从摄食生态学的角度探讨Scomber australasicus与Scomber japonicus之间的共存机制

【字体: 时间:2026年03月14日 来源:Marine Pollution Bulletin 4.9

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  澳洲鲭与日本鲭通过稳定同位素和脂肪酸分析显示,二者营养级存在δ1?N分化,日本鲭生态位更广,且幼体与成体食性转换促进共存。

  
蒋晓婷|胡冠宇|赵振芳|郭芳|刘碧琳|陈新军
上海海洋大学海洋生物资源科学与管理学院,上海,201306,中国

摘要

Scomber australasicusScomber japonicus 是西北太平洋中具有重大经济价值的物种,在当地食物网和能量流动中发挥着关键作用。我们结合肌肉组织的稳定同位素分析和脂肪酸谱分析来研究它们的摄食生态和种间关系。结果表明,S. australasicusS. japonicus 在 δ13C(P < 0.01)和 δ15N(P = 0.05)值上存在显著差异。尽管两种物种的 δ13C 值范围相似,但 S. japonicus 的 δ15N 范围比 S. australasicus 更广,表明其营养生态位更宽,对营养资源的利用也更具变异性。尽管生态位重叠分析显示两种物种在各个生长阶段都有相当程度的重叠,特别是在 120–170 毫米和 220–270 毫米体长组,S. japonicus 的总体生态位宽度大于 S. australasicus。共鉴定出 29 种脂肪酸,包括 10 种饱和脂肪酸(SFAs)、8 种单不饱和脂肪酸(MUFAs)和 11 种多不饱和脂肪酸(PUFAs)。SFAs、MUFAs 和 PUFAs 的含量在两种物种之间存在显著差异(P < 0.01)。棕榈酸(C16:0)、油酸(C18:1n-9)和二十二碳六烯酸(DHA,C22:6n-3)分别是 SFAs、MUFAs 和 PUFAs 类别中含量最丰富的脂肪酸。脂肪酸组成分析表明,S. australasicus 在整个生命周期中主要以浮游生物为食,而 S. japonicus 在幼体阶段主要以浮游生物为食,随着生长逐渐转向小型鱼类。我们的研究表明,尽管两种物种具有相似的基本食物来源,但它们的共存得益于营养生态位的划分和特定发育阶段的饮食转变。这些发现有助于理解 S. australasicusS. japonicus 共存的机制,为它们的可持续管理和保护提供了科学依据。

引言

Scomber australasicus(蓝鲭鱼)和 Scomber japonicus(日本鲭鱼)属于硬骨鱼纲、鲈形目、鲭科和鲭属的远洋鱼类。S. australasicus 分布在西太平洋和东南印度洋,而 S. japonicus 的分布范围更广,涵盖太平洋、印度洋和大西洋(Cheng, 2013)。在西太平洋,这两种物种主要以甲壳类浮游生物幼体、桡足类和小鱼为食,同时也是大型食鱼鱼类和头足类的重要猎物。尽管它们的生命周期相对较短,但生长迅速、分批产卵且生产力高(Cheng, 2013; Liu, 2005)。两种物种的首次成熟年龄通常为两年,有些个体甚至在一岁时就能成熟(Zhou et al., 2021)。据报道,S. australasicus 的最大年龄为 7 年(Collette and Nauen, 1983),S. japonicus 的最大年龄为 13 年(Froese and Pauly, 2023)。S. australasicus 的产卵期为 2 月至 5 月,主要产卵地位于中国东海中部和南部以及日本九州南部沿海。S. japonicus 的产卵期为 2 月至 6 月,主要产卵地在中国东海中部和南部、九州西部水域以及对马海峡(Yukami et al., 2009)。产卵后,成年 S. australasicus 通常留在产卵地附近或向西北方向迁徙觅食,这与黑潮及其分支(如对马暖流)的温暖高盐度水域有密切关联(Li et al., 2008)。相比之下,S. japonicus> 产卵后会进行大规模的向北迁徙觅食。其更广的温度耐受性和更强的迁徙能力使其能够利用更北方的觅食地,特别是与黄海冷水团相关的水域(Li et al., 2014)。由于形态上的相似性和地理分布的重叠,S. australasicusS. japonicus> 历史上经常被误认为是同一种物种,或者将 S. australasicus 视为 S. japonicus 的亚种(Abe and Takashima, 1958; Erguden et al., 2009; Infante et al., 2007)。然而,分子生物学技术的进步明确证实了它们是两个不同的物种,尽管关系密切(Cheng, 2013; Shao and Chen, 2008)。
稳定同位素分析和脂肪酸组成分析是研究鱼类摄食生态的常用且有效的方法。在摄食过程中,生物体会优先吸收并富集 δ15N,使其成为食物网中生物营养级别的可靠指标(Li et al., 2021)。相比之下,δ13C 值有助于识别基本食物来源。由于不同生态系统中的初级生产者由于光合作用途径和栖息地的不同而表现出不同的 δ13C 值(Li et al., 2021),这一同位素可作为碳来源的追踪工具。脂肪酸是生物体内的重要能量储备和结构成分(Wang, 2008)。它们的组成和浓度可以反映摄食习惯,因为不同的食物来源具有独特的脂肪酸谱。这些脂肪酸具有很高的代谢稳定性,在生物体内几乎不发生结构变化,因此可以作为长期饮食摄入的可靠指标(Xu and Yang, 2011)。值得注意的是,某些多不饱和脂肪酸,尤其是 n-3 和 n-6 系列的脂肪酸,大多数水生生物无法内源性合成,必须通过饮食获得(Wang, 2008)。这一特性使它们成为追踪营养来源和重建食物来源利用的高特异性生物标志物(Li et al., 2021)。稳定同位素和脂肪酸分析的结合提供了关于营养结构和详细饮食组成的互补见解。这种方法已成功应用于研究种内饮食变异(Chen et al., 2024a)和不同生态系统之间的食物网结构比较(H??k et al., 2024)。
作为形态和生态上相似的物种,S. australasicusS. japonicus> 在西北太平洋有广泛的分布重叠。像这两种鲭鱼这样的具有相似生态位的物种如何通过资源划分减少竞争是一个基本的海洋生态学问题。阐明它们共存的具体营养机制至关重要,但目前仍知之甚少。这一知识空白阻碍了对环境变化下种群动态的准确预测,并影响了渔业资源的有效管理。
我们研究的目标是:1)利用碳和氮稳定同位素技术揭示两种物种在不同生长阶段的饮食利用模式,明确它们营养生态位的重叠程度和差异;2)进行肌肉脂肪酸组成的比较分析,研究两种物种之间的摄食习惯和食物来源差异;3)整合稳定同位素和脂肪酸分析结果,从饮食差异和生长阶段的资源划分角度阐明它们长期共存的生态机制。

