墨西哥湾东北部共存的大西洋斑海豚（Stenella frontalis）和普通宽吻海豚（Tursiops truncatus）的猎物偏好及其营养关系

《Journal of Experimental Marine Biology and Ecology》：Prey preferences and trophic relationships of sympatric Atlantic spotted ( Stenella frontalis) and common bottlenose dolphins ( Tursiops truncatus) in the northeastern Gulf of Mexico

稳定同位素分析揭示海湾墨西哥东北部 bottlenose 和 Atlantic spotted dolphins 的食性及资源竞争格局。两者同位素生态位重叠度达 97.6%，但空间分布显示近岸个体 δ13C 值更高。混合模型表明 demersal piscivorous fish（底栖肉食性鱼类）占两种海豚食谱的 41.5%-50.8%，其次为 demersal invertivores（底栖无脊椎动物）。研究指出物种间存在部分资源利用差异，且空间异质性可能受海洋学过程影响，对渔业管理具参考价值。

　　在海洋生态系统中，研究不同物种如何利用和分配资源对于理解它们在生态系统中的角色以及与其他生物的相互作用至关重要。本文聚焦于墨西哥湾东北部（GoMex）的两种常见小型鲸目动物——宽吻海豚（*Tursiops truncatus*）和大西洋斑海豚（*Stenella frontalis*），探讨它们的同位素生态位及其食物链中的相互作用。通过使用远程活体取样技术收集皮肤组织样本，并结合稳定碳和氮同位素分析，研究者试图揭示这些物种在食物链中的位置及其与其他渔业资源的潜在关系。

### 生态角色与资源利用

小型鲸目动物在海洋生态系统中扮演着重要的角色，它们不仅作为捕食者影响着食物链的上层结构，同时也通过摄取和代谢营养物质，参与营养循环和物质再分配。由于其高密度分布和较高的代谢率，宽吻海豚和大西洋斑海豚可能对海洋生态系统的动态产生显著影响。然而，评估这些动物的功能角色和其对生态系统的影响，需要深入了解其摄食生态和食物消耗量。尽管如此，估算小型鲸目动物的饮食仍面临挑战，尤其是在海洋环境中，样本获取较为困难。

稳定同位素分析作为一种非侵入性的工具，能够帮助研究者了解海洋捕食者在食物链中的位置及其食物来源。通过分析皮肤组织中的碳和氮同位素比值（*δ*13C 和 *δ*1?N），可以推断出动物的饮食结构及其在生态系统中的营养层级。这种方法不仅能够提供比“瞬时快照”更全面的饮食信息，还能够揭示动物在不同时间和空间维度下的资源利用模式。此外，稳定同位素数据还可以用于构建质量平衡混合模型，以估算捕食者对不同潜在猎物类群的依赖程度。

### 方法与数据收集

研究者在2010年10月和2015年7月至9月期间，通过船基调查在墨西哥湾东北部采集了宽吻海豚和大西洋斑海豚的皮肤组织样本。总共有108个宽吻海豚样本和54个大西洋斑海豚样本被用于分析。为了确保样本的代表性，每个样本都记录了其地理坐标，并利用GEBCO的水深图和QGIS软件，将采样点与水深数据进行空间连接。在分析过程中，样本经过干燥、研磨和脂质提取处理，因为脂质通常会表现出*δ*13C的显著偏移，可能会影响同位素数据的准确性。

同位素比值的计算基于标准的“delta”（*δ*）表示法，以维也纳 Pee Dee 菊石（Vienna Pee Dee belemnite）和大气氮为基准。通过使用ThermoFinnigan Delta V同位素比值质谱仪（IRMS）与NA 1500 元素分析仪进行联用分析，研究者获得了精确的同位素数据。为了确保数据的可靠性，研究者对内部标准物（如牛肝和甘氨酸）进行了重复分析，并验证了其标准偏差。

### 数据分析与结果

通过多元方差分析（MANCOVA）和后续的单因素方差分析（ANOVA）及线性回归，研究者发现碳和氮同位素比值在不同物种之间存在一定的差异，但在整体上并未达到显著水平。这种不显著的差异表明，尽管宽吻海豚和大西洋斑海豚在空间分布上有所重叠，但它们的同位素生态位存在一定程度的重叠。具体而言，两者的同位素生态位重叠比例达到了97.6%，说明它们在资源利用方面高度相似。

然而，空间分布对同位素比值的影响是显著的。在靠近海岸的区域，个体的*δ*13C值较高，这可能反映了这些区域的初级生产力来源（如海草）与远离海岸的区域（如浮游植物）存在差异。这种空间上的同位素梯度可能与海洋环流、陆源输入和水体营养状况的变化有关。此外，研究者还发现，*δ*1?N值随着纬度和经度的变化而变化，这可能与食物链层级、营养循环以及水体中氮的富集有关。

