全球变暖背景下入侵性斑马贝虎鱼与本土竞争者的食物资源竞争机制研究

推荐：本研究针对气候变暖加剧生物入侵的生态问题，通过实验室模拟17°C与25°C环境，比较Ponto-Caspian虎鱼类（Babka gymnotrachelus和Neogobius fluviatilis）与欧洲本土鱼种（Cottus gobio和Gobio gobio）的食物竞争行为。发现入侵虎鱼虽未表现更高攻击性，但能更高效获取食物资源，且温度未显著改变其竞争优势，为预测气候变化下生物入侵影响提供新证据。

　　

随着全球气候变暖加剧，生物入侵对淡水生态系统的威胁日益显著。Ponto-Caspian地区的虎鱼类（Gobiidae）作为欧洲水域最具侵略性的入侵物种之一，其扩张被认为与温度适应性密切相关。这些来自黑海-里海流域的鱼类，在原产地已适应夏季高达29°C的水温，而中欧河流当前夏季均温仅17°C，预计本世纪末将上升2-5°C。这种温度变化可能重塑入侵种与本土鱼类的竞争格局，但具体机制尚不明确。尤其令人担忧的是，幼鱼阶段的竞争动态可能直接影响种群建立，却鲜有研究关注。

针对这一科学空白，尼古拉·哥白尼大学的研究团队在《NeoBiota》发表论文，首次系统评估了温度对幼年虎鱼与本土竞争者食物资源争夺的影响。研究选取两对生态功能相似的物种：入侵的racer goby（Babka gymnotrachelus）与本土欧洲牛头鱼（Cottus gobio），以及monkey goby（Neogobius fluviatilis）与本土鮈鱼（Gobio gobio），通过控制实验比较其在17°C（当前夏季均温）和25°C（预测高温）下的竞争行为。

研究采用标准化实验室体系，从波兰维斯瓦河流域野外采集幼鱼样本，经过1个月适应期后，通过8天渐进升温完成温度驯化。核心实验采用27L水族箱，设置单物种和混合物种处理组，定量记录1小时摄食过程中的攻击行为次数、进入喂食器时间及停留时长等指标，结合红外摄像技术实现夜间行为观测。

攻击行为
数据显示，racer goby在单物种组表现出比欧洲牛头鱼更强的种内攻击性（0.8 vs 0.1次/小时），但在混合组中两者攻击水平相当。相反，本土鮈鱼对monkey goby的种间攻击（1.8次/小时）显著高于其种内攻击，且在17°C时尤为明显，25°C时攻击性下降。这表明高温可能抑制本土鱼类的攻击行为，而入侵虎鱼保持稳定的竞争策略。

摄食效率
关键发现是：所有测试温度下，两种入侵虎鱼均比对应本土鱼更快到达喂食器（racer goby: 2-13分钟 vs 欧洲牛头鱼: 9-36.5分钟；monkey goby: 3.5-9分钟 vs 鮈鱼: 7.5-21分钟）。特别在25°C时，racer goby的摄食延迟效应更显著，但依然保持相对优势。时间分配分析显示，monkey goby在混合组中占据喂食器时间（6.9%）是单物种组（2%）的3倍多，直接压缩鮈鱼的摄食机会。

代谢适应机制
作者结合前期代谢研究（K?osiński et al. 2024）指出，虎鱼在17-25°C范围内维持较低标准代谢率（SMR），而本土物种代谢成本随温度升高显著增加。这种生理优势使虎鱼能将更多能量分配给觅食而非攻击行为，形成"低耗高效"的竞争策略。尤其值得注意的是，欧洲牛头鱼虽表现出较高的有氧代谢能力（aerobic scope），但其通过攻击行为消耗的能量未能有效转化为摄食优势。

这项研究揭示了入侵虎鱼幼鱼阶段的关键竞争优势：不依赖攻击性行为，而是通过优化能量分配实现资源获取效率最大化。这种策略在现有和预测的气候条件下均保持稳定，预示着未来水温上升可能进一步加剧其对本土鱼类的生态压力。成果为理解生物入侵的生理-行为耦合机制提供了新视角，对制定气候变化下的入侵物种管理策略具有重要指导价值。政策制定者需关注温度介导的间接竞争效应，而后续研究可延伸至野外多物种系统的长期观测，以验证实验室发现的生态相关性。