捕食者活动范围变化的影响受猎物偏好和组成的影响

《Ecology and Evolution》：The Impact of a Range-Shifting Predator Is Affected by Prey Preference and Composition

全球生物多样性正因气候变化发生大规模重排，研究范围转移物种的生态影响时，常忽视宿主群落特征。本文以北美西海岸北扩的捕食性 whelk Mexacanthina lugubris 为例，通过野外围栏实验，探究预首种类组成对捕食偏好的影响。研究发现，whelk 在早期更偏好裸岩上的 barnacles，但随着捕食压力增大，逐渐转向 mussel 上的 barnacles 和 mussel 本身，且 mussel 的存在显著降低捕食压力。该研究揭示了宿主群落结构通过预首种类可改变入侵物种的生态影响，强调在评估范围转移物种时需考虑宿主群落特征，为生态管理提供新视角。

　　全球生物多样性正经历着深刻的重塑，物种在不同分类群和生态系统中正因气候变化而迁移其分布范围。研究范围迁移物种的生态影响时，大多数研究倾向于关注这些物种自身的特性，例如其竞争能力、捕食行为和适应性，而对受体群落的组成及其猎物结构的关注则相对较少。然而，理解受体群落的组成和结构如何通过猎物偏好影响新入侵物种的生态效应，对于预测和管理生态变化至关重要。本文以一种迁徙的捕食性海螺——*Mexacanthina lugubris*（以下简称*Mexacanthina*）为案例，探讨了猎物组成如何影响其捕食偏好以及对猎物种群的整体影响。

*Mexacanthina*是一种生活在北美西海岸岩石海岸线的海螺，其分布范围在近几十年内显著向北扩展，目前已出现在美国加利福尼亚州的圣塔莫尼卡。这一扩展表明，该物种的分布范围已向北移动超过200公里，从其历史边界（约50年前的下加利福尼亚半岛）延伸至当前的南部加州。*Mexacanthina*的主要食物来源是藤壶，这种特殊的生理结构使其能够穿透藤壶的壳体，进行捕食。此外，由于藤壶的壳体较薄，*Mexacanthina*在捕食它们时所消耗的能量相对较低，这使得其对藤壶的捕食效率较高。因此，*Mexacanthina*可能对其扩展后的生态系统产生显著影响。

本研究通过在加利福尼亚州南部的两个地点——达纳点和斯克里普斯礁——进行一项围栏实验，评估了*Mexacanthina*的捕食偏好是否受到猎物组成的影响。这两个地点均具有较高的*Mytilus californianus*（加州贻贝）种群，以及裸露的岩石和藤壶种群。其中，达纳点的贻贝密度较高，而斯克里普斯礁则相对较低。实验设计采用了梯度实验方法，即在每个地点的五个0.1平方米的围栏中，分别加入零、一、三、六或十二只*Mexacanthina*，以观察不同密度下的捕食行为。

为了确保不同处理之间的*Mexacanthina*个体大小一致，研究团队将海螺按大小分为三类：小、中、大。在每个围栏中，均放置相同数量的各类海螺，除了一个单独的海螺围栏，其中只放置一只中等大小的个体。围栏内的贻贝和藤壶则反映了各自地点的自然分布情况。实验过程中，研究团队每两周将围栏移除，对每个围栏内的猎物种群进行调查，包括拍摄照片以评估藤壶的死亡率，并在野外进行目视观察以估算贻贝的死亡数量。在实验过程中，研究团队还根据需要调整围栏内的*Mexacanthina*数量，以保持处理的一致性。

通过图像分析软件ImageJ，研究人员对每个围栏内的藤壶存活率进行了分类，并将其分为四类：存活的藤壶在裸露岩石上、存活的藤壶在贻贝上、死亡的藤壶在裸露岩石上、以及死亡的藤壶在贻贝上。通过分析这些数据，研究团队能够评估*Mexacanthina*对不同猎物的捕食率。此外，研究团队还使用线性回归分析，评估*Mexacanthina*密度与猎物数量变化之间的关系，从而判断捕食是否是导致猎物死亡的主要原因。

