体型的增大使得一种重要的珊瑚礁鱼类具备了捕食凝胶状浮游生物的能力

《Coral Reefs》：Increasing body size unlocks gelatinous planktivory in a key coral reef fish species

　　摘要
珊瑚礁的生产力依赖于从海洋中吸收的营养物质，尤其是来自浮游动物的营养物质。因此，以浮游生物为食的珊瑚礁鱼类在维持这一关键生态系统功能中扮演着至关重要的角色，因为它们是浮游生物的主要消费者。近年来，人们越来越意识到胶质浮游动物对大型捕食性鱼类的营养生态学的重要性。然而，这些鱼类在发育过程中对胶质浮游动物的摄取程度究竟是天生的还是后天习得的，这一问题尚未得到解答。有研究表明，Caesio cuning 是澳大利亚大堡礁上最重要的捕食性鱼类之一，它对礁鱼生物量的贡献巨大。据推测，这种鱼类在幼年时期主要以非胶质浮游生物为食，而成年后则主要以胶质浮游动物为食。我们通过高分类分辨率的DNA宏条形码分析结合形态测量学研究，来探讨体型变化和栖息地差异是否与 Caesio cuning 的饮食转变有关。研究结果清楚地表明，随着体型的增大，这种鱼类对胶质浮游动物的摄取量确实有所增加。在不同栖息地中，小型和大型个体采用了不同的 feeding 模式。体型增大和饮食转变还与与水体中运动和捕食相关的形态特征的变化相吻合。这些结果强调了胶质浮游动物在塑造 Caesio cuning 在珊瑚礁上的分布、摄食生态和生产力方面的重要作用，同时也突显了体型较大与捕食胶质浮游动物之间的密切联系。

引言
珊瑚礁是生产力最高的生态系统之一，但其生产力在很大程度上依赖于从外部吸收的营养物质（Hamner 等，1988, 2007；Morais 和 Bellwood，2019；Skinner 等，2021）。这些外部营养物质主要由进入珊瑚礁的浮游动物带来的（Morais 和 Bellwood，2019；Shakya 和 Allgeier，2023）。在珊瑚礁相关的生物中，以浮游生物为食的鱼类通过捕食、食粪行为，以及可能的碎屑食性（Robertson，1982；Hobson，1991；Schiettekatte 等，2023；Van Wert 等，2023），在将这些营养物质传递给更高营养级方面发挥着关键作用。尽管这一功能重要性在所有珊瑚礁中普遍存在（Morais 等，2021；Siqueira 等，2021），但不同捕食性鱼类群体对这一过程的贡献并不均衡（Gahan 等，2026）。在印度-太平洋珊瑚礁中，捕食性鱼类的功能重要性主要体现在它们是否主要以胶质浮游动物（如附肢动物、throaliacean、刺胞动物）或非胶质浮游动物（如桡足类、箭虫、磷虾）为食（Hamner 等，1988；Choat 等，2002；Huertas 和 Bellwood，2020）。尽管胶质浮游动物仅占印度-太平洋珊瑚礁中捕食性鱼类总数的4%，但它们却贡献了32.5%的生物量和24.2%的生产力（Gahan 等，2026）。从个体层面来看，以胶质浮游动物为食的鱼类产生的生物量是非胶质浮游动物食者的7.3倍，生产力也是后者的5.7倍（Gahan 等，2026）。这种差异主要源于体型大小：胶质浮游动物通常体型较大，而非胶质浮游动物食者多为小型个体（< 20厘米；Hobson 和 Chess，1978；Gahan 等，2026）。然而，虽然胶质浮游动物对这些大型捕食性鱼类成年个体非常重要，但在不同生命阶段中对它们饮食的贡献程度仍不明确。
在这一类捕食性鱼类中， fusiliers（Lutjanidae 科的 Caesionine 亚科）是关键成员（Miller 和 Cribb，2007）。这些体型较大的鱼类常常占据印度-太平洋珊瑚礁上鱼类生物量和生产力的主导地位（Williams，1982；Hamner 等，1988；Morais 等，2021；Siqueira 等，2021；Valenzuela 等，2021）。例如，在澳大利亚大堡礁（GBR）的整个横岸梯度上，fusiliers 占所有礁鱼生物量的高达56%（Williams 和 Hatcher，1983）。这些鱼类会在暴露的礁石表面形成大规模的集群，优先捕食进入水体的胶质浮游动物部分，从而在营养物质到达礁顶之前将其过滤掉（Hamner 等，1988）。在 fusiliers 中，Caesio cuning 是最大的一种，且在数量上主导着大堡礁的中层礁区（Carpenter，1988；Valenzuela 等，2021）。基于跨栖息地的体型分布，有假说认为 Caesio cuning 在发育过程中会经历饮食转变，从幼年时期主要以非胶质浮游动物为食，到成年后主要以胶质浮游动物为食（Hamner 等，1988；Valenzuela 等，2021）。这种转变通常发生在体长约11.5厘米（标准体长8厘米）或大约一岁时，同时伴随着栖息地的变化，从主要栖息在遮蔽处转变为更暴露的礁区（Valenzuela 等，2021）。然而，这一饮食转变假说尚未得到验证。此外，目前尚不清楚体型大小是否是这一转变的唯一驱动因素。另一种可能是，这种饮食转变与其他关键形态特征的变化有关，例如鹦嘴鱼幼体从杂食性向草食性的转变与牙齿融合成齿板有关（Bellwood，1988；Chen，2002）。鉴于 fusiliers 对外部营养补充和礁鱼生产力的不成比例的贡献，了解这些鱼类在何处、如何以及在何种发育阶段使用不同类型的浮游动物对于理解珊瑚礁上的营养途径至关重要。因此，本研究旨在探讨体型大小及其相关的栖息地变化是否与饮食从非胶质浮游动物向胶质浮游动物的转变有关，以及除了体型增大之外的其他形态变化是否与此饮食转变相关。为此，我们从泻湖（n = 25）和非泻湖（n = 25）珊瑚礁栖息地中收集了体长在39至228毫米之间的个体。通过高分类分辨率的DNA宏条形码分析并结合形态测量数据，我们分析了 Caesio cuning 的形态变化如何支持其向胶质浮游动物饮食的转变。根据先前的研究建议（参见 Valenzuela 等，2021），我们假设较大个体主要以胶质浮游动物为食，而较小个体则主要以非胶质浮游动物为食，这些饮食模式可能还受到它们对不同珊瑚礁栖息地利用方式的影响。

