湖泊深度和光照条件的变化会影响Mysis（一种小型甲壳类动物）的垂直分布

《Journal of Great Lakes Research》：Lake depth and light conditions alter Mysis vertical distributions

光调控与溶解氧阈值对深水湖中Mysis水虾昼夜垂直迁移的影响：基于9个北温带湖泊的观测，发现Mysis在光照低于10^-5至10^-6 lux的深水区白天悬浮，且白天捕获的个体平均长度较夜间小（P<0.05）。溶解氧低于3 mg/L时抑制Mysis分布。湖深、光衰减系数和DO共同影响Mysis的垂直分布，其中光照是主导因素。

　　在湖泊生态系统中，许多水生生物会通过昼夜垂直迁移（Diel Vertical Migration, DVM）来适应环境变化。其中，*Mysis*（一种常见的十足类甲壳动物）在湖泊中扮演着重要的角色，它们通过在白天停留在湖底和夜晚迁移到水体中上层的模式，连接了底栖和浮游生态位，促进了能量和营养物质的循环。然而，这种典型的DVM行为在一些系统中并不完全发生，即部分*Mysis*会在白天停留在水体中上层，而非完全回到湖底。这种“不完全DVM”现象可能对湖泊的能量交换和营养循环产生深远影响，因此理解其背后的机制对于评估生态系统功能具有重要意义。

本研究旨在探讨*Mysis*在白天是否在水体中上层停留，以及这种行为是否与水体的光环境和溶解氧（DO）水平有关。研究团队在北温带地区的九个湖泊中进行了为期两年的标准化采样，涵盖了不同深度和水体透明度的湖泊。通过分析白天和夜晚*Mysis*的分布、密度和体型特征，研究者希望揭示光环境和DO条件如何影响*Mysis*的昼夜垂直迁移行为。研究结果表明，当水体中光强低于*Mysis*的避光阈值（约10??至10?? lx）时，*Mysis*会在水体中上层停留，而这一行为在不同深度的湖泊中表现各异。例如，在深水湖泊或水体颜色较深的浅水湖泊中，当光强降低到这一阈值时，*Mysis*会悬浮在水体中上层，而非完全停留在湖底。此外，白天被捕获的*Mysis*体型通常比夜晚捕获的个体更小，这可能与幼体对较高光强和温度的耐受性较高有关，或者与大小相关的种内互动（如捕食）有关。

研究团队发现，溶解氧水平是影响*Mysis*分布的重要因素。当溶解氧低于3 mg/L时，*Mysis*不会在任何地点被捕获，无论光强如何。这表明，溶解氧不足会显著限制*Mysis*的活动范围，尤其是在湖泊的深层区域。此外，光强和溶解氧的相互作用也影响了*Mysis*的昼夜分布模式。在某些湖泊中，即使水体深度较大，只要溶解氧水平足够，*Mysis*仍可能在白天停留在水体中上层，而如果溶解氧不足，则它们会避开这些区域。这种现象在之前的研究中也有所报道，例如在芬兰的某些湖泊中，随着水体底部溶解氧水平的下降，*Mysis*被迫迁移到较浅的水域，从而面临更大的捕食压力，导致种群数量下降。

从生态学角度来看，*Mysis*的昼夜垂直迁移行为不仅影响其自身的生存和繁殖，还对整个湖泊的食物网和生物地球化学过程产生重要影响。例如，*Mysis*通过迁移可以促进能量和营养物质在湖泊不同生态位之间的转移，从而影响碳循环和微生物循环。然而，当*Mysis*的DVM行为发生变化时，这种能量交换可能会受到干扰，进而影响整个生态系统的稳定性。此外，*Mysis*作为视觉捕食者，其眼睛占其生物量的较大比例，表明其对光环境具有高度的适应性。它们的光适应性不仅体现在对光强的敏感度上，还可能与水体颜色和光谱特性有关。例如，在某些深色水体中，*Mysis*可能对长波长的光更敏感，这可能影响它们在白天的分布模式。

