基于文献计量分析鳞头犬牙南极鱼研究现状及发展

魏 联，陈新军,2,3,4*

(1. 上海海洋大学 海洋科学学院，上海 201306；2. 农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室，上海 200090；3.国家远洋渔业工程研究中心，上海 201306;4. 大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海 201306)

引 言

鳞头犬牙南极鱼(Dissostichusmawsoni)分布于南大洋海域，是南大洋具有较高商业价值的重要鱼类[1]，是南大洋渔业科学管理及南大洋生态系统保护的重要对象。其研究涉及学科较多，其研究方向也十分繁复，目前尚未有相关文献对其研究的内容及发展动态变化进行归纳总结。

文献计量学是以文献或文献相关媒介为研究对象,采用数学、统计学等计量方法、研究文献和文献工作系统的数量关系和规律,以及探讨科学技术动态特征的一门学科[2]。主要是通过文献本身的内在联系进行客观的统计分析[3]，广泛的用于学术评价[4]等研究。根据关键词可对大数据文献进行精确识别和客观的系统化归纳。进行客观、全方位、多维度、定量化分析研究成果、研究团队及重点学科[5-6]，且文献计量分析可以从学科宏观发展探究学科发展趋势及热点前沿领域。

本研究采取了文献计量方法(Bibliometric Analysis)[7-9]，对涉及鳞头犬牙南极鱼研究的文献进行总结归纳。利用CiteSpace文献计量软件[10-12]，将Web of Science核心数据库中所有涉及鳞头犬牙南极鱼的文献全部作为研究样本，对文献的增长趋势、发表期刊、作者进行统计分析。同时，基于文献共被引的科学知识图谱，对涉及鳞头犬牙南极鱼的研究内容进行分析，以期能够较为客观的揭示出鳞头犬牙南极鱼各发展时期研究前沿的热点领域，总结该物种研究的动态发展变化过程及其将来的发展趋势。

1 材料与方法

1.1 数据来源

研究的文献数据来源于Web of Science (WoS)核心合集，本研究中文献分别选自Science Citation Index Expanded (SCI-Expanded)，Social Sciences Citation Index (SSCI)，Conference Proceedings Citation Index- Science (CPCI-S)和Conference Proceedings Citation Index- Social Science & Humanities (CPCI-SSH)四个引文索引数据库。以及Current Chemical Reactions (CCR-Expanded)和Index Chemicus (IC)两个化学索引数据库。以“Dissostichusmawsoni”为主题，设置时间范围为1995—2019年进行文献检索，文献检索时间为2019年3月20日。提取文献中的论文标题，发表年份及期刊，摘要，关键词，引用文献，作者等数据作为分析文献的研究样本。

1.2 分析方法

1.2.1 科学知识图谱

科学知识图谱是利用一定的方法对科学知识的发展及其相互关系进行描述，并通过图形的方式显示科学知识之间的关系[13-14]。本研究基于CiteSpace软件进行涉及鳞头犬牙南极鱼研究的作者，关键词及引文构建科学知识图谱。在构建科学知识图谱的基础上，基于对数似然比(log-likelihood ratio, LLR)算法对图谱结果进行聚类分析，可以将较为复杂的关系网降维成较少的类群[15]，并且了解一定时期内研究者所关注的重点方向。

通常聚类结果利用modularity Q值[16-17]和MeanSihouette值[18]进行判断：Q值的取值范围在0～1之间，当Q值处于0.4～0.8之间，表明聚类效果良好，过低或过高均表示聚类效果较差；MeanSihouette值用来衡量网络同质性，其取值范围也在0～1之间，MeanSihouette值越接近1，反映网络的同质性越高[18]，当该值大于0.4 时，表明聚类是合理的[16-17,19]。在CiteSpace中，通常利用中介中心性(Betweenness centrality)作为衡量文献重要性的指标，并在科学知识图谱中用紫色圈对该类文献(或作者、期刊等)进行标注。中介中心性是一个具体的数值，中间中心度为具体的数值，一个节点连接其它的节点越多则中介中心性越高，中介中心性高的节点所代表的内容可以在一定程度上反映类群研究的重点[20-21]。