方法
鱼类采集
我们在2024年2月2日至10日期间，每天上午9:00至11:00在蜥蜴岛（Lizard Island）进行了所有鱼类采集工作。该岛位于大堡礁北部（14°40′S，145°27′E）。蜥蜴岛由主岛（Lizard）和三个较小的岛屿组成，围成一个受保护的泻湖（图1）。我们根据可达性和 Caesio cuning 的分布情况，选择了三个泻湖区域和四个非泻湖区域进行采集。在每个地点，我们尽量收集了该时段内所有大小的 Caesio cuning 个体。鱼类体型大致分为三类：小型（< 80毫米）、中型（80–160毫米）和大型（> 160毫米）。这种自然划分被作为分类依据用于分析，因为它既包括了成年和幼年的体型，也涵盖了假想中的“过渡”体型（标准体长80毫米，见补充图1；参见 Valenzuela 等，2021）。总共收集了50条鱼，使用鱼叉或围网捕获后立即进行安乐死处理（刺破鱼体或使用丁香油），放入塑料袋中并冷藏（詹姆斯库克大学伦理批准号A2897）。采集后，每条鱼都进行了拍照、测量标准体长和总长度（精确到毫米），并称重（精确到0.1克）。在无菌条件下，我们取出了每条鱼的鳃耙和胃肠道内容物。胃和肠道内容物保存在100%乙醇中，置于-20°C，而鳃耙则冷冻在-20°C。

图1
（a–b）研究物种 Caesio cuning 的照片：(a) 成年个体；(b) 幼年个体；(c) 蜥蜴岛样本位置图。插图显示了蜥蜴岛在澳大利亚其他地区的相对位置，绿色代表泻湖区域，蓝色代表非泻湖区域。照片由 (a) Fran?ois Libert 和 (b) Andrew Green 提供。

胃内容物分析
我们在澳大利亚汤斯维尔（Townsville）的詹姆斯库克大学分子生态与进化（MEEL）实验室进行了胃和肠道内容物的均质化处理及DNA提取。提取DNA前，先排出乙醇，然后取约100毫克样本进行均质化。向每个样本中加入700微升CTAB缓冲液和10微升蛋白酶K（20毫克/毫升），并在65°C下孵育至少一小时，期间剧烈搅拌两次。孵育后加入10微升RNase（10毫克/毫升），再加入700微升氯仿-异戊醇混合物。样品在16,000 g下离心10分钟，然后取上清液并与氯仿-异戊醇混合物混合，再次离心10分钟。重复此过程两次后，将上清液与异丙醇混合并保存在-20°C至少24小时。之后在4°C下离心30分钟，丢弃上清液，加入1毫升70%乙醇后再离心10分钟。最后将样品风干20分钟以完全蒸发乙醇。向每个样本中加入100微升TE缓冲液，然后在4°C下保存24小时，准备后续处理。