样本采集

样本采集

2023 年 6 月至 8 月,"Song Hang" 船只在西北太平洋(149°59′E-164°00′E, 37°14′N-43°38′N)采集了 S. australasicusS. japonicus 的样本(图 1)。在每个采样站,从捕获的样本中随机抽取部分样本。捕获后,立即在 ?20°C 下冷冻样本以便运输到实验室。共有 129 只 S. australasicus 和 132 只 S. japonicus> 个体被纳入后续分析

不同体长组的稳定同位素组成

所有 S. australasicus 样本的 δ13C 值范围为 ?21.42‰ 至 ?18.68‰(平均值 = ?19.68‰ ± 0.51‰),δ15N 值范围为 6.50‰ 至 11.58‰(平均值 = 9.25‰ ± 1.12‰)。在 S. japonicus 中,δ13C 值范围为 ?21.32‰ 至 ?18.57‰(平均值 = ?19.70‰ ± 0.63‰),δ15N 值范围为 5.17‰ 至 11.81‰(平均值 = 9.23‰ ± 1.51‰)(表 1)。两种物种的 δ13C 值范围相当,而 δ15N 范围在 S. australasicus 中比 S. japonicus 更窄(图 2)。
单因素方差分析表明

S. australasicusS. japonicus 之间的稳定同位素差异

稳定同位素分析显示,S. australasicusS. japonicus 的 δ13C 值范围非常相似,表明它们的食物来源相同。这种相似性可能归因于它们在同一海洋区域内的重叠栖息地,相似的生态环境通常提供类似的初级生产者和食物资源。虽然同域物种之间的营养生态位重叠通常会导致激烈的竞争,但 δ15N 值的显著差异表明

结论

我们利用稳定同位素和脂肪酸分析研究了 S. australasicusS. japonicus 的共存机制。研究结果表明,两种物种的 δ13C 值有显著重叠,且共有 29 种核心脂肪酸,支持它们具有共同基本食物来源的观点。然而,S. japonicus 的营养生态位更宽,这体现在更宽的 δ15N 范围上。在两个关键体长阶段(120–170 毫米和

CRediT 作者贡献声明

蒋晓婷:撰写——初稿、可视化、验证、方法论、正式分析、数据管理、概念化。胡冠宇:撰写——审阅与编辑、监督、方法论、资金获取、概念化。赵振芳:可视化、方法论、概念化。郭芳:验证。刘碧琳:监督、项目管理、资金获取。陈新军:撰写——审阅与编辑、监督、资金获取、概念化。

资助

本工作得到了 国家重点研发计划(2024YFD2401803)、国家重点研发计划(2023YFD2401305)、中华人民共和国农业农村部 资助的 远洋渔业资源综合科学调查计划(D-8025-25-5001)以及 上海大学青年教师培训计划(A1-2007-24-000204)的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
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