安大略湖鲑科鱼类同位素生态位长期趋同：入侵物种与营养调控的生态响应

本研究通过分析1975-2019年安大略湖三种鲑科鱼类（湖鳟、虹鳟、奇努克鲑）鱼鳞的δ13 C和δ15 N稳定同位素，揭示其生态位长期趋同现象。结果表明，斑马贻贝入侵后鱼类对沿岸底栖碳的依赖性增强（δ13 C值升高），而圆虾虎鱼入侵导致δ15 N值降低。2013-2019年物种间同位素生态位重叠超60%，反映食物网适应性下降。该研究为全球湖泊生态系统的入侵物种管理提供重要依据。

　　

安大略湖作为北美五大湖之一，曾因富营养化、过度捕捞和入侵物种（如海八目鳗和油鲱）导致原生鱼类种群崩溃。尽管1970年代通过磷控制和水质改善使湖鳟等物种逐步恢复，但随后斑马贻贝（1992年）和圆虾虎鱼（2004年）的入侵再次改变了能量流动路径。这些生态压力源如何影响顶级捕食者的营养生态位？这一问题对维持渔业资源和生态系统韧性至关重要。

为解答这一问题，国外研究团队利用安大略省自然资源部档案馆保存的鱼鳞样本，对1975、1991、2001、2013和2019年捕获的湖鳟（Salvelinus namaycush）、虹鳟（Oncorhynchus mykiss）和奇努克鲑（O. tshawytscha）进行碳氮稳定同位素分析。通过比较不同时期δ¹³
C（反映碳源）和δ¹⁵
N（反映营养级）的变化，结合贝叶斯群落指标和椭圆重叠分析，揭示了长达44年的生态位动态。

关键技术包括：1）鱼鳞稳定同位素质谱分析（δ¹³
C和δ¹⁵
N）；2）基于贝叶斯方法的Layman群落指标（氮范围、碳范围、总面积）；3）95%置信椭圆计算物种间同位素生态位重叠。样本来自加拿大安大略省格伦诺拉渔业站的存档鱼鳞，个体体长控制在400-650mm以消除体型影响。

研究结果

1. δ¹³
   C和δ¹⁵
   N均值变化：2001年（斑马贻贝入侵后）δ¹³
   C显著高于1991年，证实底栖碳源贡献增加；2019年δ¹⁵
   N较1975/1991年降低，反映圆虾虎鱼的低营养级特性影响食物网。

2. 群落营养结构收缩：碳范围从1975年4.5‰缩至2019年2.8‰，氮范围从3.7‰降至2.1‰，总面积减少68%，表明鲑科鱼类能量来源趋同。

3. 生态位重叠加剧：2013-2019年湖鳟-虹鳟重叠达64-71%，奇努克鲑-虹鳟重叠60-67%，暗示种间竞争风险上升。

结论与意义
该研究首次证实安大略湖鲑科鱼类存在"同位素生态位压缩"现象：斑马贻贝通过"底栖化"（benthification）将能量从远岸转移至近岸，而圆虾虎鱼作为中间载体，使顶级捕食者依赖更相似的碳源和更低营养级的猎物。这种趋同可能削弱食物网应对未来胁迫的弹性，尤其当油鲱（当前主要猎物）种群波动时。

研究创新性在于利用档案鱼鳞构建长期生态数据集，为评估全球湖泊的入侵物种影响提供范式。加拿大渔业管理者可据此调整鲑鱼放流策略，例如增加摄食多样性物种比例以增强系统稳定性。成果发表于《Journal of Great Lakes Research》，对理解人为压力下营养级联效应具有重要价值。