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为深入了解海洋食物网,研究人员开展 “多样的微生物猎物在凝胶状食草动物肠道中的研究”。通过显微镜观察,发现这些食草动物肠道猎物多样,大小各异,这有助于完善海洋食物网模型,增强对海洋生态系统的理解。
在神秘的海洋世界里,食物网如同一张无形却紧密的大网,将各种生物紧密相连。其中,以黏液网为捕食工具的浮游食草动物,像浮游被囊动物和翼足类动物,在海洋食物网和碳循环中扮演着独特而关键的角色。它们不仅种类繁多、分布广泛,还能快速摄食,通过粪便颗粒、黏液网和尸体等,巧妙地将底栖和浮游生态系统连接起来。然而,这些凝胶状食草动物就像一个个神秘的 “海洋谜题”,由于它们身体脆弱,难以用传统方法研究,导致人们对它们的饮食结构和生态作用了解十分有限。而且,虽然新兴研究表明它们对猎物的选择存在偏好,但具体情况仍不清楚。在此背景下,来自美国俄勒冈大学(Oregon Institute of Marine Biology, University of Oregon)和波特兰州立大学(Department of Biology, Portland State University)的研究人员,开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Marine Biology》上,为揭开海洋食物网的神秘面纱提供了新的线索。
研究人员为了深入探究凝胶状食草动物的饮食奥秘,采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,于 2022 年 3 月和 7 月,在美国俄勒冈州和华盛顿州沿岸的北加利福尼亚洋流(NCC)区域,利用耦合的多开合网和环境传感系统(MOCNESS),从 0 - 100 米深度采集了浮游被囊动物和翼足类动物样本;同时,使用 CTD 采水器采集表层海水样本。在样本处理和分析阶段,运用环境扫描电子显微镜(ESEM)和光学显微镜对样本进行观察和成像,并借助 R 语言中的相关程序包对猎物进行分类、计数和数据分析。
猎物分类
研究人员在所有黏液网食草动物的肠道中都发现了甲藻、硅藻和颗石藻等猎物类群。具体猎物种类包括 Coscinodiscus spp.、Fragilaria spp. 和 Gephyrocapsa huxleyi 等。其中,硅藻的种类最为丰富。许多甲藻和颗石藻表面看起来较为完整,部分硅藻细胞完整,但一些较长或具刺的硅藻则不完整。此外,在所有食草动物肠道中都观察到了未鉴定的鞭毛虫、细菌和其他小的原生生物等小颗粒物质。Thetys vagina 肠道中的猎物种类最多,通过香农多样性指数(Shannon diversity index)测定,发现两种萨尔帕类动物(salp)的 α 多样性最高。
猎物大小
通过对五种黏液网食草动物的研究发现,不同食草动物的猎物大小存在显著差异(Kruskal - Wallis 检验,H4=110.35,P<0.0001)。Thetys vagina 是体型最大的食草动物,其平均猎物大小也最大;其他萨尔帕类动物 Pegea socia 的平均猎物大小相比其他小型食草动物(Dolioletta gegenbauri、Limacina helicina 和 Pyrosoma atlanticum)也较大,而后三者的平均猎物大小小于 5μm。与周围海水样本相比,Dolioletta gegenbauri 肠道中的猎物平均大小更小,且未鉴定的鞭毛虫、细菌和其他原生生物比例更高;Thetys vagina 肠道中的猎物在某些小尺寸范围内比例更高。
在讨论部分,研究人员指出,他们的研究首次全面地对北加利福尼亚洋流生态系统中的多种凝胶状食草动物肠道内容物进行了显微镜分析,补充了已知的猎物分类列表,拓展了 Thetys vagina 的已知猎物大小范围,支持了黏液网食草动物摄食微微型浮游生物(picoplankton prey)的观点。同时,研究结果表明最大的食草动物摄入的猎物大小范围最广,不同食草动物的猎物大小和种类存在差异,这可能与它们的体型、黏液网特性和流体处理机制有关。此外,研究还探讨了显微镜分析肠道内容物的优缺点,强调了结合多种技术对研究黏液网食草动物饮食生态学的重要性。
总的来说,这项研究极大地丰富了人们对黏液网食草动物摄食生态学的认识,为海洋食物网模型的完善提供了重要依据。显微镜技术在研究中发挥了独特作用,它与其他高通量采样方法相结合,更全面地揭示了这些脆弱的黏液网食草动物的摄食习性。研究结果进一步证明,黏液网食草动物摄食多样的浮游生物猎物,其猎物的大小和状态对于理解它们的摄食选择性、猎物防御机制以及被捕食浮游生物在海洋生态系统中的命运具有重要意义,为深入研究海洋生态系统的奥秘打开了新的窗口。