研究结果表明，*Mexacanthina*在实验的前四周更倾向于捕食裸露岩石上的藤壶，而非栖息在贻贝上的藤壶或贻贝本身。在达纳点，最高密度围栏中的藤壶死亡率几乎达到80%。然而，在随后的四周中，裸露岩石上的藤壶死亡率并未显著增加，而栖息在贻贝上的藤壶和贻贝的死亡率则随着*Mexacanthina*密度的上升而增加。这一发现表明，*Mexacanthina*的捕食行为受到猎物可及性的影响，当裸露岩石上的藤壶数量足够时，它们会优先捕食这些猎物，从而减少对贻贝及其上藤壶的压力。

进一步的分析表明，*Mexacanthina*的捕食偏好在实验的不同阶段发生了变化。在实验初期，所有围栏中的*Mexacanthina*都更倾向于捕食裸露岩石上的藤壶。然而，随着*Mexacanthina*密度的增加，其捕食偏好逐渐转向栖息在贻贝上的藤壶和贻贝本身。这种变化可能与*Mexacanthina*在不同猎物上的捕食效率有关。裸露岩石上的藤壶更容易被发现和捕食，而栖息在贻贝上的藤壶则可能受到贻贝提供的庇护，从而减少被捕食的机会。

此外，研究团队还发现，贻贝的死亡率与*Mexacanthina*密度之间存在显著相关性，尤其是在达纳点和斯克里普斯礁。这表明，*Mexacanthina*的捕食行为确实对贻贝种群产生了影响。然而，值得注意的是，尽管*Mexacanthina*对裸露岩石上的藤壶有较高的捕食率，但其对栖息在贻贝上的藤壶和贻贝的影响相对较小。这种差异可能与贻贝提供的庇护作用有关，使栖息在贻贝上的藤壶和贻贝更难以被*Mexacanthina*捕获。

本研究还探讨了*Mexacanthina*对猎物组成的依赖性。在实验的前四周，*Mexacanthina*主要捕食裸露岩石上的藤壶，而随着实验的进行，其捕食行为逐渐转向栖息在贻贝上的藤壶和贻贝本身。这种转变可能与*Mexacanthina*在不同猎物上的捕食效率有关。裸露岩石上的藤壶更容易被发现和捕食，而栖息在贻贝上的藤壶则可能受到贻贝提供的庇护，从而减少被捕食的机会。此外，*Mexacanthina*在捕食裸露岩石上的藤壶时，可能需要更多的能量，因为这些藤壶分布在较为分散的区域，而栖息在贻贝上的藤壶则可能更容易被集中捕食。

本研究的结果表明，*Mexacanthina*的捕食行为不仅受到其自身特性的影响，还受到受体群落组成的影响。在*Mexacanthina*的扩展范围内，贻贝的密度较高，这可能使其对栖息在贻贝上的藤壶和贻贝的捕食压力相对较小。相反，在*Mexacanthina*的历史分布区域，裸露岩石上的藤壶更为丰富，这可能使其成为*Mexacanthina*的主要猎物。因此，*Mexacanthina*的捕食行为可能因环境条件的不同而发生变化。

此外，研究团队还发现，*Mexacanthina*的捕食行为可能受到季节性变化的影响。某些研究表明，*Mexacanthina*的活动水平在一年中会有波动，这可能与环境温度、食物可及性等因素有关。因此，在评估*Mexacanthina*对当地生态系统的影响时，需要考虑季节性变化对捕食行为的潜在影响。

最后，研究团队指出，尽管*Mexacanthina*的捕食行为可能对当地生态系统产生一定的影响，但其对藤壶和贻贝种群的影响可能相对较小。特别是在当前的*Mexacanthina*密度下（平均约为每平方米3只），藤壶和贻贝种群可能具有一定的恢复能力。然而，如果*Mexacanthina*的密度达到实验中观察到的高峰值（每平方米128只），则可能导致藤壶种群的显著减少。因此，监测*Mexacanthina*在南部加州的种群密度变化，对于评估其对当地生态系统的影响至关重要。

本研究的结果不仅有助于理解*Mexacanthina*的捕食行为，还强调了受体群落组成在评估和管理范围迁移物种生态影响中的重要性。通过分析*Mexacanthina*的捕食偏好和其对猎物组成的依赖性，研究团队为预测和管理范围迁移物种对生态系统的潜在影响提供了新的视角。这些发现可能对生态管理实践具有重要意义，特别是在应对气候变化带来的物种迁移和生态系统变化方面。未来的研究可以进一步探讨其他范围迁移物种在不同环境条件下的捕食行为，以及这些行为如何影响生态系统的稳定性和多样性。