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为解决圣劳伦斯河口（SLE）白鲸饮食及生态位变化问题，研究人员开展了其饮食和个体专业化程度的研究。结果发现白鲸饮食结构改变，个体专业化程度降低。这为濒危物种保护提供依据，推荐科研读者阅读。
探寻白鲸饮食奥秘：圣劳伦斯河口生态变化的 “追踪者”
在地球的海洋世界里，生态系统就像一张错综复杂的大网，每个物种都是其中的一个节点，相互关联、相互影响。近年来，全球变暖的脚步加快，人类对资源的过度开发也愈演愈烈，这如同两只大手，肆意搅动着海洋生态系统这盆 “水”，让海洋的营养结构和动态发生了翻天覆地的变化。
在这样的大背景下，生活在加拿大东部圣劳伦斯河口（St. Lawrence Estuary，SLE）的白鲸（Delphinapterus leucas），也面临着前所未有的生存挑战。圣劳伦斯河口可不是一般的地方，这里有着强烈的盐度和温度梯度，就像一个天然的 “生态熔炉”，孕育出了丰富的物种多样性，不同区域有着独特的群落结构，生物的数量也各有差异。然而，气候变暖使得这里的环境逐渐改变，海冰覆盖面积减少，再加上过度捕捞的影响，河口和海湾的营养动态发生了深刻的变化。曾经，这里的一些底层鱼类种群在 20 世纪 90 年代大量减少，至今都没有恢复的迹象；像彩虹胡瓜鱼（Osmerus mordax）和大西洋鳕（Microgadus tomcod）等溯河洄游物种的数量也在不断下降；而条纹鲈（Morone saxatilis）、红鱼（Sebastes spp.）以及一些 pinniped（鳍足类动物）的数量却大幅增加，这些变化无疑打破了原有的生态平衡。
白鲸作为圣劳伦斯河口生态系统的重要一员，尽管从 20 世纪 80 年代起就受到了保护，但它们的种群数量依然没有明显恢复。据估计，2022 年时，这个小而孤立的白鲸种群数量仅在 1500 - 2200 只之间。科学家们知道，白鲸最初数量下降的主要原因是历史上的过度捕捞，但对于如今它们数量仍未恢复的原因，却并不完全清楚。饮食对于白鲸的生存和繁衍至关重要，然而，目前关于圣劳伦斯河口白鲸饮食的信息少之又少，这使得人们难以确定它们的关键食物资源，也无法判断白鲸能否调整进食策略，以应对猎物数量的变化和竞争的加剧。
为了揭开这些谜团，研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了一篇名为 “Changes in trophic niche and individual diet specialization of St. Lawrence Estuary beluga whales in response to environmental change” 的论文。通过研究，他们发现圣劳伦斯河口白鲸的饮食和个体专业化程度发生了显著变化，并且这些变化对它们的能量摄入和生理状况可能产生深远影响。这一研究不仅让我们对白鲸的生存现状有了更深入的了解，也为保护这一濒危物种提供了重要的科学依据。
在这项研究中，研究人员运用了多种技术方法。他们收集了 1997 - 2003 年和 2015 - 2020 年两个时间段的 96 头白鲸的尸体样本，对其肌肉组织进行分析。同时，选取了 17 种潜在猎物，这些猎物的选择参考了多种信息来源，包括历史上白鲸胃内容物分析、近期死亡白鲸的消化道研究、当地猎物的数量以及实地观察的进食行为。研究人员对这些样本进行了稳定同位素分析，测定了碳（δ13C）和氮（δ1?N）同位素比率，以此来探究白鲸的饮食结构和生态位变化。此外，他们还使用了贝叶斯混合模型（MixSIAR）来估计不同猎物在白鲸饮食中的相对贡献，并通过计算饮食专业化指数（?）和评估个体间猎物选择的异质性，来分析白鲸的饮食模式。
