南大洋深海食物网结构沿纬度梯度的变化：从稳定同位素和脂肪酸视角解析斯科舍海生态动力学

《Ecosystems》：Benthopelagic Deep-Sea Food Webs Along a Latitudinal Gradient in the Scotia Sea (Southern Ocean)

本研究针对南大洋斯科舍海深海食物网结构认知不足的问题，通过分析南乔治亚岛和南桑威奇群岛三个位点的鱼类及胃内容物样本，结合稳定同位素(δ13C、δ15N)和脂肪酸标志物技术，首次系统揭示了该区域深海食物网具有5个营养级的高冗余结构，明确了齿鱼和 grenadier 在不同区域的顶级捕食者地位，并发现深海食物链长度显著长于沿岸和远洋系统。该成果为南极海洋保护区生态系统管理和气候变化的生态响应预测提供了关键科学依据。

　　

在南极洲边缘的冰封海域深处，隐藏着一个人类知之甚少的生态系统。斯科舍海作为南大洋的关键区域，不仅是南极磷虾和齿鱼渔业的重要产地，更是全球气候变化响应最显著的海域之一。然而，尽管人们对表层海洋食物网已有较多认识，对深海区域——特别是水深700米以下的黑暗世界——的食物网结构却几乎一无所知。这种认知空白给南极海洋生态系统的保护和管理带来了巨大挑战，尤其是在南乔治亚岛和南桑威奇群岛海洋保护区建立后，如何科学管理深海渔业资源成为亟待解决的问题。

为了揭开深海食物网的神秘面纱，由José P. Queirós领导的研究团队在《Ecosystems》杂志上发表了一项开创性研究。他们利用在齿鱼渔业作业中获得的宝贵样本，首次系统绘制了从南乔治亚岛到南桑威奇群岛的深海食物网结构图谱。这项研究不仅填补了南极深海生态学的重要空白，更为我们理解气候变化如何影响这些脆弱生态系统提供了关键见解。

研究人员采用了多种先进的技术方法开展此项研究。他们通过在齿鱼渔业作业中收集的1268个胃内容物样本，结合稳定同位素分析(δ¹³C和δ¹⁵N)和脂肪酸组成分析，构建了三个研究区域的营养结构模型。样本来源包括南乔治亚岛(CCAMLR 48.3分区)和南桑威奇群岛(CCAMLR 48.4分区)，后者进一步分为北部和南部两个区域。稳定同位素分析采用元素分析仪-同位素比值质谱仪联用技术，脂肪酸分析则通过气相色谱-质谱法进行。数据分析包括Layman营养生态位指标计算、PERMANOVA多元统计分析和主成分分析等多元统计方法。

Trophic Position, δ¹³C and δ¹⁵N Values at South Georgia and the South Sandwich Islands

研究通过稳定同位素分析发现，三个研究区域的深海食物网均包含5个营养级，表现出高度的营养冗余性。南乔治亚岛食物网的δ¹³C值范围最广(-25.0‰至-19.5‰)，表明该区域初级生产者多样性较高；而南桑威奇群岛南部食物网的δ¹³C范围最窄(-25.8‰至-23.2‰)。营养级分析显示，第5营养级主要由鱼类占据，第4营养级以鱼类为主，第3营养级则主要由头足类和甲壳类组成。值得注意的是，南乔治亚岛的最高营养级由大眼突吻鳕(Macrourus holotrachys)占据，而南桑威奇群岛的顶级捕食者分别为巴塔哥尼亚齿鱼(Dissostichus eleginoides, 北部)和南极齿鱼(D. mawsoni, 南部)。

Fatty Acid Composition of Species at South Georgia and the South Sandwich Islands

脂肪酸分析结果显示，高度不饱和脂肪酸(HUFA)是大多数研究物种中最丰富的脂肪酸组。二十二碳六烯酸(DHA)平均占比34±15%，二十碳五烯酸(EPA)占18±8%，油酸(C18:1ω9)占16±12%(在齿鱼中最为常见)。多元统计分析表明，不同分类群和营养级之间的脂肪酸特征存在显著差异。EPA/DHA比值、Σ(PUFA+HUFA)/ΣSFA比值等指标证实了所有食物网均以硅藻为基础的碎屑为主要初级生产者来源。

Deep-Sea Food-Web Structure at South Georgia and the South Sandwich Islands

尽管三个食物网结构相似，但仍存在重要差异。南乔治亚岛食物网具有更高的初级生产者多样性，而南桑威奇群岛南部食物网的营养多样性较低。研究还发现，磷虾在南桑威奇群岛处于第2营养级(草食性)，而在南乔治亚岛则处于第3营养级(杂食性)，这种差异可能与物种组成或季节性的食性变化有关。

The Southern Ocean Food Web: Differences between Regions and Zones of the Water Column

与南大洋其他生态系统相比，本研究揭示的深海食物网具有更长的食物链。深海底栖-远洋食物网包含5个营养级，而远洋食物网通常为4-5级，沿岸食物网则更短(3-4级)。这种差异可能与深海生态系统的稳定性较高有关，因为沿岸和远洋区域受到海冰、冰山冲刷、陆源输入等环境因素的干扰更强。

研究结论强调，南极深海食物网具有复杂的结构和较长的食物链，这与传统的"短食物链、磷虾为中心"的南极生态系统认知形成鲜明对比。这些发现对南极海洋保护区的管理具有重要意义：首先，齿鱼等顶级捕食者在不同区域占据不同的营养位置，需要针对性的管理策略；其次，深海食物网对气候变化的响应可能与其结构特性密切相关；最后，营养级联效应表明，渔业活动对顶级捕食者的影响可能会通过整个食物网产生级联效应。

这项研究首次提供了南大洋深海食物网结构的综合视角，为南极海洋生态系统的保护和管理奠定了科学基础。随着气候变化持续影响南极海域，这些发现将有助于预测深海生态系统可能的响应轨迹，并为海洋保护区的适应性管理提供关键依据。未来的研究需要进一步探索底栖和远洋营养路径的相对贡献，以及迁移物种在这些复杂食物网中的作用，从而更全面地理解南极深海生态系统的运作机制。