库准备
DNA提取物（1:10和1:100稀释）使用针对COI基因的通用引物（Leray等，2022）进行三轮扩增。PCR反应使用Platinum? SuperFi? PCR Master Mix（Thermo Fisher Scientific）、0.2微升标记正向引物（10微摩尔浓度）、0.2微升标记反向引物（10微摩尔浓度）、5.1微升UltraPure水和1.5微升DNA模板。PCR在SimpliAmp Thermal Cycler设备上进行，热循环条件如下：初始变性98°C 1分钟；随后40个循环：98°C变性20秒、46°C退火20秒、72°C延伸15秒；最后72°C延伸2分钟。每个PCR反应 plate中包含三个无模板对照（NTC）样本和三个阳性DNA参考样本。NTC样本不含目标物种DNA，扩增失败说明操作过程中没有污染。阳性参考样本包含来自海洋鱼类的DNA提取物及其扩增产物，表明了实验的可行条件。PCR产物通过凝胶电泳分析进行观察，显示扩增的样本（无论是1:10还是1:100稀释）被保留下来用于后续的文库制备。某些样本的DNA提取物未能扩增，因此被排除在宏条形码文库之外（见补充图2）。在第一轮PCR之后，每个重复样本被合并成一个样本，并使用Ampure XP珠子（Beckman Coulter）进行扩增子清理，以去除游离引物和引物二聚体，珠子与样本的比例为1:4。珠子清理后，通过PCR反应将Illumina测序接头连接到文库上，该反应包含25 μL Platinum? SuperFi? PCR Master Mix（Thermo Fisher Scientific）、5 μL Nextera XT Index 1、5 μL Nextera XT Index 2、10 μL UltraPure水和5 μL DNA文库。索引PCR在SimpliAmp Thermal Cycler（Applied Biosystems）上运行8个扩增循环，使用与第一轮PCR相同的热循环条件。索引之后，使用QuantiFluor? ONE dsDNA系统（Promega）在QuantiFluor?仪器上对每个文库中的DNA进行定量。最后，将文库按等摩尔浓度标准化并合并为一个最终文库。测序在澳大利亚基因组研究设施（AGRF）使用Illumina MiSeq平台进行。文库池根据标准MiSeq协议进行稀释和变性，并使用600循环MiSeq Reagent Kit v3（Illumina）生成配对端300 bp的读段。

生物信息学数据分析使用了DADA2生物信息学流程（Callahan等人，2016年）在R软件（v.4.4.0）中（R Core Team 2024年）。首先，使用plotQualityProfile函数可视化正向和反向读段的质量分数，以确定Phred分数低于30的序列长度。根据这些图表的检查结果，使用filterAndTrim函数过滤和修剪读段，forward读段的truncLen设置为210 bp，reverse读段的truncLen设置为150 bp。使用learnErrors函数从过滤后的数据中学习最大预期错误数（maxEE）和默认参数值。随后，使用derepFastq函数去除重复读段，并使用dada函数推断扩增子序列变异体（ASVs）。使用mergePairs函数合并配对读段。合并后，通过仅保留长度为310–316 bp的序列来去除非特异性扩增产物。然后使用removeBimeraDenovo函数和“consensus”方法对清理后的数据集进行嵌合体去除。使用assignTaxonomy函数和MIDORI2数据库（Leray等人，2022年）对清理后的合并序列进行分类。使用decontam包（Callahan等人，2021年）识别污染序列，并在下游分析前从数据集中去除。使用DECIPHER包（Wright 2016年）根据97%的序列同一性阈值将ASVs聚类为操作分类单元（OTUs）。然后对结果簇进行 curate，以识别和合并冗余或错误的序列变异体，从而减少由于虚假OTUs导致的多样性高估。最后，使用Basic Local Alignment Search Tool（BLAST）将得到的OTUs与国家生物技术信息中心（NCBI）的参考数据库进行比较。该工具识别生物序列之间的相似区域，并为每个查询输出前10个 hit，报告查询序列与参考序列之间的相似百分比，从而可以将OTUs分配到分类水平（即物种、属、科或纲级别）。最后，应用最低共同祖先（LCA）方法使用galaxy-tool-lca（Beentjes等人，2019年）来减少分类分配中的假阳性。

数据清理工作旨在去除可能来自实验室污染的序列。在实验室提取对照和样本中检测到的OTUs都被从数据集中排除。此外，从对照样本中 subtracted 的任何OTU的读段数量也被从相应的野外样本中扣除。我们获得了12,765,979个总序列，经过生物信息学分析和质量过滤后，最终得到9,182,241个序列。每个基因样本在生物信息学过程的每个步骤中的读段数量可以在补充表1中看到。最终的操作分类单元（OTU）表包括1,736个唯一序列，经过过滤和去除自重复序列后，胃内容物的最终OTU表包括1,562个唯一OTU，肠道内容物的最终OTU表包括266个唯一OTU（见补充图2）。值得注意的是，胃内容物中缺乏分类的OTU比例很高（未见鉴定），特别是在胃中（见补充图2c）。因此，这些OTU被从后续分析中移除，并单独进行检测（见补充图3）。然后，将剩余的鉴定OTUs按门级别分组，并用于计算相对读段丰度（RRA），定义为分配给每个门分类组的测序读段比例相对于每个样本的鉴定读段总数，这为肠道内容的相对贡献提供了一个代理指标。我们使用RRA而不是原始读段计数来标准化样本，以反映测序深度的差异，确保比较反映的是相对的门分类贡献，而不是样本间总读段数的变化。胃和肠道中检测到的OTUs之间存在明显差异（见补充图4）。这些差异主要是由于肠道中缺乏胶状OTUs造成的，这突出了快速消化对OTU可检测性的潜在影响。因此，主要分析集中在基于胃的数据上，肠道结果在补充材料中单独提供（见补充图5）。

