水体浊度调控克氏原螯虾幼体被捕食效率的实验研究：视觉捕食者Notonecta melaena的功能响应

《Hydrobiologia》：Increased water turbidity reduces Notonecta melaena predation on the crayfish Procambarus clarkii: an experimental approach

本研究针对水体浊度升高可能削弱原生捕食者对入侵物种控制效率的生态学问题，通过实验室控制实验，探究了浊度变化对黑背仰泳蝽(Notonecta melaena)捕食克氏原螯虾(Procambarus clarkii)幼体的行为影响。结果表明，高浊度(199 NTU)使捕食成功率显著降低至0.23%，且摄食时间延长至111.3秒，证实浊度通过视觉干扰限制捕食效率。该研究为通过改善水体透明度增强生物防治提供了理论依据，对入侵物种管控和淡水生态修复具有重要实践意义。

　　

在淡水生态系统中，入侵物种常引发严重的生态失衡。克氏原螯虾(Procambarus clarkii)作为全球分布最广的入侵螯虾物种，凭借其高繁殖力、快速生长和广食性，对入侵地的水生群落造成多重威胁：不仅直接捕食本地物种，还通过掘穴行为加速岸带侵蚀，增加水体浊度，进而改变生态系统物理结构。尽管目前已采用物理屏障、化学引诱剂和生殖干预等多种控制手段，但效果有限，亟需开发基于生态机制的新型防控策略。

值得注意的是，在哥伦比亚安第斯山脉的Tominé水库中，研究人员意外发现本地水生昆虫黑背仰泳蝽(Notonecta melaena)与入侵螯虾幼体共存。这种仰泳蝽是淡水生态系统中著名的视觉捕食者，其捕食范围涵盖多种水生生物。前期观察显示，N. melaena能大量捕食P. clarkii的幼体(3-11 mm)，这提示其可能成为生物防治的新候选者。然而，水体浊度作为关键环境因子，可能通过影响视觉捕食者的探测效率而调控捕食成功率。在安第斯高山湖泊中，浊度波动受农业活动、畜牧业和城市扩张的影响显著，而P. clarkii的掘穴行为进一步加剧了浊度变化。因此，探究浊度如何调节N. melaena对P. clarkii的捕食作用，不仅具有理论价值，也为入侵物种管理提供了新视角。

本研究通过系统控制不同浊度水平，定量分析了N. melaena对P. clarkii幼体的捕食概率和摄食时间变化。实验设计包括五个浊度梯度：对照组(T₀)、低浊度(T₁ 27.3 NTU)、中浊度(T₂ 39.2 NTU)、高浊度(T₃ 95.7 NTU)和极高浊度(T₄ 199 NTU)。每个处理设置10只N. melaena(5雄5雌)，个体在实验前禁食3天以确保饥饿状态统一。每次测试向每个容器投放5只P. clarkii幼体(6.8-17.8 mm)，记录1小时内的捕食数量和摄食时间。通过广义线性混合模型(GLMM)分析浊度、捕食者性别和猎物-捕食者体型比等因素的影响。

浊度对捕食概率的影响

实验数据显示，N. melaena共捕食1,988只P. clarkii幼体。捕食概率随浊度升高显著下降(χ2=887.37, p<0.0001)。对照组捕食概率高达99%，而T₄处理组骤降至0.23%。事后检验表明，T₃和T₄的捕食概率显著低于对照组和低浊度处理组(p<0.0001)，证实浊度对捕食成功率存在剂量效应。

浊度对摄食时间的影响

摄食时间随浊度升高呈延长趋势(χ2=11.06, p=0.02)。对照组平均摄食时间为102.13秒，T₄组延长至111.3秒。但多数组间差异未达显著水平，仅T₂与T₄间存在边际差异(p=0.04)，表明浊度对摄食时间的影响较弱且不稳定。

性别与体型比的非显著性

分析显示，N. melaena的性别和猎物-捕食者体型比对捕食概率和摄食时间均无显著影响。这与仰泳蝽的捕食策略相符：作为伏击捕食者，其通过快速穿刺和体外消化方式摄食，猎物大小和捕食者性别差异的作用被环境因素掩盖。

本研究首次证实水生昆虫N. melaena对入侵螯虾P. clarkii幼体具有显著捕食作用，揭示了浊度通过视觉干扰削弱捕食效率的机制。高浊度不仅降低猎物探测距离，还可能通过悬浮颗粒附着在N. melaena腹部长刚毛上，阻碍其感知猎物水动力信号的能力。此外，浊度环境中P. clarkii的逃避行为可能更有效，进一步降低捕食成功率。摄食时间的轻微延长可能反映捕食者在低能见度环境中的能量补偿策略，这种调整可能影响其功能响应和种群动态。

从应用角度看，维持水体透明度可增强N. melaena对P. clarkii的自然控制效果，为入侵物种管理提供生态友好型手段。尤其在安第斯区域湖泊等浊度易波动生态系统中，通过减少人为干扰降低浊度，可能激活本地捕食者的控害潜能。研究结果强调了非生物因子在捕食者-猎物互作中的调控作用，为整合环境管理与生物防治的协同策略提供了科学依据。未来研究需深入解析N. melaena的机械感觉机制在浊度环境中的变化，以及其与视觉线索的互补关系，以优化生物防治实践。