New fish migrations into the Panama Canal increase likelihood of interoceanic invasions in the Americas：A study with far - reaching ecological implications
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为探究巴拿马运河扩建后鱼类群落变化及潜在跨洋入侵风险，莱布尼茨淡水生态与内陆渔业研究所（IGB）的研究人员开展相关研究，发现运河内鱼类群落转变为以海洋物种为主，增加了跨洋入侵可能性，这对生态保护和管理意义重大。
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巴拿马运河鱼类群落变化与跨洋入侵风险研究解读
巴拿马运河，这条连接大西洋和太平洋的重要航道，在全球贸易中扮演着举足轻重的角色。然而，它的存在不仅仅是国际贸易的 “大动脉”，在生态领域也引发了诸多关注。长期以来，巴拿马运河因内部的淡水湖 —— 加通湖（Lake Gatun）的存在，限制了海洋物种的交换。但 2016 年巴拿马运河的扩建，对运河的船闸系统进行了重大结构改造，这一改变是否会打破原有的生态平衡，让更多海洋鱼类进入加通湖并穿越运河，进而引发跨洋生物入侵，成为了科学界亟待解决的问题。
生物入侵是全球环境变化的主要原因之一，会对生态系统造成严重破坏，影响社会经济发展。像苏伊士运河，就导致了 400 多种海洋物种入侵地中海。巴拿马运河在规模和运输重要性上与苏伊士运河相当，同样有促进海洋物种在大西洋和太平洋之间扩散的可能。但与苏伊士运河不同，巴拿马运河不是海平面运河，加通湖和旧船闸系统曾限制了海洋物种的交流。如今运河扩建，新船闸虽方便了大型船只通行，却也增加了对加通湖等水域的用水需求，海洋物种能否借此 “东风” 突破屏障进入运河，情况尚不明确。
为了深入了解这些问题，莱布尼茨淡水生态与内陆渔业研究所（IGB）的 Gustavo A. Castellanos - Galindo 等人展开了研究。他们的研究成果发表在《Current Biology》期刊上。
在研究方法上，研究人员采用了多种关键技术。首先，通过标准化定量比较，在 2013 - 2016 年运河扩建前和 2019 - 2023 年扩建后，使用多面板实验刺网在加通湖多个地点进行鱼类群落采样，涵盖不同季节，收集的鱼类均鉴定分类、测量和称重。其次，利用稳定同位素分析（SIA）碳和氮，对 2013 - 2018 年和 2019 - 2024 年采集的鱼类和无脊椎动物样本进行分析，以重建食物网。最后，运用多种统计分析方法，如使用 R 包进行稀疏化和外推采样曲线分析样本完整性，用零膨胀对数链接伽马模型评估时间和地点对单位捕捞努力量（CPUE）数据的影响，用 mvabund 包分析鱼类群落结构差异，用 mFD 包研究鱼类群落功能多样性变化等。
研究结果主要从以下几个方面呈现：
- 加通湖鱼类生物量和群落组成变化：通过对 CPUE 数据的分析发现，运河扩建后鱼类生物量和丰度均增加。在靠近太平洋运河入口的两个地点，扩建后的刺网捕获的鱼数量更多、体型更大。鱼类群落组成也发生了显著变化，扩建前，加通湖鱼类群落生物量主要由非本地淡水物种（如孔雀鲈 Cichla ocellaris var. monoculus 和尼罗罗非鱼 Oreochromis niloticus ）主导，占比 57%，海洋物种仅占 26%；扩建后，海洋物种（如南方北梭鱼 Elops smithi ）占比达到 76%，非本地和本地淡水鱼类物种分别仅占 13% 和 11%。考虑 2019 - 2023 年所有采样地点，海洋鱼类生物量占比更高达 74%，表明加通湖大部分区域已被海洋广盐性鱼类主导123。
- 加通湖鱼类群落功能多样性和捕食者变化：研究发现运河扩建后加通湖鱼类群落出现了 15 个新的功能群，多为大型肉食性和中上层物种。相比之下，一些代表本地小型淡水鱼、具有食碎屑和杂食习性的功能群在扩建后消失。功能丰富度（FRic）和功能离散度（FDiv）在扩建后均升高，说明鱼类群落功能特征更加丰富。鱼类平均体型虽未变，但扩建后体长分布的四分位距更宽，大型海洋鱼类增多，同时小型海洋中上层鱼类也相对丰富。稳定同位素分析显示，扩建后加通湖食物网被大量高营养级海洋捕食者主导456。
- 巴拿马运河当前跨洋鱼类入侵的潜在风险：与苏伊士运河相比，巴拿马运河历史上记录的跨洋鱼类迁徙数量较少（<10 种）。但研究人员的标准化数据集表明，目前加通湖内大多数海洋鱼类起源于大西洋。值得注意的是，五个太平洋物种中有四个是扩建后才记录到的，且一种太平洋海鲶（Cathorops tuyra）在扩建后在湖内广泛分布，有入侵大西洋的高潜力；多数新记录的大西洋物种也靠近运河太平洋一侧的入口，有迁移到太平洋的可能。
研究结论和讨论部分指出，巴拿马运河加通湖正在经历重大的生态重组，海洋鱼类主导了该湖泊的鱼类群落，这不仅改变了湖泊的食物网结构，影响依赖湖泊资源的人们，如小型个体渔民和休闲垂钓者，还大大增加了跨洋鱼类入侵的可能性。从进化角度看，加通湖为研究海洋生物对淡水环境的适应提供了天然实验场所。此外，研究还强调了巴拿马运河作为全球航运重要通道，在未来的运营规划中，应重视生物群落变化带来的影响，制定针对性的缓解和预防策略，如设计鱼类阻拦设施，防止海洋鱼类跨洋入侵，维持运河内部的生态平衡。这一研究为生态保护和运河管理提供了重要依据，有助于更好地平衡航运发展与生态保护之间的关系。
