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本研究通过整合胃容物分析、DNA metabarcoding、稳定同位素分析及功能冗余模型，揭示尼日利亚Cross River洪泛区六种主要慈鲷鱼类的食性分异及其对生态系统恢复力的影响。结果表明，食性多样性显著提升功能冗余（β=0.74），增强营养循环（β=0.61）和有机质分解（β=0.57），进而提高洪泛区生态系统韧性，为连接河流-洪泛区-沿海生态系统的可持续管理提供机制依据。
荣誉：Honor Ifon | Efio-Okon Ita | Elvis Ayim | Patience Opeh | Akaninyene Joseph | Oluwatosin Kennedy
尼日利亚卡拉巴大学农业学院渔业与水产养殖系
摘要
河流-洪泛区系统在维持下游河口和沿海生产力方面发挥着关键作用，然而将鱼类生物多样性与生态系统恢复力联系起来的营养机制仍缺乏量化研究。我们研究了尼日利亚克罗斯河洪泛区中优势丽鱼科鱼类的营养群结构如何调节生态系统功能。通过结合胃内容物分析、DNA宏条形码技术、稳定同位素分析（总体和化合物特异性）、脂肪酸生物标志物以及生态系统过程测定，我们对六种鱼类进行了为期一年的研究。多种方法一致识别出从植食性到肉食性的不同营养群。贝叶斯混合模型显示，自养资源（24-50%）、碎屑资源（26-39%）和动物来源资源（15-50%）对生态系统功能有重要贡献，这表明存在多条能量途径维持着该群落的稳定。沿纵向梯度及洪水期，功能冗余性增加，这与底栖营养通量和碎屑分解增强相吻合。结构方程模型表明，营养多样性显著促进了功能冗余性（β = 0.74，p < 0.001），进而与营养循环（β = 0.61，p = 0.002）和分解作用（β = 0.57，p = 0.004）呈正相关，从而对生态系统恢复力产生直接影响（β = 0.42，p = 0.008）。这些发现提供了机制证据，证明营养多样化的鱼类群落能够在动态的洪泛区环境中稳定生态系统过程，对相连的河口和沿海系统的恢复力具有直接意义。因此，保护营养群多样性对于维持河流-洪泛区-海洋连续体中的生产力和渔业至关重要。
引言
洪泛区河流系统是全球最具动态性和生产力的淡水栖息地之一，但由于季节性淹没、营养通量和资源可用性的变化，它们对栖息其中的鱼类群落构成了重大挑战（Junk等人，1989年）。除了淡水范围之外，热带洪泛区还是营养物质、有机物和鱼类生物量的主要来源，为下游河口和近岸沿海生态系统提供支持，从而影响沿海生产力和渔业可持续性（Barbier等人，2010年；Winemiller等人，2022年）。通过侧向水文联系，洪泛区不仅作为营养物质的来源，还作为其处理者，调节输送到沿海系统的物质的时间、形式和数量。在这种波动的环境中，鱼类通常形成不同的营养群，以实现资源分配，保持系统稳定性并支持生态系统功能（Hargreaves等人，2017年）。营养群为总结鱼类摄食角色提供了有用的框架，同时将复杂的营养相互作用简化为易于管理的功能组（Luczkovich等人，2002年；Hargreaves等人，2017年）。例如，对巴西潘塔纳尔地区米兰达河洪泛区鱼类群落的分析显示，近一半的物种属于杂食性和碎屑食性营养群，突显了这些摄食角色在洪泛区动态中的重要性（Abujanra等人，2009年）。
在热带洪泛区，丽鱼科鱼类常常占据当地群落的主导地位，并表现出显著的营养多样性，其摄食范围从藻类食性、碎屑食性到甲壳类食性和昆虫食性（Barbosa等人，2022年；Ifon等人，2025a）。详细的饮食分析揭示了不同的营养群——植食者、藻类食者、昆虫食者、底栖食者及其相关亚群（Barbosa等人，2022年）。这种功能划分可能通过促进资源利用的互补性和对水文干扰的抵抗力来增强生态系统稳定性（Winemiller，2004年）。类似的机制在河口和沿海系统中也有记录，其中消费者的功能多样性和冗余性增强了对干扰的抵抗力并加速了生态系统恢复（Nystr?m等人，2000年；Elliott等人，2007年）。由于丽鱼科鱼类在资源利用上的灵活性及其对传统渔业的社会经济重要性，它们特别适合作为恢复力研究的模型。通过涵盖多种摄食策略，丽鱼科鱼类为我们提供了研究营养多样性如何在波动的水文条件下维持生态系统过程的清晰视角。然而，尽管淡水营养结构与沿海生态系统功能之间存在强有力的理论联系，但很少有实证研究探讨洪泛区鱼类群落如何调节支撑下游河口和海洋生产力的生态系统过程。以往的研究主要集中在描述营养群成员组成或身体状况的季节性变化（Abujanra等人，2009年），很少量化这些群落如何维持或缓冲生态系统功能。