1.2.2 Brust检测

本研究基于Kleinberg[22]在2002年提出的算法，对涉及鳞头犬牙南极鱼的研究进行热点检测。通过Burst检测对被检测出的文献进行突变时间段及研究内容上的总结，在此基础上对鳞头犬牙南极鱼研究过程的热点及热点发展的动态变化进行分析。

1.3 数据处理

利用文献计量软件5.3 R11，Excel2016进行分析。

2 结果与分析

2.1 年度发表文章数量

截至2019年3月，1995—2019年WoS核心数据库中，搜索文献共计147篇。以年为单位分析(图1)，总体上随着时间的推移，文献呈递增状态。以2006年为节点，2006年之前年度文献发表数量较少，仅占总发文量的21.09%，且年度变化差异较小，递增缓慢；2006年之后年度文献发表数量迅速上升，占总发文量的78.91%，呈现波动上升趋势。反映出鳞头犬牙南极鱼正在被逐步重视。

图1 历年鳞头犬牙南极鱼(Dissostichus mawsoni)研究文献数量及其趋势

2.2 文章发表期刊

表1统计了发表有关鳞头犬牙南极鱼研究文献影响力前十的期刊，此十种期刊发表有关鳞头犬牙南极鱼的研究文献占总量的53.74%，表明这十种期刊在一定程度上可代表鳞头犬牙南极鱼研究的主要内容及其研究领域的范围[23]。

表1 发表有关Dissostichus mawsoni文献的前十种期刊统计

分析表1发现，从研究区域来看，文献最多的是以极地海域范围为主的期刊(CCAMLR Science, Polar Biology及Antarctic Science)，占总发文量的38.78%，表明鳞头犬牙南极鱼的研究仍限制于极地海域范围内。由研究领域来看，文献多发表于生物生态学，表明有关该物种的研究仍集中于生物生态学单个学科领域。

2.3 文献共被引分析

聚类结果显示，Modularity Q值为0.606，Mean Sihouette值为0.7666，聚类效果显著[16-18]。共被引文献聚类结果详见图2，对共被引文献进行基于关键词的聚类分析，产生8个类群。由于聚类分析中若是类群中节点相近，则表明两个类群存在类似性[6]，而本研究中8个类群聚类效果良好，不存在严重重叠的现象。表明各类群均有各自较为独立的研究方向。鳞头犬牙南极鱼8个主要的研究方向为：Photoreceptors(生理感光性)，Ross Sea(罗斯海海区)，Reproduction(繁殖)，Silverfish(侧纹南极鱼)，Lens(晶状体)，Neutral buoyancy(浮力)，Distribution(分布范围)及Ecosystem effects of fishing(渔业生态影响)。由此8个类群关键词分析，其研究领域相差较大，涵盖了生理学，生物学，环境生态学，物理海洋等多学科。

图2 基于共被引文献的聚类分析科学知识图

2.4 研究学科分析

基于WoS学科分类进行分析，鳞头犬牙南极鱼研究共涉及30个研究领域。对主要发文学科进行统计对(表2)，主要集中在环境科学与生态学，渔业，生态学，生物学，海洋学，生物多样性保护生物化学与分子生物学及地质学，且每个领域均不少于20篇。在主要的学科领域内，结合中介中心性，表明研究的优势学科是生物化学与分子生物学，生物学，海洋学及生态学。

表2 鳞头犬牙南极鱼优势学科(文献数量>10篇)

将聚类结果，结合时间线(图3)对8个类群进行分析。早期研究集中于个体层面，2006年左右，涌现了大批研究方向，此时研究从个体层面上升为种群层面。迄今研究区域侧重于罗斯海区域，研究重点集中于繁殖及海域内其他物种的相互关系。同期，还引入了物理海洋学，通过探究物理环境，尝试进一步理解该物种。