形态测量数据：根据Ng等人（2025年）的方法，选择了十六个形态测量指标来捕捉Caesio cuning身体形状的变化。这些测量指标包括运动特征（标准长度、体深、瞳孔和鳃盖处的头部深度、细长度、最小尾柄深度、鳍细长比、尾鳍纵横比和尾鳍形状）、与进食相关的特征（上下颌长度和鳃耙间距）以及与视觉相关的特征（眼直径、最小和最大瞳孔直径以及眼睛位置）。这些特征的选择是因为它们与浮游动物的运动、进食效率和视觉能力相关，有助于识别可能与浮游生物进食相关的发育变化（见补充表2；图2）。

图2：该图像的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像：用于创建16个形态特征数据集的每张图像都进行了形态测量，这些特征用于表征典型的礁鱼浮游动物身体形状。这里未显示的四个测量指标是鳍细长比、尾鳍纵横比、尾鳍形状和鳃耙间距。鳍细长比是通过标准长度除以最大体深计算得出的（Langerhans和Reznick 2010年），尾鳍纵横比是通过尾鳍高度的平方除以尾鳍表面积计算得出的（Sambilay 1990年），尾鳍形状是通过内侧尾鳍鳍条长度与外侧鳍条长度的比率计算得出的（Bellwood等人2014年），鳃耙间距是通过随机选择鳃弓上的三个鳃耙之间的平均水平距离计算得出的。眼直径是在眼睛中心的水平和垂直轴上测量的，最大长度也是以眼直径为准。Caesio cuning的数字化图像；个体C11。图表改编自Ng等人（2025年）。形态测量使用Fiji [ImageJ版本1.54f；（Schneider等人，2012年）进行，分析了50个个体中的48个个体。（C19和C38两个个体没有拍照。）所有测量都使用Price等人（2019年）的方法根据对数形状比率进行了大小标准化。为了计算对数形状比率，每个变量都除以大小变量的几何平均值，该平均值是标准长度乘以最大体深的平方根（Mosimann 1970年）。然后取了这个比率的自然对数。这种方法允许在后续分析中保留体深作为形态测量指标（Price等人2019年）。为了可视化C. cuning三个体型类别所占据的形态空间，我们使用vegan包（Oksanen等人2020年）在R 4.1.0统计和图形环境（R Core Team 2024年）中对对数形状校正后的测量值进行了主成分分析（PCA）排序。由于使用对数形状比率进行缩放会损失自由度，因此只保留了前15个主成分得分用于排序（Claude 2013年）。

浮游生物样本：为了量化采集时Caesio cuning可获得的胶状和非胶状浮游动物的数量，在鱼类采集期间在现场收集了浮游生物样本。在每个样本位置进行了三次重复的垂直浮游生物拖网采样（深度在2至15米之间；见补充表3），使用的是240 μm的浮游生物网（直径0.3米，漏斗端500毫升，重1公斤）。采集后，用100%乙醇固定浮游生物样本。然后使用解剖显微镜将样本分类为胶状和非胶状，并用Mettler AE240称重仪记录湿重（分辨率0.1毫克）。样本随后存储在-80°C的冷冻柜中至少72小时，冷冻干燥（Martin Christ Alpha 1–2 LDplus冷冻干燥机），并称重到最接近的0.1毫克（Mettler AE240），以获得干重。然后将干重标准化为每立方米的重量，以考虑拖网深度的差异（见补充表3）。为了进一步了解Lizard Island浮游动物可获得的浮游生物群落组成，我们还检查了额外的高分辨率浮游生物数据。这些浮游生物群落组成样本来自Lizard Island南礁的Bird Islet——北大堡礁（14° 40’ S, 145° 27’ E；图1）。从2021年1月28日到2月3日，每天在涨潮时进行了两次重复的垂直浮游生物拖网采样（深度18米），使用的是240 μm的浮游生物网（直径0.3米，漏斗端500毫升，重1公斤），并用4%磷酸盐缓冲甲醛固定，然后在约25°C下存储，之后进行分析。样本被子采样，鉴定到主要分类类别，并在解剖显微镜下计数。计数结果随后标准化为每立方米的个体密度。

