编辑推荐：
人类活动限制了能量在现代珊瑚礁食物链（或称食物网）中的流动，从而削弱了珊瑚礁的恢复力。研究团队利用一种新型氮同位素方法，对保存在海洋沉积物中数千年的鱼耳石（耳石）进行了分析，首次直接重建了古代珊瑚礁的食物网，并将其与现代珊瑚礁进行了比较。这一新方法有助于更清晰地了解这些海洋生物多样性中心目前面临的威胁。这一研究成果由一个国际研究团队于今日发表在《自然》杂志上。
马萨诸塞州栗树山（2026 年 2 月 11 日）——一个国际研究团队在《自然》杂志上发表报告称，人类活动限制了通过这些关键生态系统的食物链传递的食物能量，从而降低了现代珊瑚礁的恢复能力。
据波士顿学院高级研究员、该项目首席研究员杰西卡·卢德斯-杜蒙 (Jessica Lueders-Dumont) 介绍，该团队通过研究耳石（一种在海洋沉积物中保存了数千年的鱼类耳石），开发并应用了一种氮同位素方法，对 7000 年前的化石进行分析，从而首次直接重建了古代珊瑚礁食物网。
研究发现，与人类活动广泛影响之前的“原始”珊瑚礁生态系统相比，如今加勒比海的珊瑚礁食物链缩短了 60-70%，鱼类的功能多样性降低了 20-70%。
“我们发现，在加勒比海较为健康的珊瑚礁上，鱼类群落的食物来源更加丰富多样，”她说道。“而在退化的珊瑚礁上，鱼类的饮食变得单一化——不同的鱼类越来越多地食用着同样有限的食物资源。过去，鱼类可以自由选择食物；而如今，它们只能依靠现有的食物生存。这就像从一个美食云集的繁华街区，一下子变成了一个菜单极其简陋的单调社区。”
功能多样性的丧失意味着现代珊瑚礁生态系统更容易崩溃。珊瑚礁是生物多样性热点地区，至少为四分之一的海洋物种提供栖息地，但人类活动因素，例如气温上升、过度捕捞和营养物质径流，正在破坏珊瑚礁。
由于这些影响早在系统监测开展之前就已存在，科学家们一直缺乏未受干扰的珊瑚礁食物网的清晰生态基线。而这样的衡量标准对于制定切实可行的保护目标至关重要。
Lueders-Dumont 及其同事开发了一种新方法，利用保存在化石鱼耳石和珊瑚中的化学信号来估算全新世中期（约 7000 年前）加勒比海珊瑚礁中鱼类的营养级（即鱼类在食物链中的位置），并将其与当今的食物网进行比较。
研究团队考察了巴拿马和加勒比海多米尼加共和国独特的化石沉积物。加勒比海是珊瑚礁生态系统退化最严重的地区之一，近几十年来，石珊瑚覆盖率下降了 50% 以上。
在这些珊瑚礁沉积物中，蕴藏着种类繁多的化石，包括贝壳、珊瑚、耳石、海胆棘刺以及其他许多全新世中期加勒比海沿岸珊瑚礁的遗迹。为了获得对比化石记录，研究人员筛选了附近的沉积物，这些沉积物中含有类似的“现代”化石记录，包括现代动物沉积的同类型贝壳、珊瑚、耳石和其他“硬质部分”。
波士顿学院地球与环境科学助理教授、该报告的合著者王星辰（Tony Wang）表示，研究人员对化石和现代耳石以及珊瑚骨骼中结合的蛋白质进行了氮同位素分析，这些蛋白质可以保存过去的营养信息。
“由于这些同位素信号反映了生物体在食物链中的位置，因此分析来自同一化石礁的多组鱼类和珊瑚，使我们能够定量地重建人类活动造成重大影响之前的珊瑚礁食物链结构，”稳定同位素生物地球化学实验室主任王说。
“此前，由于化石中保存的蛋白质含量极低，这种方法受到限制。但近年来，我们方法的进步使得首次将其应用于化石礁群落的研究成为可能。这就像古代DNA，但我们使用的不是基因，而是古代蛋白质中保存的化学特征。”
利用这种方法，研究人员（包括来自中央研究院、普林斯顿大学、史密森尼热带研究所和加州大学伯克利分校的同事）分析了 136 个鱼耳石和数十个珊瑚。
耳石由碳酸钙构成，是前庭系统的重要组成部分，使硬骨鱼类所有鱼类都能感知声音和保持平衡。卢德斯-杜蒙表示，耳石在化石记录中保存良好，并且具有物种特异性的形状，可用于分类鉴定。
吕德斯-杜蒙表示，分析的重点是化石记录中保存最丰富的鱼类群体，包括虾虎鱼、银汉鱼和天竺鲷鲷。
“这些鱼类是珊瑚礁上的主要猎物——本质上就是‘珊瑚礁的薯片’，”吕德斯-杜蒙说。“数千年来，它们不断被捕食，耳石被排出体外，最终沉积在沉积物中。”
据王和吕德斯-杜蒙称，研究人员将巴拿马和多米尼加共和国距今约 7000 年的珊瑚礁化石档案标本与同一地点的现代珊瑚礁进行比较，以前所未有的精确度重建了食物链的长期变化。
为了深入了解人类活动影响之前天然珊瑚礁食物网的状况，从而了解人类活动如何改变了现代珊瑚礁，研究人员测量了古代和现代鱼类的营养级。营养级是一个关键的生态指标，用于衡量动物在生态系统中的作用。
研究人员惊讶地发现，即使是食物链最底层的鱼类也发生了变化。
“这些结果表明，人类活动，例如移除顶级捕食者、减少不同栖息地类型之间的联系以及降低珊瑚礁的结构复杂性——以及其他影响现代珊瑚礁的因素——都改变了食物网各个层面的能量流动，”吕德斯-杜蒙说道。她最初在史密森尼热带研究所担任博士后研究员时开始了这项研究，并在多个机构中继续开展这项工作。
吕德斯-杜蒙表示，重建几千年前海洋生物的生存条件几乎就像一种时间旅行。
研究结果凸显了基于化石的同位素方法在研究珊瑚礁生态系统如何应对过去的环境变化，以及这些应对措施对如今正在经历加速气候变化的珊瑚礁意味着什么方面的潜力。
“我们现在可以一窥人类活动影响之前原始珊瑚礁生态系统的样貌，”她说。“由于我们之前的保护基准是基于已经退化的现代珊瑚礁制定的，因此重建古代基线的能力为我们提供了一个全新的视角，让我们了解健康的珊瑚礁生态系统是什么，以及我们如何才能恢复它们。”
