《Aquaculture Reports》：Optimizing coral reef fish larviculture: Significance of iron addition to inorganic fertilization method
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本研究针对传统海水观赏鱼苗培育中因活性饵料供应单一且不足导致的高死亡率难题，探索了在无机施肥（氮磷施肥）基础上添加铁元素（10 μg L?1）对提升珊瑚礁鱼类幼体存活率的效果。实验结果表明，铁元素的加入能显著促进浮游植物（>20 μm）生长并支持浮游动物密度超过20×103 ind L?1，幼鱼存活率在两次实验中分别提升至16±14%和26±11%（对照组为7±4%和9±7%），且幸存鱼苗物种多样性更高。该研究为珊瑚礁鱼类人工育苗提供了一种高效、可控且能促进天然饵料多样性的创新策略，对海洋观赏鱼养殖业的可持续发展及野生种群保护具有重要意义。
绚丽多彩的珊瑚礁鱼类是海洋水族馆和观赏鱼贸易市场的宠儿，但其商业养殖却长期面临一个严峻挑战：鱼苗（幼虫）阶段的极高死亡率。历史上，大多数尝试大规模生产海水观赏鱼苗的努力都失败了，这主要归因于无法提供充足且多样化的活性饵料来满足不同鱼种幼体的摄食需求。传统的鱼苗培育方法严重依赖轮虫和卤虫无节幼体等少数几种饵料，但这些饵料在适口性和营养组成上往往无法匹配许多珊瑚礁鱼类幼体微小口径和特定的营养需求。与此同时，市场需求持续增长导致对野生珊瑚礁鱼类的过度捕捞，威胁着野外种群的生存。因此，开发一种能够稳定、高效培育多种珊瑚礁鱼苗的技术，对于保护野生种群和发展可持续水产养殖业至关重要。
在此背景下，一种名为“无机施肥法”的生态学方法受到了关注。该方法通过向养殖水体中添加精确计量的无机氮（N）和磷（P）（如N: 700 μg L?1， P: 100 μg L?1），来刺激天然浮游植物群落的生长，进而促进以浮游植物为食的多种微型浮游动物（如纤毛虫、鞭毛虫、桡足类幼体等）的增殖，从而为鱼苗建立一个多样化的“活饵料库”。此前研究已证明该方法能提高部分鱼类幼体的存活率。然而，研究人员仍在寻求进一步优化此方法的途径。铁（Fe）是浮游植物生长和光合作用的关键限制性微量元素，在实验室培养基（如F/2培养基）中含量较高，但大规模应用成本高昂。有研究指出，即使在自然海水中添加微量铁（低至0.055-0.16 μg L?1），也能显著提升浮游植物的生产力和营养品质，甚至影响其脂肪酸组成，进而可能改善上游饵料生物的质量。那么，在已经施用了氮磷的无机施肥系统中，额外补充铁元素，能否成为进一步提升珊瑚礁鱼苗存活率的“点睛之笔”呢？这正是本研究所要探究的核心问题。
为了回答这一问题，研究团队设计并开展了一项对照实验。该研究在台湾国立海洋生物博物馆进行，利用馆内“珊瑚王国”展览缸中混合产卵的珊瑚礁鱼类（超过10种）的鱼卵作为实验材料。研究人员设置了8个2000升的圆形塑料水槽，分为两组：对照组（仅施用氮磷无机肥，N: 700 μg L?1， P: 100 μg L?1）和加铁组（在氮磷基础上每日添加10 μg L?1的铁，以FeSO?·7H?O形式）。每组设4个重复。每个水槽投放5000颗鱼卵。实验期间，严格控制水温（27-29°C）、盐度（~32 psu）、pH（8.2-8.4）和溶解氧（>7.4 mg L?1）等水质参数，并使用人工LED光源（光强约500 μE m?2s?1，光周期12L:12D）。研究通过每日监测水体营养盐（NH?-N， NO?-N， NO?-N， PO?-P）、叶绿素a浓度（代表浮游植物生物量，分0.45–20 μm和>20 μm两个粒级）和浮游动物丰度（分25–100 μm和>100 μm两个粒级），来评估铁添加对饵料生物生产的影响。在实验第14天，统计所有存活鱼苗的数量以计算存活率，并进行物种鉴定。此外，研究还运用了下一代测序技术，对实验期间（2-5日龄）的水样和鱼苗肠道内容物样本进行18S rRNA基因测序，分析了水体中和鱼苗实际摄食的浮游生物群落组成及多样性。
研究结果揭示了铁添加带来的多方面积极影响：
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对水体环境和营养盐的影响：两组间的水温、盐度、pH和溶解氧无显著差异，表明铁添加未引起水质恶化。在营养盐消耗方面，加铁组在实验I中对铵态氮（NH?-N），在实验II中对磷酸盐（PO?-P）的消耗显著高于对照组，暗示了更活跃的生物吸收过程。