图3 8个类群的时间线

生物学特性方面，生理感光性(Photoreceptors)处于个体层面的研究。表明其研究初期集中于个体生理特征。并由此出发，锁定Lens(晶状体)作为突破点加深研究。以种群或海区个体群为单位的研究，集中于，Reproduction(繁殖)，Silverfish(侧纹南极鱼)及Distribution(分布范围)3个类群。首先关于Distribution(分布范围)(2006—2012年)及Reproduction(繁殖)(2006—2016年),此两个类群的研究均从2006年开始，但繁殖类群持续时间长于分布类群。表明二者虽然均是物种生物学研究的重要方向，但目前该物种更侧重于繁殖方向的研究。侧纹南极鱼是其主要摄食对象。侧纹南极鱼类群不再以鳞头犬牙南极鱼单个物种为核心，而是将其置于食物网之中，并将鳞头犬牙南极鱼与影响到该鱼种的南极海域生物相联系。

研究区域方面，罗斯海海区(Ross Sea)类群表明了目前主要研究区域。自2008年，至2016年罗斯海是该物种研究的重点区域。浮力(Neutral buoyancy)类群是将该物种与物理海洋学相结合，其特点是学科交叉共同分析。

生态系统方面，渔业生态影响(Ecosystem effects of fishing)类群是在研究中，加入了渔业行为。该类群探索渔业行为对生态系统的影响。由于鳞头犬牙南极鱼不仅具有较大的经济价值[1]，同时是南大洋海域食物网中的顶级鱼类捕食者，及南极鲸类及海豹等生物的捕食对象[24-25]，是组成及维持南大洋生态系统的稳定的最重要的组成部分之一[26]。因此其数量及种群结构的变化，会影响南大洋生态系统的稳定。然而其数量及种群的变化即来主要自于渔业活动。因此，研究学者从渔业行为角度出发，探索鳞头犬牙南极鱼对生态系统的影响。

2.5 重点文献及前沿热点分析

将所有共被引文献中中介中心性大于0.1的重要文献列入表3。中介中心性越大，则表明该文献在一定程度上可以代表其所侧重的研究方向[20-21]。表3中共列入6篇重点文献，除Near[27]以整个南极为研究区域以外，其他5篇其研究海域均为罗斯海海域，目前研究鳞头犬牙南极鱼的重点海域。

表3 基于中介中心性的重要文献

重点文献研究方向可概括为：一为个体基础生物学分析；二为对鳞头犬牙南极鱼生活史的探究；三为外界生态环境对鳞头犬牙南极鱼的影响；四为多年间鳞头犬牙南极鱼的变化趋势。

Burst检测可用于发现研究领域中的前沿进展，其突变强度越高，表明该文献受关注度越高[33]。对共被引文献进行Burst检测，测得出8个突变文献(表4)。将突变文献分为以下几类：生物学特征及其差异；生活史过程分析；基于食物网的生态学分析；个体中性浮力分析；沿时间线在数量、个体大小等方面的变化趋势。

表4 基于Burst检测获得的热点关注的文献

3 讨论

3.1 研究发展现状及重点文献分析

3.1.1 个体基础生物学分析

主要涉及2篇重点文献：一为Horn[31]将鳞头犬牙南极鱼与小鳞犬牙南极鱼对比，分析了各自的年龄与生长，得出了VB生长参数。二为Hanchet[32]对其繁殖，年龄与生长，分布等生物学信息进行了整合汇总。二者[39]是对于其生长速度的转折点，存在分歧。鱼类生长速度发生显著变化，多为其生活史过程中重要的生理特征的改变的原因。

