稳定同位素揭示苏必利尔湖西部掠食性鱼类的营养生态位分化与入侵物种的生态影响

本研究通过碳氮稳定同位素混合模型（SIR），量化了苏必利尔湖西部原生（湖鳟、玻璃梭鲈）与引入（太平洋鲑类）掠食性鱼类的食源贡献差异。研究发现原生鱼类依赖入侵物种彩虹胡瓜鱼（Osmerus mordax），而引入鲑类主要摄食底栖无脊椎动物（Mysis diluviana和Diporeia spp.），揭示了营养生态位分化及入侵物种对食物网的深远影响，为湖泊生态系统管理提供了关键科学依据。

　　

苏必利尔湖作为北美最大的淡水生态系统，长期以来面临着原生与引入物种共存的生态挑战。湖中既有原生的湖鳟（Salvelinus namaycush）和玻璃梭鲈（Sander vitreus），也有为渔业目的引入的太平洋鲑类（如大鳞马哈鱼Oncorhynchus tshawytscha）。这些掠食性鱼类如何分配有限的猎物资源？入侵物种彩虹胡瓜鱼（Osmerus mordax）是否改变了原有的食物网结构？这些问题对理解生态系统功能和制定管理策略至关重要。为此，来自美国研究机构的Jessica Hanson团队在《Journal of Great Lakes Research》发表研究，通过稳定同位素分析揭示了这些关键问题的答案。

研究人员采用碳（δ¹³
C）和氮（δ¹⁵
N）稳定同位素比值分析技术，结合混合模型（mixing models），对苏必利尔湖西部7种掠食性鱼类（包括不同体型的个体）的食源贡献进行量化。样本来源于当地渔民和明尼苏达州自然资源部的合作项目，涵盖2019-2021年的捕获个体。

方法学亮点
研究通过三重模型设计（全样本、最小10尾、最大10尾）分析体型对食性的影响，并采用脂质校正处理δ¹³
C数据以提高准确性。同位素比值通过元素分析仪-同位素比值质谱（EA-IRMS）测定，混合模型通过贝叶斯框架计算各食源贡献比例。

结果解析

1. 同位素特征差异：原生与引入物种的δ¹³
   C（-23.5‰至-24.4‰）和δ¹⁵
   N（7.3‰至11.8‰）存在显著分层，其中脂鳟（siscowet lake trout）δ¹⁵
   N最高（11.8‰），反映其顶级捕食者地位。
2. 食源分化：脂鳟主要依赖鳕鱼（Lota lota）和彩虹胡瓜鱼（占比超60%），而太平洋鲑类70%能量来自底栖无脊椎动物（Mysis和Diporeia）。
3. 体型效应：大鳞马哈鱼和银鲑（coho salmon）随体型增大显著增加鱼类猎物比例，表明发育期食性转变。

讨论与意义
研究发现原生鱼类高度依赖入侵的彩虹胡瓜鱼，而引入鲑类则转向底栖无脊椎动物，这种"营养生态位分割"（trophic niche partitioning）可能源于本地核心饵料鱼（如Coregonus artedi）的稀缺。研究首次量化了苏必利尔湖掠食者的适应性食性策略，警示入侵物种已深度重构食物网。管理上需关注：①彩虹胡瓜鱼对原生鱼类的"生态陷阱"效应；②底栖无脊椎动物作为鲑类关键资源的可持续性。该成果为多物种共存的生态机制和入侵物种管理提供了范式。