传统的饮食分析方法（如胃内容物分析）通常只能提供近期摄食的快照，在检测软质或高度消化的猎物方面存在局限性（Hyslop，1980年）。新兴的分子工具，包括肠道和环境DNA（eDNA）的DNA宏条形码技术和化合物特异性同位素分析（CSIA），现在能够以前所未有的分辨率追踪营养相互作用、吸收的饮食和能量途径（Guen等人，2025年；Tsuchiya等人，2025年）。例如，宏条形码技术揭示了动物浮游生物中隐性的营养生态位多样性（Lopez等人，2021年），而CSIA技术则改进了复杂食物网中的营养位置估计（Post，2002年）。当这些方法与生化示踪剂、功能特征指标和直接生态系统过程测量相结合时，可以明确测试水生系统中的生物多样性-生态系统功能和恢复力理论。尽管具有这种潜力，但很少有研究将这些先进工具与功能特征分析、脂肪酸生物标志物和洪泛区鱼类群落中的生态系统过程测量结合起来。因此，关于洪泛区生物多样性如何稳定生态系统功能——以及由此支持下游河口和沿海恢复力的机制理解仍然有限。
本研究旨在通过探讨热带洪泛区河流系统中丽鱼科鱼类的营养群如何促进生物多样性维护和生态系统恢复力来填补这些空白。具体而言，我们研究了尼日利亚克罗斯河洪泛区不同水文区域内六种优势丽鱼科鱼类的营养群结构、资源利用途径和生态系统过程结果。通过整合胃内容物体积分析、DNA宏条形码技术（肠道和eDNA）、总体稳定同位素、CSIA、脂肪酸生物标志物、功能特征测量以及生态系统过程测定（营养通量、分解、沉积物氧气需求），本研究提供了多方法的综合机制评估。研究目标是：（1）以高精度区分营养群；（2）将营养群组成与形态和生化特征变化联系起来；（3）量化营养群组成如何通过功能多样性和冗余性影响生态系统过程和恢复力。
季节性淹没的洪泛区日益被认为是沿海营养预算的关键上游调节器，它们作为生物地球化学反应器，转化、保留并将有机物和营养物质输送到河口和近岸海洋系统。洪水脉冲将初级生产力、碎屑碳和幼鱼生物量从洪泛区栖息地中释放出来，从而在水量连通期间支持河口食物网并增强次级生产力。因此，洪泛区营养结构的变化可以向下游传播，影响沿海生态系统的营养可用性、食物网稳定性和渔业生产力。尽管如此，将洪泛区生物多样性与下游生态系统恢复力联系起来的生物学机制仍缺乏量化，尤其是在热带河流-洪泛区系统中。通过阐明营养群多样性和功能冗余性如何调节热带洪泛区中的生态系统过程，本研究直接探讨了河流-洪泛区-沿海连续体中上游的生物控制因素。
研究区域
研究区域
本研究在尼日利亚东南部的克罗斯河洪泛区进行，这是一个以干湿季节交替为特征的热带河流生态系统。该河流的地理位置介于北纬4°45′至6°15′、东经8°00′至8°55′之间（图1）。选择了三个采样点来代表不同的水文区域：上游的Obubra、中游的Itighi和下游的Itu。每个区域包含多种栖息地类型，包括沙质...
食物组成及其变化
视觉胃内容物分析显示，所采样的六种丽鱼科鱼类具有不同的摄食模式。植食性和碎屑食性物种，尤其是Oreochromis niloticus和Sarotherodon melanotheron，含有大量的藻类（分别为36.4%和42.5%）和碎屑（分别为34.6%和31.6%）（图2）。杂食性物种如Coptodon guineensis和Tilapia sudanensis的饮食来源更为均衡，包括昆虫、甲壳类和碎屑，而Oreochromis placidus
讨论
本研究提供了综合证据，证明克罗斯河洪泛区丽鱼科鱼类的营养群组成在维持生物多样性和生态系统恢复力方面起着关键作用。通过结合传统的胃内容物分析、宏条形码技术、稳定同位素（总体和CSIA）和脂肪酸生物标志物，以及基于特征和功能的建模方法，这项研究超越了描述性的营养生态学研究。它揭示了摄食策略之间的机制联系...
结论
研究表明，克罗斯河洪泛区丽鱼科鱼类的营养群组成对于维持生物多样性和增强生态系统恢复力至关重要。通过整合胃内容物分析、DNA宏条形码技术、稳定同位素技术（总体和化合物特异性）、脂肪酸生物标志物以及结构方程建模，我们从西非洪泛区获得了有力的定量证据，证明由营养多样性带来的功能冗余性稳定了关键...
资助
本研究由作者自筹资金，未获得任何外部财务支持。
CRediT作者贡献声明
Honor Ifon：概念化、数据管理、正式分析、方法论、项目管理和初稿撰写。Efio-Okon Ita：概念化、调查、方法论、审稿与编辑。Elvis Ayim：调查、方法论、资源获取、可视化、审稿与编辑。Patience Opeh：概念化、方法论、资源获取、监督、验证。Akaninyene Joseph：正式分析、资源获取、监督、审稿与编辑。Oluwatosin Kennedy：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
