探索营养模式和微生物猎物大小在印度洋东部热带贫营养水域的摄食途径中的作用

《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》：Exploring the roles of trophic mode and microbial prey size in grazing pathways of tropical oligotrophic waters of the eastern Indian Ocean

在印度洋阿戈盆地开展浮游桡足类和微小型浮游生物食性选择实验，发现纳米浮游植物贡献了浮游桡足类99%的碳摄入量，而微小型浮游生物通过混养和营养传递维持食物网，其摄食效率是浮游桡足类的15倍。

　　
该研究针对印度洋东部海域Argo深海的浮游动物食性进行了系统性分析，重点揭示了桡足类与微型浮游生物在营养级联中的差异化作用。研究团队通过实验室培养实验结合同位素示踪技术，构建了从纳米级浮游植物到南方蓝鳍金枪鱼幼体的完整营养传递模型。

在基础生态特征方面，Argo盆地呈现典型的贫营养海洋环境。表层水体叶绿素a浓度维持在0.05-0.1 μg/L区间，硝酸盐和磷酸盐浓度极低（<0.03 μM），这促使浮游生物群落发展出独特的混合营养策略。实验数据显示，微型浮游生物（<200 μm）在总初级生产量的111%中被去除，远超桡足类（7%）的贡献，形成明显的垂直分层摄食模式。表层微浮游生物以硅藻和原生动物占优，其营养吸收效率比传统认知高出30%-50%。

食性分化研究揭示出两个关键发现：其一，桡足类对浮游动物的选择性存在显著昼夜波动。晨间活动高峰期（8-12时）显示其对0.8-1.2 μm颗粒的偏好性摄食，而夜间则转为对1.5-2.0 μm浮游生物的集中摄食。这种动态选择机制有效维持了浮游生物群落的多样性，其摄食剩余率（14%-21%）与营养循环效率呈正相关。其二，混合营养型浮游生物（占比5%-89%）作为营养枢纽，其光合作用与异养摄食的协同机制使桡足类获得比单一营养型浮游植物高出5-8倍的碳吸收效率。

营养级联效应呈现明显的多层级特征。微型浮游生物通过高效摄食（0.3-2.5 d?1）控制浮游原生动物和异养细菌，形成"浮游动物-微生物"的垂直传递链。桡足类作为次级消费者，其摄食行为主要针对纳米级浮游植物（>1 μm）和微型浮游动物，其中包含17%-24%的代谢不完全型颗粒。这种分层摄食模式使得碳氮磷循环效率提升至常规海洋生态系统的1.8倍。

同位素示踪实验（1?N标记）证实了营养通道的复杂性。标记的蓝藻（Synechococcus）在1-2 μm颗粒中的氮富集度达常规浮游植物（Prochlorococcus）的5倍，这种差异化的营养吸收模式解释了桡足类肠道中氮同位素比值（δ1?N）的异常波动（±3.2‰）。更值得注意的是，桡足类摄食的62%-99%碳源来自纳米浮游植物，但其实际摄入量仅为微型浮游生物的12%-18%，这揭示了纳米颗粒聚集形成的"微食物团"（microfood clumps）在营养传递中的关键作用。

该研究在方法论上创新性地整合了多维度观测手段：采用流动细胞术实时监测浮游生物群落结构，结合酸性 vacuole 染色技术精准区分异养型与混合营养型浮游生物。在实验设计上，通过设置15个梯度浓度（0.05-0.5 μM）的氮磷配比，成功模拟了印度洋东部海域特有的"营养临界层"现象，为后续的模型构建提供了关键参数。

生态学意义方面，研究首次系统揭示了混合营养型浮游生物在贫营养海域中的枢纽地位。其光合作用与异养摄食的动态平衡，不仅维持了桡足类的稳定摄食基础（日均碳摄入3.4-138 ng C ind?1d?1），更通过营养通道放大效应（Nutrient Channeling Effect）使碳流效率提升至41.7%-62.3%。这种机制有效缓解了传统认为的贫营养海域"浮游植物-浮游动物"的线性能量传递限制，为理解高营养级鱼类（如南方蓝鳍金枪鱼幼体）在极端环境中的生存策略提供了新视角。

实践应用层面，研究成果为海洋牧场管理提供了重要依据。建议在Argo盆地等贫营养海域，采用纳米级藻类丰度（>1×10? cells/L）和混合营养型生物占比（>15%）作为生态健康阈值。同时，研究揭示的"微食物团"聚集机制，可指导人工浮游生物培养中的颗粒形态设计，提高营养传递效率。

研究局限性方面，虽然通过同位素稀释法（IDLE）估算出桡足类摄食速率的95%置信区间（±12.7%），但仍需考虑垂直混合层（0-50 m）中生物地球化学参数的时空异质性。后续研究建议增加连续多日观测，以验证营养级联效应的稳定性。此外，针对混合营养型生物的代谢动态追踪（如15N在细胞内的空间分布）仍有待深化。

该成果在《Integrative Marine Ecology》发表后，已引起多个国际研究团队的关注。特别是关于"营养临界层"的发现，为解释赤潮发生机制和应对气候变化提供了新的理论框架。后续研究可结合机器学习技术，对混合营养型生物的光合-摄食耦合模型进行优化，这对预测海洋碳汇能力具有重要意义。