3.1.2 鳞头犬牙南极鱼生活史探究

主要涉及Hanchet[28]及Hanchet[32]两篇文献，Hanchet[28]基于海洋环流模型，根据该物种产卵的时间地点，及其早期生活史特征，推测了鳞头犬牙南极鱼的生活史过程，Hanchet[28]对于鳞头犬牙南极鱼生活史过程的研究推测进行了归纳总结[28,34,36,40]，并结合自身研究，探究生活史过程。

3.1.3 外界生态环境对鳞头犬牙南极鱼的影响

除个体研究外，研究者还将其置于生态系统中，探究外界环境及生物对鳞头犬牙南极鱼的影响。目前研究是通过生物与鳞头犬牙南极鱼在食物网中的关系进行研究[29,32]。Ainley[29]及Hanchet[32]二者的区别在于Ainley[29]是从其作为食物角度分析，鳞头犬牙南极鱼数量的变化对于其捕食者的影响。探究高营养级生物由于其摄食对象数量的变化而对生态系统的影响。Hanchet[32]将该物种作为捕食者，分析摄食对象对其产生的影响。形成以鳞头犬牙南极鱼为顶级捕食者，低营养级生物对其的影响。有关生态环境的影响方面，Near[27]将气候变化因素考虑到鳞头犬牙南极鱼的相关研究之中。Near[27]基于南极气候变化，从分子角度分析生物为适应环境进行的个体进化。

3.1.4 鳞头犬牙南极鱼的时间变化趋势

Ainley[30]以每十年为单位对麦克默多海湾鳞头犬牙南极鱼的数量，个体大小等的变化趋势进行总结评估。探究影响鳞头犬牙南极鱼数量，个体大小的因素，以及其变化与因素之间的相关关系。在Ainley[30]研究中，将人为捕捞作为影响因子之一，分析了各时间段个体生物学变化趋势，及变化产生的原因。Ainley认为渔业活动，目前已经对罗斯海的食物网的营养结构产生了影响。他提出了鳞头犬牙南极鱼既是海洋鱼类顶级捕食者，其自身也是海豹、企鹅等的食物来源，处于食物网中关键的位置。

3.2 前沿热点分析

3.2.1 生物学特征及其差异

生物学研究领域最早出现突变，以Eastman[34]，Horn[31]和Fenaughty[35]为代表。研究涉及鳞头犬牙南极鱼个体大小、年龄生长、分布、性别比例等方面。Eastman[34]通过对捕获个体性腺样本的研究，推测样本个体所处的生活史阶段，并以此为依据对该物种进行了生活史过程的初步总结。Fenaughty[35]通过比较海域不同位置个体，发现鳞头犬牙南极鱼因其所处的环境差异，导致其个体大小，性别比例及繁殖状况等均存在差异。但通过分析罗斯海不同位置的个体线粒体DNA，发现鳞头犬牙南极鱼在罗斯海内种群结构之间并无遗传差异。表明罗斯海不同位置个体之间的差异是外界环境因子影响所致。结合研究内容及突变时间发现，以繁殖为代表的鳞头犬牙南极鱼生物学研究过程，经历了由个体研层面向两端拓展为微观分子及宏观生态系统层面的过程。

3.2.2 生活史过程及个体沿时间线的变化趋势

在Burst检测的结果中，Horn[30]，Hanchet[31]和Ainley[29]与重点文献重合。由文献的突变时间来看，Hanchet[31]和Ainley[29]目前仍处于鳞头犬牙南极鱼研究的前沿，即目前对于鳞头犬牙南极鱼的研究仍集中于生态学及生活史过程和个体随时间的变化趋势。将Hanchet[31]和Ainley[29]比较，Hanchet[31]由生物角度出发，从其鱼卵孵化时期开始，探索其完整的生活史过程；Ainley[29]是在固定的时间段内，分析个体生物的变化趋势。前者以单一种群为研究对象，生物个体作为研究对象；后者是在固定时间段内，对处于该时间段内的所有该物种进行分析。