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对浮游生物的影响：铁添加显著促进了大于20微米粒径的浮游植物（在实验I中）的生长。尽管浮游动物密度在两组间大多无统计学上的显著差异，但无机施肥法本身（无论是否加铁）都成功维持了高密度的浮游动物种群（超过20×103 ind L?1）。重要的是，整个实验期间未观察到丝状蓝藻的过度生长。20 μm) for the Control (N?=?4) and +Fe (N?=?4) tanks during the experimental period (mean ± SD)."> 100 μm) for the Control (N?=?4) and +Fe (N?=?4) tanks during the experimental period (mean ± SD).">
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对鱼苗存活率与物种多样性的影响：铁添加显著提高了珊瑚礁鱼苗的存活率。在实验I中，加铁组存活率为16 ± 14%，对照组为7 ± 4%（p > 0.05）；在实验II中，加铁组存活率显著提升至26 ± 11%，而对照组仅为9 ± 7%（p < 0.05）。此外，加铁组存活的鱼苗物种数也更多（实验II中对照组5种，加铁组7种），优势种包括Gnathanodon speciosus（金黄鱼）， Trachinotus blochii（布氏鲳鲹）， Acanthurus sp.（刺尾鱼属）等。
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对饵料生物多样性与摄食选择的影响：下一代测序分析显示，无论是对照组还是加铁组，水体中均检测到超过16个不同的浮游生物类群，而鱼苗肠道内容物中则发现了超过11个类群。鱼苗积极摄食的类群包括甲藻（Dinoflagellata）、纤毛虫（Ciliophora）、节肢动物（Arthropoda， 如桡足类）以及多种浮游植物（绿藻门Chlorophyta、硅藻纲Bacillariophyceae、红藻门Rhodophyta、定鞭藻门Haptophyta）。一些类群（如软体动物门Mollusca、褐藻门Ochrophyta、Bicosoecida、领鞭毛虫门Choanozoa）在水体和肠道中的比例存在差异，表明鱼苗具有选择性摄食行为。这些发现证实了无机施肥法能够培育出多样化的微型饵料生物群落，为鱼苗提供了丰富的“菜单”。
研究结论与讨论部分对此进行了深入阐释，并强调了其重要意义。 本研究证实，在无机施肥法（N: 700 μg L?1， P: 100 μg L?1）的基础上，每日补充10 μg L?1的铁，可以显著提升混合珊瑚礁鱼苗的存活率，并增加幸存个体的物种多样性。其成功机制可能源于多个层面：首先，铁作为关键微量元素，直接促进了浮游植物的生长（特别是>20 μm的较大个体），从而为浮游动物提供了更丰沛的基础饵料。其次，铁可能通过提升浮游植物的营养品质（如蛋白质和必需脂肪酸含量），间接改善了上一级饵料生物（浮游动物）的营养价值，使得鱼苗摄入的饵料营养更全面。例如，已有研究表明，铁是脂肪酸去饱和酶（一种含双铁中心的酶）的关键组分，影响着长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFA）的生物合成，这对鱼类的神经发育和健康至关重要。最后，无机施肥法本身创造了一个多样化的天然饵料环境，使得像Chaetodon sp.（蝴蝶鱼属）和Acanthurus sp.（刺尾鱼属）这类因口径小、饵料适口性要求高而难以培育的珊瑚礁鱼类幼体，能够从中主动选择适宜尺寸和种类的饵料，从而克服开口摄食的瓶颈。
值得注意的是，尽管加铁组鱼苗存活率更高，但其水体中浮游动物的数量和物种组成与对照组并无显著差异。这暗示了在浮游植物-浮游动物-鱼苗这条食物链中可能存在一种动态平衡：铁添加带来的初级生产力提升支撑了更多鱼苗的生存，但鱼苗数量的增加又反过来加大了其对饵料生物的摄食压力，从而在监测数据上掩盖了饵料生物量的差异。
这项研究的创新之处在于，它将一个在海洋生态学和基础藻类培养中已知的概念——铁限制——成功应用于大规模水产养殖的实践优化中。该方法不仅维持了水质的稳定，更重要的是，它通过生态学手段（培育多样化天然饵料）而非单纯投喂单一人工饵料，来满足珊瑚礁鱼苗复杂的营养需求，这是一种更接近自然、更具可持续性的养殖策略。论文最终发表于《Aquaculture Reports》期刊。
该研究为珊瑚礁鱼类，特别是那些难以用传统方法培育的观赏鱼种类的人工育苗，提供了一种简单、经济且高效的优化方案。未来研究可以进一步探讨铁添加如何具体改变饵料生物的生化组成（如脂肪酸、蛋白质谱），以及这种营养质量的改变如何直接影响鱼苗的生长发育、免疫力和后期存活。同时，长期评估该技术对鱼苗骨骼发育、抗病力及后续养殖阶段表现的影响，也将有助于该技术的进一步完善与推广。总之，铁强化无机施肥法为推进珊瑚礁鱼类苗种繁育技术的进步、减轻对野生种群的捕捞压力以及促进海水观赏鱼养殖业的可持续发展，开辟了一条充满希望的新路径。
