《Ecology and Evolution》:DNA Metabarcoding Reveals the Diet and Conservation Needs of the Chinese Crested Tern and Greater Crested Terns in Zhejiang Breeding Islands
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为解决极危物种中华风头燕鸥(Thalasseus bernsteini)的食物资源与渔业竞争问题,研究人员利用DNA metabarcoding技术,系统分析了浙江繁殖岛上中华风头燕鸥与大风头燕鸥(T. bergii)混群的食性。结果表明,其食谱高度特化,主要依赖于表层集群鱼类(特别是鳀科),且育雏期食性多样性显著增加。研究强调,保护这些核心饵料资源对物种恢复至关重要,并需将沿海人类活动纳入风险管理。
在广阔的海洋生态系统中,海鸟作为顶级捕食者和环境哨兵,每年消耗着数千万吨的猎物。然而,它们正面临着来自全球渔业的巨大压力,人类在海洋中张网捕捞,与它们争夺着宝贵的鱼类资源。其中,中华风头燕鸥(Thalasseus bernsteini)的处境尤为危急,作为全球极危物种,其全球种群数量稀少,大部分个体在浙江的岛屿上繁殖。了解它们究竟“吃”什么,是评估食物可得性、预测渔业资源变化如何影响其种群恢复的第一步,也是至关重要的一步。然而,传统的食性研究方法,如胃内容物分析具有侵入性,而通过观察带回巢穴的猎物又可能遗漏小型或易消化物种,难以获得全面、精确的数据。
为了解开这个谜题,一支研究团队将目光投向了浙江的象山群岛和南麂列岛国家级自然保护区。这里是中华风头燕鸥和大风头燕鸥(T. bergii)重要的混群繁殖地。研究人员想知道,在这些岛屿上繁殖的燕鸥,它们的食谱具体由哪些鱼类构成?在繁殖的不同阶段(产卵孵卵期与育雏期),成鸟为自己和为雏鸟捕食的猎物是否有显著不同?更重要的是,它们的食谱中是否包含了具有经济价值的商业鱼类,从而暗示着燕鸥保护与沿海渔业之间存在着潜在的冲突?解答这些问题,对于制定有针对性的保护策略,促进极危中华风头燕鸥的种群恢复具有关键意义。相关研究成果已发表在生态学与进化领域期刊《Ecology and Evolution》上。
为了精准回答这些问题,研究人员主要运用了一项关键技术:DNA宏条形码(DNA metabarcoding)。这是一种基于高通量测序的非侵入性方法,能够从燕鸥的粪便样本中检测并鉴定出猎物DNA。研究于2025年5月25日至7月2日(恰逢东海伏季休渔期)在浙江象山和南麂两岛,通过地面放置卡纸收集和环志时直接采集两种方式,共获取了50份燕鸥粪便样本。通过对样本中的鱼类特异性12S rRNA基因区域和广谱的COI基因区域进行扩增和测序,利用生物信息学流程对测序数据进行质控、去噪和物种注释,系统分析了燕鸥繁殖期的食性组成。通过计算出现频率(FO)、相对序列丰度(RRA)和相对出现频率(RFO)等指标来评估各类猎物的贡献,并比较了不同繁殖阶段和不同岛屿燕鸥食性的差异。
3.1 浙江繁殖岛燕鸥的食性组成
分析结果显示,浙江繁殖燕鸥的食谱呈现出高度特化性,主要集中于表层集群鱼类。无论是基于12S还是COI标记的数据,鳀科(Engraulidae)和鲭科(Scombridae)都是绝对的优势类群。在12S数据中,仅这两个科的相对序列丰度(RRA)之和就超过54%。其中,关键物种包括日本鳀(Engraulis japonicus)、黄鲫(Setipinna tenuifilis)和赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)。此外,研究首次在该区域燕鸥的食谱中检测到淡水鱼类(鲤科、鲴科等),在44个样本中有3个(6.82%)含有淡水鱼DNA,这揭示了燕鸥在人工改造环境中的行为可塑性。
3.2 浙江燕鸥食性在不同繁殖阶段和岛屿间的比较
研究发现,燕鸥的食性结构在高级分类阶元(科级)相对保守,但在物种水平上动态变化显著。
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繁殖阶段比较:主坐标分析(PCoA)表明,在科水平上,繁殖期与育雏期的食性无显著分离;但在物种水平上,两者存在显著差异。育雏期的食谱展现出更高的多样性(Chao指数显著更高),反映了亲鸟在育雏期资源利用的灵活性增加。具体而言,繁殖期优势种为日本鳀和日本鲭(Scomber japonicus),而育雏期则转变为以赤鼻棱鳀、黄鲫和寿南小沙丁鱼(Sardinella zunasi)为核心。
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岛屿间比较:在科水平上,象山岛和南麂岛燕鸥的食性无显著差异,优势类群均集中于鳀科、鲭科和石首鱼科。然而,在优势物种构成上存在地域性差异,例如南麂岛的燕鸥对日本鲭和日本鳀的依赖度更高。
3.3 猎物垂直分布与经济属性分析
研究进一步分析了主要猎物的生态位。燕鸥高度利用(RRA > 10%)的鱼类主要是表层或中层水域物种。尽管研究岛屿周边水域是多种经济鱼类(如黄唇鱼、黄鱼等)的重要产卵场,但这些高价值经济鱼在燕鸥食谱中的比例很低(RRA < 5%),表明燕鸥与商业渔业在生态位上存在分离,直接竞争有限。
结论与讨论
本研究通过DNA宏条形码技术,首次系统揭示了浙江繁殖岛上极危中华风头燕鸥与其混群伙伴大风头燕鸥的精细食性。核心结论是:它们是一类特化性的捕食者,在全球范围内均主要依赖表层集群鱼类,尤其是鳀科鱼类。这一稳定的觅食策略背后,是高度的区域可塑性,即具体取食何种鱼类取决于繁殖地周边资源的可获得性。
研究的意义重大且具有双重性。首先,它明确了保护行动的关键靶点:保障鳀科等核心饵料鱼类资源的稳定,是确保这些燕鸥,尤其是极危中华风头燕鸥繁殖成功的基石。尽管这些小型鱼类不一定是大型商业渔船的主要目标,但它们对区域性捕捞压力敏感。因此,保护策略需超越传统的栖息地保护,将关键饵料鱼的监测与管理纳入渔业资源评估和伏季休渔政策考量,为燕鸥的关键繁殖期提供食物保障。
其次,研究揭示了新的人鸟冲突风险。淡水鱼DNA的检出以及野外观察到的燕鸥在内陆水产养殖塘觅食的行为,证实了燕鸥在陆海交错带的行为弹性,也意味着它们可能面临来自沿海养殖业(如防鸟网)的新型威胁。因此,未来的保护必须将沿海人类活动纳入风险管理框架,例如推广“鸟友好”型水产养殖实践。
总之,这项研究为极危海鸟的保护提供了从“保护栖息地”到“保障觅食安全”的科学转型依据。它强调,成功的保护需要一种生态系统管理视角,统筹考虑海鸟的特定食物需求、海洋渔业资源的可持续利用以及沿海社区的协调发展,从而为中华风头燕鸥等海洋哨兵物种的复苏铺平道路。