研究还发现，*Mysis*的体型差异可能与其昼夜分布行为有关。白天被捕获的*Mysis*平均体型较小，而夜晚捕获的个体则更大。这种现象可能与*Mysis*的生理特性有关，即幼体可能具有更高的光和温度耐受能力，使得它们能够在白天的较浅水域活动，而成年个体则更倾向于在夜晚迁移到更深的水域以避开捕食者。此外，大小相关的种内互动也可能影响*Mysis*的分布模式。例如，成年个体可能更倾向于在湖底活动，以避免被其他*Mysis*捕食，而幼体则可能在水体中上层更安全。这种行为可能在某些湖泊中更为明显，尤其是在溶解氧水平较低的情况下，幼体可能更容易受到捕食压力，因此更倾向于停留在水体中上层。

研究团队在采样过程中使用了标准化的*Mysis*网，确保了数据的可比性。采样时间选择在没有风暴的晴朗天气下，并且尽量避开月光的影响，以减少对*Mysis*行为的干扰。在采样过程中，研究人员还记录了水体温度、溶解氧和光强的变化，以评估这些环境因素如何影响*Mysis*的分布。此外，通过使用统计模型（如逻辑回归和t检验），研究者能够量化光强、溶解氧和湖泊深度对*Mysis*昼夜分布的影响。结果显示，光强和湖泊深度是*Mysis*白天悬浮的主要驱动因素，而溶解氧则在某些情况下限制了它们的活动范围。

值得注意的是，研究还揭示了不同湖泊之间*Mysis*分布的差异。例如，在某些湖泊中，即使光强较低，*Mysis*仍可能主要集中在较浅的水域，而在其他湖泊中，它们则可能在更深的水域活动。这种差异可能与湖泊的形态、水体透明度以及溶解氧水平有关。此外，研究还发现，在某些湖泊中，白天*Mysis*的密度较低，而夜晚密度较高，这可能与它们在夜晚更倾向于迁移到更深的水域有关。然而，在一些湖泊中，如Lake P??j?rvi，白天和夜晚的*Mysis*体型差异并不明显，这可能表明该湖泊的光环境和溶解氧条件对*Mysis*的分布影响较小。

研究结果对生态管理具有重要的指导意义。由于*Mysis*在某些情况下可能不完全进行DVM，这可能影响湖泊的能量和营养循环，进而影响鱼类种群的结构和渔业资源。例如，一些湖泊中*Mysis*的DVM行为可能导致它们在白天避开捕食者，而在夜晚则占据更多资源，从而影响其他鱼类的捕食效率。此外，当*Mysis*的分布受到环境变化（如溶解氧下降）的影响时，它们的活动范围可能会缩小，从而增加被捕食的风险，导致种群数量下降。这种现象在一些实际案例中已有报道，例如在芬兰的某些湖泊中，由于溶解氧水平下降，*Mysis*被迫迁移到较浅水域，结果导致种群数量显著减少。

研究的局限性在于，某些湖泊的数据采集存在缺失。例如，在Donner Lake中，光强数据仅在20米深度处记录，而在Lake P??j?rvi和Lake Michigan中，溶解氧数据则未能获取。然而，研究者认为这些湖泊的溶解氧水平通常较高，不会对*Mysis*的分布产生显著影响。此外，不同*Mysis*种群可能在光敏感性方面存在差异，这可能影响它们的昼夜分布模式。例如，在某些湖泊中，*Mysis relicta*的光敏感性与*Mysis diluviana*不同，这可能意味着它们对光环境的适应性也有所不同。

总体而言，本研究揭示了光强和溶解氧水平在*Mysis*昼夜垂直迁移行为中的关键作用。在光强低于避光阈值的区域，*Mysis*更倾向于停留在水体中上层，而溶解氧不足则可能迫使它们避开这些区域。此外，*Mysis*的体型差异可能与它们的昼夜分布行为相关，幼体可能更适应白天的环境，而成年个体则更倾向于在夜晚迁移到更深的水域。这些发现对于理解湖泊生态系统的能量流动和生物地球化学循环具有重要意义，同时也为生态管理提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨不同湖泊中*Mysis*的分布模式，以及光强和溶解氧水平对它们行为的综合影响。此外，季节性变化也可能影响*Mysis*的分布，因此在不同季节进行采样将有助于更全面地了解其生态行为。