统计分析：为了探索三种C. cuning体型类别之间的猎物使用模式，我们使用vegan包（Oksanen等人2020年）基于相对读段丰度（RRA）进行了非度量多维缩放排序（NMDS）。NMDS基于从第四根转换、行标准化的数据计算出的Bray–Curtis差异矩阵。使用betadisper函数评估组群分散的均匀性（方差），而使用adonis函数进行了基于距离的排列多变量方差分析，以正式测试不同体型类别之间的猎物组成差异。此外，为了研究胶状与非胶状猎物的偏好如何随鱼的大小变化，我们比较了胃中胶状与非胶状OTUs的RRA。我们使用glmmTMB包（Brooks等人2017年）通过广义线性混合效应模型（GLMM）对胶状猎物的比例进行了建模。使用beta-binomial分布和logit链接函数，标准长度作为连续固定效应，位置作为随机效应以解释站点间的残余空间变异。由于数据表示过度分散的比例响应数据，因此使用beta-binomial分布而不是二项分布。最后，分别使用glmmTMB包（Brooks等人2017年）通过GLMMs探讨了浮游生物群落组成和干重的变化。具体来说，群落组成包括Taxa密度（ind. m?3）作为响应变量，Taxa作为固定分类因素。样本日期和样本鉴定作为随机因素，样本鉴定嵌套在日期中。对于干重数据，干重作为响应变量，浮游生物类型（两个水平：胶状与非胶状）和位置（两个水平：泻湖或非泻湖）作为固定分类因素进行拟合。日期和样本ID作为随机因素，样本ID嵌套在日期中。为了考虑样本内的变异性并最大化统计功效，我们保留了单个子样本计数而不是平均它们。这种方法允许模型更好地捕捉子样本级别的变化，同时保留观察到的全部数据范围。所有GLMM都基于Tweedie分布和log-link函数。选择了一种Tweedie分布来模拟连续的、正态的响应数据，同时能够解释大量零值的出现。所有模型的拟合情况和假设都是通过DHARMa模拟残差图来评估的，在所有情况下结果都是令人满意的（Hartig 2022）。所有统计分析都是在R 4.1.0统计和图形环境中进行的（R Core Team 2024）。

**结果**

### 动物 plankton 组成
蜥蜴岛的动物 plankton 社群组成以少数关键类群的相对丰度为特征（图3a）。桡足类和附肢动物是非胶质和胶质类群中的主要类群，分别平均占整个动物 plankton 社群的45.56% [95%置信区间（CL）：28.04–74.03] 和21.27%（CL：12.88–35.13）。就丰度而言，蜥蜴岛的动物 plankton 社群中非胶质类群平均占67.08%，胶质类群占32.92%（图3a；表1）。从空间上看，这相当于潟湖区域的非胶质类群平均干重为5.0毫克/立方米（CL：2.5–10.0），胶质类群为3.0毫克/立方米（CL：1.5–6.1），而非潟湖区域的非胶质类群为5.8毫克/立方米（CL：2.9–11.6），胶质类群为1.6毫克/立方米（CL：0.8–3.3）。在这两个区域，非胶质类群的干重显著高于胶质类群（p < 0.0001；表2，表3）。

**图3**
该图片的替代文本可能是由AI生成的。

**蜥蜴岛动物 plankton 社群组成。** (a) 主要分类群的密度；(b) 潟湖区域与非潟湖区域之间胶质动物 plankton 与非胶质动物 plankton 干重的比较。圆圈代表广义线性混合效应模型（GLMM）的平均值，彩色线条表示95%置信区间，星号表示统计学显著性。所有图表按主要 plankton 类型着色，蓝色表示胶质类群，红色表示非胶质类群。

**表1** 用于研究蜥蜴岛动物 plankton 社群的广义线性混合效应模型（GLMM）估计的边际平均密度。SE = 标准误差。CI = 置信区间。

**表2** 潟湖区域与非潟湖区域之间胶质动物 plankton 与非胶质动物 plankton 干重的成对对比估计。SE = 标准误差。模型输出以对数尺度表示。

**表3** 用于研究胶质动物摄食概率随Caesio cuning体型变化情况的β-二项式广义线性混合效应模型（GLMM）结果总结。SE = 标准误差。

### 饮食组成
NMDS排序显示，随着体型大小的不同，饮食有显著的聚集现象（adonis：df = 2, 42；F = 5.2703；p = 0.001；betadisp：df = 2, 42；F = 1.2119；p = 0.3078；图4）。我们发现大型和小型 Caesio cuning 有明显的视觉上的群体差异，且重叠极少，而中型个体则与两种体型群体都有重叠（图4a）。这些群体与大型和小型个体中胶质 OTUs（主要是刺胞动物门）和非胶质 OTUs（主要是节肢动物门和栉水母门）的相对读数丰度较高呈正相关（图4b）。重要的是，这种饮食聚集现象不受地理位置的影响（补充图6）。为了正式验证这种与体型相关的饮食变化，我们量化了胶质动物捕食概率随体型增加的情况（图5）。该分析显示了显著的正相关关系（p = < 0.001；表3），小型和大型体型群体中心之间的胶质动物捕食概率增加了2.9倍（分别为60毫米和192.5毫米；图5）。

**图4**
该图片的替代文本可能是由AI生成的。

**a) 基于从蜥蜴岛收集的Caesio cuning个体胃内容物中操作分类单元（OTUs）相对读数丰度（RRA）的非度量多维尺度（NMDS）排序。每个壳体代表一个体型群体的饮食空间，点和壳体按相应的群体着色。** b) 矢量显示了门类分组之间的相关性以及它们如何影响NMDS排序中观察到的模式。注意，非门类分组包括以下门类：藻类—硅藻门、绿藻门、黏菌门、红藻门、球藻门、甲藻门和褐藻门；非节段蠕虫—线虫门和扁形动物门；其他动物—棘皮动物门、胃口动物门、纽虫门、多孔动物门和异腔动物门；以及其他非动物—子囊菌门、卵菌门和Bigyra。**

