——究竟意味着什么？它们是打破了原有的生态宁静，还是无意中扮演了“海洋建筑师”的角色，为海洋生物创造了新的家园？这种被称为“人工鱼礁效应”的现象，在单个风机尺度上看似有益，但当数千个风机组成的风电场遍布海域时，其对区域鱼类种群乃至整个海洋生态系统的累积影响，仍是一个巨大的未知数。特别是在渔业资源管理和海洋保护日益受到重视的今天，厘清风电桩基对鱼类分布和数量的精确影响，不仅是科学研究的需要，更是实现未来“海洋净收益”环保愿景的基石。近期，一篇发表在《Frontiers in Marine Science》上的研究，将探照灯对准了苏格兰比阿特丽斯风电场，试图揭开风机桩基与底层鱼类之间那段250米内的“亲密关系”。
为了精确回答上述问题，研究人员在苏格兰马里湾的比阿特丽斯离岸风电场展开了一项精细尺度的调查研究。研究团队采用了一种非侵入式的先进技术——立体饵诱遥控水下视频系统。该系统如同派往海底的“自动摄像机”，通过饵料吸引鱼类进入镜头范围，从而记录鱼类的种类、数量和大小，并据此估算相对丰度和生物量。研究巧妙地设计了采样方案，在风电场的24个风机桩基周围，分别于30米、60米、120米和240米四个距离上部署该系统，旨在捕捉鱼类数量随距离变化的精确梯度。研究还考虑了风机密度、水深、海流等多种环境因素的影响。通过对获取的超过72小时视频数据的分析，并结合自动化的计算机视觉模型进行鱼类识别和测量，研究团队得以量化风机桩基对底层鱼类群落的局部影响。
3.1 调查采样
研究成功完成了全部96个站位的采样。调查海域水深在38至54米之间，海底以细颗粒沉积物为主。
3.2 图像与数据处理
研究共分析了2626条个体鱼的长度数据，其中比目鱼和黑线鳕占主导地位，合计超过总个体数的94%。
3.3 物种丰富度与分类组成
调查共记录到9种硬骨鱼和3种软骨鱼，分属7个科。其中，鳕科和鲽科鱼类最为常见，黑线鳕和比目鱼是绝对优势种。
3.4 与风机桩基的接近程度（相对丰度与生物量）
这是本研究的核心发现。统计分析模型（GLMM和GAMM）结果显示，所有底层鱼类、比目鱼和黑线鳕的丰度与生物量，均随着与风机桩基距离的增加而显著降低。具体而言，在距离桩基30米处，鱼类的个体数和生物量估计值大约是240米处的1.5至1.6倍。例如，清晰地展示了鱼类丰度和生物量随距离下降的趋势。模型还指出，当海流方向相对于摄像机为南方时，鱼类丰度显著较低；水深增加对鱼类生物量有轻微的负向影响；对于黑线鳕而言，风机高密度区域其生物量更高。
3.5 与风机桩基的接近程度（比目鱼和黑线鳕体型）
与丰度和生物量的变化模式不同，研究未发现比目鱼或黑线鳕的体长（作为年龄的代理指标）在250米范围内随与风机桩基距离的变化有显著差异。这表明，在该精细尺度上，聚集在风机附近的鱼类并未显示出特定的年龄结构偏向。
研究的结论明确而有力：在夏季的比阿特丽斯风电场，底层鱼类的丰度和生物量确实随着与风机桩基距离的增加而减少，这为“人工鱼礁效应”在离岸风电场景下的存在提供了确凿证据。这种效应是局部性的，其影响梯度在近距离内（尤其是60米内）最为陡峭。比目鱼和黑线鳕这两种适应软质海底的鱼类，表现出在硬质人造结构附近聚集的明确行为，这可能与结构提供的觅食机会、庇护所以及改变的底栖猎物分布有关。
这项研究的意义深远。首先，它提供了关键的经验数据，证实了风电桩基对商业重要鱼类（如黑线鳕）分布产生了可测量的、局部性的改变。这提示我们，未来在风电场内进行的渔业资源科学调查或商业捕捞活动，如果因安全顾虑而避开风机附近区域，可能会系统性地低估这些区域鱼类的真实丰度，从而影响渔业资源评估模型的准确性。其次，研究强调了理解这种“聚集”究竟是鱼类从周边区域的“重新分布”，还是由新栖息地促进了鱼类“新增生产”的重要性。这两者对鱼类种群的最终影响截然不同，前者可能仅是空间位置的改变，后者则可能真正增加种群生物量。研究引用在石油平台和人工鱼礁观察到生产力提升的证据，暗示风电桩基也可能产生类似积极影响，但这需要未来更深入的研究证实。
讨论部分将影响尺度从单个风机扩展到整个生态系统。研究指出，成千上万个风机形成的“人工礁石网络”，可能从局部现象演变为改变海洋景观尺度的生态力量。鱼类分布和数量的改变，会通过食物网向上传导，影响以其为食的海豹、鼠海豚等海洋哺乳动物和海鸟的觅食行为与能量摄入，进而可能影响这些高营养级保护物种的种群动态。因此，该研究获得的精细尺度鱼类数据，对于构建和优化用于评估风电场对海洋捕食者种群长期影响的生态模型至关重要。
最后，研究将发现置于“海洋净增益”的政策框架下进行展望。尽管“人工鱼礁效应”的净生态后果尚存不确定性，但研究认为，这种已被证实的显著生态影响不应在环境影响评估和政策制定中被忽视。研究建议，未来的风电场设计可以主动采用“自然包容性设计”，例如优化桩基结构以最大化生态效益，将潜在的、无心的积极影响转化为可测量、可管理的生态收益，从而使离岸风电产业不仅提供清洁能源，还可能成为推动海洋生态修复的积极力量。