### 食物链中的贡献

通过构建质量平衡混合模型，研究者进一步评估了这两种海豚在食物链中的主要依赖来源。结果显示，底栖食肉鱼类（demersal piscivores）对这两种海豚的饮食贡献最大，分别占大西洋斑海豚和宽吻海豚饮食的50.8% ± 6.0% 和 41.5% ± 5.8%。这些鱼类通常生活在近岸礁石和岩石区域，是该地区商业和休闲渔业的重要目标。其次，底栖食性鱼类（demersal invertivores）也对两者的饮食构成显著贡献，分别占大西洋斑海豚的30.8% ± 10.1% 和宽吻海豚的37.6% ± 13.0%。表层水域的食性鱼类（epipelagic invertivores）则贡献相对较小，分别占大西洋斑海豚的13.4% ± 11.6% 和宽吻海豚的16.4% ± 15.6%。其余猎物类群的贡献比例均低于3%。

值得注意的是，尽管这两种海豚的同位素生态位高度重叠，但它们在食物链中的具体依赖可能有所不同。宽吻海豚的同位素生态位更为广泛，可能意味着它们能够适应更广泛的猎物类型和生态位。相比之下，大西洋斑海豚的同位素生态位更为集中，可能反映了其对特定猎物的偏好。这种资源分配的差异可能与它们的生态位分化有关，例如通过不同的时间分布（如季节性或昼夜性）或猎物类型和大小的差异来减少竞争。

### 空间变异与环境因素

研究还发现，同位素比值的空间变化可能受到多种环境因素的影响。例如，*δ*13C值随着靠近海岸而增加，这可能与不同区域的初级生产力来源有关。靠近海岸的区域以海草为基础的初级生产为主，而远离海岸的区域则主要依赖浮游植物。因此，宽吻海豚和大西洋斑海豚在不同水深和距离海岸的区域可能表现出不同的资源利用模式。

此外，*δ*1?N值的变化与纬度和经度密切相关。在墨西哥湾北部和西北部，由于陆源输入（如河流携带的营养物质）的影响，*δ*1?N值较高。而在东部区域，由于环流的影响，水体更偏向于海洋性，*δ*1?N值相对较低。这种空间上的同位素梯度可能反映了不同水体中营养物质的分布差异，也可能是定义这两种海豚种群管理单元的重要依据。

### 研究的局限性与未来方向

尽管稳定同位素分析提供了有价值的生态信息，但该方法也存在一定的局限性。例如，研究者在构建混合模型时，主要依赖于文献中已有的猎物同位素数据，而非直接获取样本。这种做法可能导致模型的准确性受到一定影响，因为猎物的同位素比值可能随时间、地点和季节发生变化。此外，同位素数据无法区分猎物的种类和大小，因此可能无法准确反映个体或种群的绝对饮食结构。

为了克服这些限制，研究者建议未来应结合更多样化的研究方法，如DNA代谢条形码分析（DNA metabarcoding）和脂肪酸分析，以更精确地确定捕食者的饮食组成。同时，收集来自搁浅事件或渔业意外捕获的样本，也有助于提高数据的代表性和准确性。这些方法可以与稳定同位素分析相结合，为研究者提供更全面的生态和营养信息。

### 生态意义与渔业影响

研究结果表明，宽吻海豚和大西洋斑海豚在墨西哥湾东北部的饮食主要依赖于底栖食肉鱼类和底栖食性鱼类。这些鱼类不仅是这两种海豚的重要食物来源，同时也是商业和休闲渔业的主要目标。因此，这两种海豚的资源利用模式可能与渔业活动存在潜在的相互作用。研究者指出，这两种海豚的捕食行为可能与渔业资源的分布和利用方式重叠，这需要进一步的研究来明确其生态影响。

此外，研究还发现，宽吻海豚和大西洋斑海豚在墨西哥湾东北部的分布存在显著的空间差异，这种差异可能与它们的生态位分化和资源利用策略有关。例如，某些个体可能更倾向于在近岸水域捕食，而另一些个体则可能在较深水域或远离海岸的区域活动。这种个体或群体层面的觅食专业化，可能有助于形成不同的种群或种群分段，从而影响它们的遗传结构和种群动态。

### 结论与展望

综上所述，本研究首次利用稳定同位素分析方法，探讨了宽吻海豚和大西洋斑海豚在墨西哥湾东北部的资源利用和食物链中的位置。研究结果表明，尽管它们的同位素生态位高度重叠，但它们的资源利用策略可能存在一定的差异。这种差异可能与它们的觅食时间、猎物类型以及空间分布有关。此外，同位素数据的空间变化可能反映了海洋环境中的营养梯度和生态条件的差异。

未来的研究应进一步结合多种方法，以更全面地理解这些海豚的生态行为及其与海洋生态系统的关系。同时，需要关注它们与渔业活动的潜在相互作用，特别是在资源竞争和捕获风险方面。这些信息对于制定有效的海洋资源管理策略和保护措施具有重要意义，尤其是在面对气候变化和人类活动对海洋生态系统日益加剧的影响时。通过更深入的研究，可以为这些关键物种的保护和可持续利用提供科学依据。