**图5**
该图片的替代文本可能是由AI生成的。

**随着Caesio cuning体型增大，胶质 plankton 摄食概率的变化。该模型基于胃内容物中鉴定出的胶质操作分类单元（OTUs）的相对读数丰度（RRA）。文本显示了小型和大型C. cuning体型群体中心的胶质摄食概率及相关置信区间（括号内的值）。黑线代表平均预测值，阴影带表示95%置信区间。浅蓝色点代表原始数据。胶质 OTUs 仅限于刺胞动物门、栉水母门和尾索动物门，而非胶质 OTUs 则包括节肢动物门、纽虫门、软体动物门、多孔动物门、棘皮动物门、栉水母门、线虫门和扁形动物门。**

**形态测量比较**
PCA排序显示，随着体型大小的不同，存在显著的形态测量聚集现象（adonis：df = 2, 45；F = 73.547；p = 0.001；betadisp：df = 2, 45；F = 1.3934；p = 0.2587；图6）。我们发现了视觉上明显的形态空间群体，小型C. cuning与其他体型类别之间没有重叠，而大型和中型个体之间也有极小的重叠（图6a）。经过体型标准化后，这些群体主要由小型体型类别中存在的幼体特征驱动。小型个体与所有与视觉相关的特征（瞳孔直径、眼直径和眼位置）以及与摄食相关的特征（上下颚长度和鳃耙间距）和几种运动特征（眼处头部深度、尾柄深度、鳍的细度、尾鳍的纵横比和尾鳍形状）呈正相关。相比之下，两个与整体体型相关的特征（身体深度和纺锤形）主要与大型和中型体型群体相关。值得注意的是，体型分类沿着PC1有明显的分隔，这解释了59.5%的变异（图5b）。

**图6**
该图片的替代文本可能是由AI生成的。

**a) 基于从蜥蜴岛收集的Caesio cuning个体胃内容物中操作分类单元（OTUs）相对读数丰度（RRA）的主成分分析（PCA）排序。每个壳体代表一个体型群体的形态空间，点和壳体按相应的群体着色。** b) 矢量显示了形态测量特征之间的相关性以及它们如何影响PCA排序中观察到的模式。**

**讨论**
先前的分析表明，Caesio cuning个体的饮食可能会随着体型的增大而发生发育上的转变，这与它们栖息地使用从避风的潟湖区域转向非潟湖区域的转变相吻合（Valenzuela等人，2021年）。通过结合动物 plankton 数据、饮食分析和形态学分析的多方法研究，我们提供了证据，证明随着体型的增大，C. cuning的饮食明显偏向于胶质资源。确实，我们发现大型和小型C. cuning体型类别占据了物种饮食空间的不同部分，这种模式在不同栖息地和地点都是一致的，尽管胶质和非胶质 plankton 的可用性存在差异。这种发育上的饮食转变也与水柱中与其摄食和移动相关的形态测量特征的显著变化相关。鉴于C. cuning在吸收珊瑚礁外部营养补充物方面的重要性，这些结果强调了胶质动物 plankton 作为珊瑚礁滤食者主要营养来源的重要性。

我们的发现与之前关于C. cuning摄食习惯的假设和野外观察结果一致（Hamner等人，1988年；Valenzuela等人，2021年），并增加了越来越多的证据表明许多珊瑚礁鱼类专门以胶质动物 plankton 为食（Hamner等人，1988年；Diaz Briz等人，2017年，2018年；Huertas和Bellwood，2020年；Gahan等人，2026年）。通过DNA metabarcoding，我们定量证明了成年C. cuning向胶质 planktivory的转变，为早期的野外观察提供了直接支持（Hamner等人，1988年）。值得注意的是，DNA metabarcoding提供了对饮食组成的更高分辨率的洞察。例如，尽管附肢动物在热带海水中非常丰富（在大堡礁水域中是仅次于桡足类的第二大丰富 plankton 类群；Gahan等人，2023年），但在C. cuning的胃内容物中却很少见（Hamner等人，1988年），这一点也得到了我们DNA metabarcoding结果的证实。因此，与我们之前的研究一起，DNA metabarcoding提供了它们饮食专性集中在胶质动物 plankton 上的定量确认——但排除了附肢动物，为评估胶质动物 plankton 在珊瑚礁营养动态中的更广泛作用奠定了基础。然而，重要的是要认识到基于DNA metabarcoding的饮食估计可能会受到诸如消化速率差异和扩增偏差等因素的影响。特别是，胶质猎物的快速消化和脆弱性质可能使其相对于结构更坚实的类群的检测率降低（Buckland等人，2017年；Hays等人，2018年；Hestetun等人，2020年；Dick等人，2025年），我们的数据中也 evidence 了这一点，因为在肠道中胶质猎物的检测率较低。重要的是，这意味着我们对C. cuning胃内容物中胶质动物 plankton 的相对丰度估计可能是保守的，实际上胶质食物的摄入量可能比这里报告的要多。