3.2.3 个体浮力分析

Near[36]基于个体捕获深度对其个体浮力进行了研究。结果表明幼鱼时期，捕获深度与体长成正比，个体成年后，由于获得浮力的原因，从而导致栖息深度发生变化。并以此为基础判断鳞头犬牙南极鱼在其生活史过程各阶段，由于其栖息深度不同，从而导致其摄食对象的变化。该文献将摄食营养学，物理海洋学及生态学相结合，从而使得鳞头犬牙南极鱼由单一生物学研究，扩展为多学科交叉研究。

3.2.4 基于食物网的生态学分析

在Near[36]突变时间结束的同时，也是基于食物网对鳞头犬牙南极鱼生态学研究的开始[37]。Pinkerton[38]将混合营养模型分析用于罗斯海食物网，通过计算模型中相对营养的重要性，确定鳞头犬牙南极鱼处于罗斯海食物网中具有中等营养重要性。结合鳞头犬牙南极鱼对生态系统的影响，推测渔业活动对罗斯海生态系统的影响。随着人类活动对生态系统的影响日益显著，研究者将渔业活动作为影响因子着重分析。一方面表明由于人类活动产生的生态系统失衡已经超越生态系统自身所能承受的最大限度；另一方面，研究者也认识到人类活动是目前产生生态问题最为重要的因素之一，因而作出了诸多限制以保护生态平衡。因此2016年起，关于鳞头犬牙南极鱼的研究，向着物种与生态系统之间的相互影响，以及结合渔业活动对鳞头犬牙南极鱼所处的海洋生态系统的影响等方向发展。

对突变时间进行分析，鳞头犬牙南极鱼最先出现的热点研究领域是生物学领域[31,34-35]，其持续时间为2002—2012年。此十年内的研究从个体出发，研究其个体生物学特征。此阶段后期，浮力研究成为探究热点。由于浮力研究与海洋环流等物理环境因子相关，此时生物学与物理海洋学相结合，由单学科变为多学科交叉研究。随后，基于食物网研究该物种对生态系统的影响。将该物种置于生态系统中，将个体研究水平提升为生态系统水平，注重个体与其所处环境中其他因子的相互影响关系。在此阶段后期至今，生态学及生活史过程和多年间的个体的变化趋势这两个研究方向仍处于研究的热点。表明目前鳞头犬牙南极鱼的研究，发展为结合生态环境，海洋物理环流等多因子，探究其生活史过程。同时，渔业活动也被考虑，作为影响该物种的影响因子之一。

3.3 发展建议

鳞头犬牙南极鱼个体基础生物学研究方面多以罗斯海的个体为研究对象，因此研究结果，也具有海域局限性，并不能作为南大洋海域中鳞头犬牙南极鱼的代表。对此，在今后的研究中，研究者需要获取更多其他海域的样本，进行不同海域之间样本生物学差异性的探究。在探索局部海域个体生物学特征的基础上，将鳞头犬牙南极鱼分布从局部扩展成的整个南大洋海域，形成空间上的横向比较。此外，还需将局部海域不同年份的样本进行差异性研究，形成时间上的纵向比较。最终将时间与空间相结合，探究不同海域或不同时间段，鳞头犬牙南极鱼基础生物学特性，形成鳞头犬牙南极鱼生物学在时空上较为完整的分析。

生活史研究方需要扩展研究区域，将各海域进行联系，分析各海域之间，该物种的生活史过程是否存在差异。生态系统研究需将其置于完整的食物网中，探究其处于食物网中不同位置时，外界生物环境及无机环境对其产生的影响。渔业活动研究方面，渔业活动是所需考虑的重要因素。由时间线上所有突变产生的热点领域可知，今后的研究也需不断扩展研究角度，结合多学科多因子，并加入渔业活动，探索其生活史过程。今后关于鳞头犬牙南极鱼的研究需要从单一向多元，个体向生态，商业捕捞向预防保护不断发展。