下面让我们来详细看看研究结果。
一、猎物的同位素特征
研究人员把两个研究时间段内采集的 17 种潜在猎物分类聚集为 7 个功能组，包括底层鱼类、来自 UE 的大西洋鳕、来自 UE 的条纹鲈、来自 LE 和 nwGSL 的浮游猎物（如毛鳞鱼、大西洋鲱鱼和北方短鳍鱿鱼）、来自 UE 的浮游鱼类（大西洋鲱鱼和毛鳞鱼）、来自 LE 和 nwGSL 的玉筋鱼以及来自 UE 的彩虹胡瓜鱼。这些功能组在同位素特征上都存在显著差异。部分功能组的同位素特征在不同时间段有所变化，例如大西洋鳕和底层鱼类有轻微的 13C 富集，而 UE 的浮游猎物的两种同位素比率都有明显下降，不过它们与 LE 的浮游猎物在同位素特征上仍有显著差异。
二、最佳饮食估计模型
研究人员使用 LOO 和 WAIC 指标评估不同模型对数据的拟合程度，发现两个时间段的最佳模型都包含个体作为随机效应，这表明白鲸的饮食组成存在种内差异。2000 年代的最佳模型还包括 “性别和年龄类别” 作为协变量，而 2020 年代的最佳模型则将 “采样年份” 作为协变量。
三、饮食估计
浮游猎物在两个时间段都是白鲸的主要食物，但在 2000 年代的占比（67 - 82%）明显高于 2020 年代（33 - 42%）。在 2000 年代，成年雌性和幼年白鲸的饮食相似，都与成年雄性白鲸不同；而到了 2020 年代，幼年白鲸和成年雌性白鲸的饮食依然相似，且与成年雄性白鲸的饮食差异不再显著。此外，2020 年代白鲸饮食的年际变化更大，一些新的猎物如条纹鲈在 2020 年代出现在白鲸的食谱中。
四、个体专业化程度
研究发现，白鲸的专业化指数（?）在 2020 年代显著下降，所有性别和年龄类别的白鲸在 2020 年代的?值都变得难以区分，这表明白鲸在 2020 年代对猎物的选择变得不那么挑剔，饮食更加多样化。
五、个体间饮食异质性
在 2000 年代，成年雄性、成年雌性和幼年白鲸的饮食个体间变异性相似；但在 2020 年代，成年雄性白鲸的饮食异质性增大，且这一时期的饮食异质性与个体和年份变化都有关系。
研究人员认为，圣劳伦斯河口白鲸的饮食变化反映了它们对环境变化的适应。随着生态系统结构和猎物数量的改变，白鲸从以浮游猎物为主的专业化饮食，转变为更加多样化、异质性更高的饮食。这可能是因为它们在猎物选择上变得不那么挑剔，以应对猎物资源的变化。白鲸占据着多种不同的栖息地，不同性别和年龄的白鲸在夏季会有部分空间隔离，这使得它们接触到的猎物种类和数量有所不同，从而导致饮食的差异。
不过，研究也存在一些局限性。比如，稳定同位素分析虽然能提供综合的饮食信息，但无法精确确定猎物的具体来源；饮食估计模型在处理多种潜在猎物时存在一定的局限性；样本采集的时间和数量也限制了对一些季节性和年际变化的深入研究。此外，研究人员还指出，未来需要进一步研究猎物的数量和分布、竞争物种的影响以及其他人为因素对圣劳伦斯河口白鲸饮食和生态的影响。
这项研究意义重大，它揭示了圣劳伦斯河口白鲸在面对生态环境变化时饮食策略的调整，让我们更加了解这一濒危物种的生存现状。同时也提醒我们，在研究濒危物种的觅食生态时，不能只关注种群整体，还需要考虑个体差异，因为每一个个体对于物种的生存和繁衍都至关重要。未来，我们需要更多的研究来深入了解白鲸的生态需求，制定更加有效的保护策略，守护这些可爱的海洋精灵，让它们在圣劳伦斯河口继续繁衍生息。