以胶质为主的饮食面临几个营养学上的挑战，主要是胶质猎物在空间和时间上分布不均匀，经常聚集在远离珊瑚礁的高能量区域，并且包括具有物理防御机制的类群（如刺胞细胞）（Hamner等人，1988年，2007年；Arai，2005年）。在蜥蜴岛，胶质类群平均占近岸动物 plankton 社群的36%，这种模式在整个大堡礁和更广泛的印度-太平洋地区都是一致的（Hamner等人，1988年；Roman等人，1990年；Heidelberg等人，2004年；Gahan等人，2023年）。为了利用这种相对较少见的猎物，滤食性鱼类可能会从更暴露于外的区域觅食，这些区域自然聚集了动物 plankton。然而，这些区域的能量成本对鱼类来说很高，需要比避风区域多出45倍的能量（Fulton和Bellwood，2005年），并且大大增加了被捕食的风险（Mihalitsis等人，2021年）。在聚集区域之外的低相遇率，加上单位体积低能量，进一步限制了胶质饮食的适用性（Hamner等人，1988年）。即使在最大的物种中，也没有绝对依赖胶质 plankton 摄食的情况，这很可能反映了胶质动物 plankton 的高度不均匀和时变性。这些限制也可能解释了为什么相对较少的珊瑚礁鱼类专门以胶质动物 plankton 为食，尽管那些专门以胶质动物 plankton 为食的鱼类通常体型更大（参见Gahan等人，2026年）。

鉴于Cesio cuning在发育过程中饮食发生了明显的转变，这就不禁让人思考：为什么从主要以非胶质猎物转向胶质猎物？通常认为胶质动物 plankton 在营养价值上较低（参见Arai，2005年），因此它们被视为营养上的“死胡同”。这些比较通常强调了胶质类群极高的体液含量，导致湿重与干重的比率非常高（Wang和Jeffs，2014年；Gahan等人，2024年）。然而，这样的评估忽略了胶质猎物的关键优势：它们非常容易被消化，且可能具有很高的吸收效率。研究发现，胶质动物 plankton 的消化速率（即在胃中处理猎物的速率）比非胶质类群高出20到50倍（Jackson等人，1987年；Arai等人，2003年）。实际上，分解许多非胶质类群（如桡足类）中坚硬的外骨骼所需的时间可能限制了消化速率，从而限制了消费者吸收的总营养量（Jackson等人，1987年；Arai等人，2003年）。这意味着主要以胶质 plankton 为食的鱼类可能不会受到同样的消化瓶颈限制。换句话说，由于胶质动物 plankton 通常在数量上有剧烈的波动，特别是在黎明和黄昏时分（Hamner等人，1988年，2007年；Richardson等人，2009年），快速的消化能力使鱼类能够充分利用这种短暂的营养资源。

Cesio cuning似乎发展出了形态和行为策略，使它们能够克服与摄食胶质动物 plankton 相关的饮食挑战。在这方面，观察到成年C. cuning具有增大的食道乳头[个人观察JG、SBT、IN、ACS；也在Howe（1993年）中提及；见补充图7]。这些结构的功能可能与其他以胶状浮游生物为食的鱼类和海龟相似，它们有助于在胃内消化之前捕获胶状猎物或排出刺细胞（Bjorndal 1985；Beveridge等人1991；Howe 1993；Sanderson等人1996；Clements等人2016；Huertas和Bellwood 2020）。保护免受刺细胞的伤害是合理的，因为刺胞动物是导致不同体型鱼类饮食差异的主要胶状生物群。可以推测，如果没有这种防止刺细胞的结构的保护，Caesio cuning（像其他没有保护的浮游生物捕食者一样）将无法或不愿意捕食这种具有刺痛性的猎物（Stachowicz和Lindquist 2000；Bullard和Hay 2002；Clever等人2025），这一可能性得到了小型和大型个体之间饮食差异的支持。然而，必须强调的是，基于目前的数据，这种解释仅仅是推测性的，需要进一步的研究来确定这些结构的存在及其功能作用。

区分成年大型C. cuning和幼年小型C. cuning最明显的形态特征是成年个体具有更深、更 fusiform（呈棒形的）体型。这些特征可能在较深的离礁环境中增强稳定性和控制能力，在那里胶状猎物自然聚集，使它们能够有效地定位并捕捉高能量区域的猎物。事实上，这种发育过程中的形态变化与观察到的行为相匹配，因为据记录C. cuning在成年后会转移到非潟湖区域，并在那里形成大规模的觅食聚集（Valenzuela等人2021）。然而，需要注意的是，虽然我们报告的形态变化与饮食和栖息地的变化同时发生，但它们也与整体体型密切相关，因此不应被解释为饮食和栖息地使用的直接原因。

