世界海洋为数十亿人提供食物和生计，但预计物种的地理范围变化和气候变化引起的生产力变化将对这些好处产生深远影响。我们询问渔业管理的改进如何能够抵消气候变化的负面影响；我们发现答案取决于股票的现状。许多种群目前状况不佳，加上对范围变化的潜在适应不良反应，可能会比先前估计的更严重地降低未来全球渔业产量和利润。然而，以共同解决当前效率低下的方式改革渔业，适应渔业生产力的变化，
介绍
海洋为人类提供了巨大的利益 ( 1 )。每年收获超过 8000 万吨海产品，为近 30 亿人提供超过 20% 的所需动物蛋白，为全球 10% 的人口提供生计 ( 2 )。然而，气候变化已经通过改变种群生产力和位置（3、4）而损害了这些好处。先前对气候变化对世界渔业影响的估计主要通过比较当今和未来的最大潜在粮食产量来关注生态系统水平变化的直接影响（4）。虽然对于评估理论上可能的可能性具有指导意义，但仅关注最大潜在粮食产量的变化却忽略了人类对气候变化的替代反应的影响，这可能会限制或加剧生态系统的变化。渔民、管理机构和市场的行为都会影响从生态系统中获得的渔业收益的大小 ( 5 )。在这里，我们要问：适应性渔业管理改革解决气候变化导致物种生产力和分布变化的预期后果的潜在好处是什么？如果同时考虑一系列潜在的人类反应和气候变化，我们将研究未来全球生物量、收获和世界渔业的利润如何随时间变化。
通过改善当前渔业管理 ( 5 )提高全球渔业产量、保护和盈利能力仍有相当大的空间，但气候变化可能会损害这些潜在的上行收益 ( 4 , 6）。尽管气候影响多种多样，但对全球渔业的影响可分为两大类：种群生产力的变化，这会影响潜在的产量和利润；种群分布的变化，这会影响鱼类的捕捞地点和捕捞者。这些变化带来了明显的管理挑战。应对渔业生产力的变化需要适当适应不断变化的人口结构的捕捞政策。例如，由于快速变暖，塔斯曼海的带状珊瑚和许多其他物种的种群规模已经发生了显着变化（7、8）。未能充分解决这些变化可能会进一步加剧管理失败。相比之下，物种分布的变化（3, 9 , 10 ) 可以将股票移入和移出管理管辖区，例如国家的专属经济区 (EEZ)，从而改变对这些股票的管理权限和激励措施。由于一个国家的范围转移而感知或预期的库存下降会刺激在离开该国水域之前过度捕捞（11）。相反，当种群进入新的专属经济区或公海时，就会出现新的且可能不受管理的渔业。如果不加以解决，这些范围转移的挑战可能会导致过度捕捞，即使在目前得到有效管理的渔业中也是如此。例如，直到 2009 年，根据挪威、法罗群岛和欧盟之间的三边协议，东北大西洋鲭鱼得到了很好的管理。然而，由于迁徙模式的转变，冰岛突然成为渔业的主要竞争者，并最大限度地利用了新发现的宝贵渔业资源。由于各国无法就适当的配额分配达成一致，因此管理受到了损害。到 2010 年，鲭鱼收获量比安全生物学建议高出 40%（12）。解决这些种群流动挑战需要积极发展有效的跨境机构 ( 13 , 14 )。
为了探索人类对气候变化的潜在反应范围，我们分析了四种管理情景，这些情景将人类对范围和生产力转变的双重挑战的反应联系起来：（i）完全适应，（ii）范围转移适应，（iii）生产力适应， (iv) 无改编。完全适应情景假设管理层解决了生产力和范围转移的挑战。因此，我们采用经济最优的收获政策，使每只种群的长期经济利益最大化（5）。这种动态的收获控制规则根据可用的生物量对捕捞死亡率进行了优化调整，因此自然地适应气候驱动的生产力变化。在这种情况下，我们假设管理还解决了存量转移带来的挑战（例如，通过新的主动机构，如有效的跨界协议），确保有效管理不会因为空间转移而退化。因此，在这种管理方案下，所有物种，包括那些预计跨越管理边界的物种，都通过优化的收获控制规则进行管理。相反，无适应情景假设气候挑战均未得到解决。在这种情况下，目前的捕捞死亡率最初适用于所有种群，但仅适用于那些不跨越专属经济区的种群。那些逐渐转向开放获取的管理，捕鱼死亡率由短期利润驱动。一只股票即将离场和一只新股票的出现都推动了管理层的这种转变。每只股票的过渡时间长短取决于预期在 EEZ 之间经历范围转变的速度。完全适应和无适应情景为全球渔业可能的未来结果奠定了基础。每只股票的过渡时间长短取决于预期在 EEZ 之间经历范围转变的速度。完全适应和无适应情景为全球渔业可能的未来结果奠定了基础。每只股票的过渡时间长短取决于预期在 EEZ 之间经历范围转变的速度。完全适应和无适应情景为全球渔业可能的未来结果奠定了基础。
这两个中间场景分别解决了本文探讨的两个挑战之一。范围转移适应情景假设管理层解决了库存转移带来的挑战，但缺乏对生产力变化的反应。在这种管理方案下，所有种群的当前捕捞死亡率均保持不变，因为它确保当前管理不会因空间变化而退化，也不会受益于最佳捕捞规则。生产力适应管理影响种群动态和潜在产量的渔业生产力变化，但不采取任何行动来应对范围变化的挑战。因此，经济上最佳收获规则仅适用于气候变化预计不会导致过境的物种。对于所有其他股票，我们采用捕捞规则，逐渐从经济上的最佳捕捞死亡率转变为开放获取下的预期死亡率（有关所有政策的详细信息，请参阅补充材料中的“政策替代方案”部分）。这些管理方案虽然范围广泛，在某些情况下是理想化的，但可以提供关于应对气候挑战的一系列方法如何影响未来生物量、收获和利润的一般见解。
我们将这四种管理备选方案规定的适当收获率应用于全球 915 种单一和混合物种种群，这些种群有足够的数据来评估其当前状态并预测其未来分布。大多数（779 个）由单个物种的种群（物种种群）组成。其余（136 个）是混合物种集合（NEI 种群——粮食和农业组织未包括在其他地方的渔业）。累积起来，这 915 个物种种群或 NEI 种群（以下统称为“种群”）占当前全球总捕捞量的 67%（2）。每个物种的范围变化，根据四种不同的温室气体浓度路径[代表性浓度路径 (RCP)] ( 15)，确定气候变化在几种未来气候情景下可能如何影响每只种群的生产力和空间范围（表 S1）。我们主要关注中等高排放情景，即 RCP 6.0，在该情景下，预计到 2100 年全球平均温度将升高 2.2°C ( 16 )。
结果
渔业生产力变化
在四个 RCP 中的三个下，到 2100 年全球渔业最大可持续产量（MSY）没有显着变化。在 RCP 2.6、4.5、6.0 和 8.5 下，全球 MSY（加权平均值）预计将分别变化 1.0、-1.5、-5.0 和 -25.0%（图 1）。然而，在三个较低的 RCP 下，这些适度的全球生产力变化掩盖了不同种群变化的巨大差异。虽然一些股票基本灭绝（MSY 下降 100%），但在 RCP 6.0 下，其他股票增加了 35% 以上。总体而言，在 RCP 分别为 2.6、4.5、6.0 和 8.5 的情况下，到 2100 年，全球大约 41%、53%、66% 和 91% 的股票预计总 MSY 将下降。
