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研究人员通过稳定同位素分析,探究 Aurelia aurita 螅状体摄食生态,发现实验室与野外情况不同,影响对水母繁殖率的预测。
# 水母螅状体摄食生态研究:实验室与野外的差异及意义
在海洋的神秘世界里,水母一直是备受关注的存在。它们常常干扰人类的活动,比如影响旅游、渔业、水产养殖以及发电等,给人们带来诸多不便 。然而,水母也是海洋生态系统中不可或缺的一部分,在生物量、生物地球化学循环等方面发挥着重要作用。但目前关于水母在食物链中的角色,尤其是螅状体(polyp)阶段的情况,人们了解得还很少。
过去,由于水母螅状体体型微小,难以用常规方法研究其饮食、摄食率和代谢,所以对其在自然环境下的营养获取途径知之甚少。在实验室中,通常用卤虫无节幼体(Artemia nauplii)喂养螅状体来研究其生长和无性繁殖,可这种实验条件是否能真实反映自然环境下螅状体的饮食和代谢情况,一直是个未解之谜。正是为了解开这些谜团,英国南安普顿大学国家海洋学中心(University of Southampton, National Oceanography Centre Southampton)等机构的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《Hydrobiologia》杂志上。
研究人员运用了稳定同位素分析(Stable isotope analysis)技术来探究 Aurelia aurita 螅状体的营养生态。该技术可通过分析生物组织中碳(δ13C)和氮(δ15N)的稳定同位素组成,来确定其营养来源。实验分为实验室实验和野外实验两部分。
在实验室实验中,研究人员从英国 Beaulieu 河的种群培养物中选取了发育成熟、健康且大小相似的 Aurelia aurita 螅状体。先让它们饥饿 28 天,随后分别放入 6°C 和 20°C 的培养箱中,用卤虫无节幼体喂养,确保食物充足,并定期更换水。在 42 天的实验过程中,定期收集螅状体样本,进行稳定同位素分析。结果显示,20°C 时,螅状体平均干重下降了 41%,这表明它们可能没有从卤虫食物中获取足够资源来满足高温下增加的代谢成本,出现了饥饿现象;而在 6°C 时,虽然螅状体代谢过程有所减缓,但仍能同化卤虫食物,不过生长也较为有限 。
野外实验则在 Beaulieu 河进行。研究人员在冬季(2 月 17 日开始)和夏季(7 月 20 日开始),将 Aurelia aurita 螅状体放置在河中约 1 米深的沉降板上,为期 42 天。同时,每周采集可能的食物来源样本,包括底栖营养源(如陆地植物碎屑、木材垃圾、盐沼和河流沉积物)和浮游营养源(浮游动物和浮游植物),并进行稳定同位素分析。结果发现,在自然条件下,Aurelia aurita 螅状体的同位素组成表明其同化的营养物质来自底栖和浮游食物途径。冬季时,螅状体主要利用底栖来源的营养,夏季则更多依赖浮游来源的营养。而且,夏季以浮游动物为主的食物来源能促进螅状体快速蛋白质合成,相比之下,实验室的卤虫饮食可能阻碍了蛋白质合成 。
综合研究结果和讨论来看,该研究意义重大。一方面,它证明了在不同温度下,Aurelia aurita 螅状体对卤虫的同化存在差异。6°C 时,其代谢率和对卤虫的同化受限;20°C 时,代谢成本超过了对卤虫的同化,导致饥饿。另一方面,野外稳定同位素分析突出了底栖来源营养物质对 Beaulieu 河 Aurelia aurita 螅状体的重要性,尤其是在冬季。这表明之前认为螅状体仅由浮游来源营养支持的观点过于简单化。此外,该研究还暗示,仅以卤虫喂养螅状体的实验室观察结果,可能无法代表野生种群的真实情况,基于此对水母繁殖率(如横裂生殖 strobilation)的预测也应谨慎对待。
总的来说,这项研究为我们深入了解水母螅状体的摄食生态提供了新视角,让我们认识到实验室研究与野外实际情况的差异,对未来准确预测水母种群动态和生态系统变化具有重要的指导意义,有助于科学家们更全面地理解海洋生态系统的运作机制 。