开阔海域与珊瑚礁复杂底部地形之间的相互作用产生了海洋学特征（如涡流），这些特征将分散的浮游生物困在离礁水域附近，将它们集中到可预测的区域（Alldredge和Hamner 1980；Kingsford和Choat 1986；Wolanski和Hamner 1988）。这些特征可以影响整个水柱中的浮游动物（Kingsford 1990），在这些聚集区的浮游动物密度最高可达周围水域的40倍（Alldredge和Hamner 1980）。活动能力有限的浮游动物（特别是刺胞动物的水母）特别容易受到这种被动聚集的影响（Hamner和Schneider 1986）。这些离礁水域不仅促进了浮游动物的聚集，还作为浮游动物输送到珊瑚礁的初始点，为众多以浮游生物为食的鱼类提供食物（Hamner等人1988）。重要的是，珊瑚礁鱼类通常是机会主义食者，当胶状浮游动物的密度足够高，足以抑制离礁区域的捕食（即“口腔墙”效应）并到达以浮游生物为食的鱼类时，许多主要以非胶状猎物为食的物种也被发现会大量捕食胶状浮游生物（Hamner等人1988）。这强调了C. cuning能够进入这些离礁水域并在浮游生物到达珊瑚礁之前拦截它们的重要性。

有趣的是，就干重而言，我们在潟湖和非潟湖区域都发现了相似水平的胶状和非胶状浮游动物。这可能反映了Lizard Island的地形特征，特别是存在一个具有大入口和出口通道的潟湖。因此，浮游动物进入潟湖区域不受经过暴露的珊瑚礁部分的限制（Philipps和Bellwood 2024）。结合潟湖相对较短的冲洗时间[在典型条件下为1-2天；Philipps和Bellwood (2024)；参见Wolanski和Pickard (1983)的4天]，这有时可以规避“口腔墙”效应，并减弱任何可检测到的浮游动物去除信号。此外，尽管这些干重代表了一个标准化面积，但它们并未考虑C. cuning在每个地点可利用的觅食空间体积。例如，Lizard Island的潟湖和离礁区域的深度分别约为4米和20米（Philipps和Bellwood 2024）。因此，这两个栖息地的浮游动物数量可能非常不同。在一个简化的假设情景中，如果这两种栖息地的水柱中浮游动物浓度相对均匀，按水柱的全深度计算，潟湖栖息地每单位垂直1平方米水柱中有大约12毫克胶状浮游动物和19.9毫克非胶状浮游动物，而在离礁区域则为31.8毫克和115.4毫克。因此，就绝对数量而言，胶状浮游动物可能在更深的离礁水域更为丰富，大型C. cuning在离开潟湖区域后可以到达这些水域。

我们的研究结果揭示了不同体型的Caesio cuning在浮游生物-浮游生物捕食者营养途径中执行的功能差异。虽然较小的浮游生物捕食者主要以非胶状浮游动物为食，但随着体型的增加，捕食胶状浮游生物的概率也增加了。我们在一个物种的发育过程中观察到的这种模式可能反映了更广泛浮游生物捕食者群体中的普遍现象（Leray等人2019；Novotny等人2022）。换句话说，相似体型的物种通常以非胶状或胶状猎物为食（Gahan等人2026），而以胶状猎物为食的较大物种可能经历与我们描述的C. cuning相似的发育过程中的饮食变化。应用类似的DNA宏条形码技术可以阐明其他功能重要浮游生物的饮食及其与发育过程相关的任何变化（参见Casey等人2019）。

能够轻松利用进入浮游生物群体中的胶状成分似乎是少数浮游生物捕食者的独特特征，这可能是C. cuning生态成功的关键驱动力。这体现在它们在印度-太平洋珊瑚礁上的高丰度（Williams和Hatcher 1983），以及更广泛的印度-太平洋浮游生物捕食者群落储存和产生生物量的更大能力（Gahan等人2026）。这突显了胶状浮游动物在珊瑚礁功能中的重要作用，尽管这一作用常常被忽视。在全球范围内，捕食胶状浮游生物的能力主要限于大型浮游生物捕食者（即完全成熟后体长超过20厘米的物种；Gahan等人2026），这类物种在生物量和浮游生物捕食者群落的生产力方面贡献显著。这强调了胶状浮游动物对珊瑚礁功能的重要性，以及浮游生物-浮游生物捕食者营养途径的功能意义[即将外部营养物质同化到珊瑚礁生态系统中（Morais和Bellwood 2019；Morais等人2021；Gahan等人2026）]。总体而言，我们的结果进一步强调了胶状浮游动物在塑造珊瑚礁上鱼类分布、摄食生态和生产力方面的重要作用（Huertas和Bellwood 2020；Morais等人2021；Siqueira等人2021）。鉴于历史上对胶状浮游生物捕食的忽视，珊瑚礁上胶状浮游动物捕食的全面程度可能被严重低估。这为未来的研究提供了重要方向，尤其是随着宏条形码和其他方法工具的发展，现在可以揭示这些难以捉摸的食物网的结构。