环境与人类因素共同塑造广布性海洋捕食者剑鱼的营养生态学

这篇研究采用贝叶斯稳定同位素混合模型(BSIMMs)和广义加性模型(GAMs)，首次定量揭示了地中海和大西洋剑鱼(Xiphias gladius)的食性变化受海表温度(SST)、混合层深度(MLD)、叶绿素浓度(Chl)和捕捞压力的综合影响，为预测气候变化下海洋顶级捕食者的营养动态提供了新视角。

　　

环境与人类因素对剑鱼营养生态的塑造机制

2 研究方法
研究团队在2017-2018年间采集了地中海西部和东北大西洋（从加的斯湾到加那利群岛）253尾剑鱼样本。通过肌肉组织的δ¹⁵N和δ¹³C稳定同位素分析，采用贝叶斯稳定同位素混合模型(BSIMMs)重建食性，将猎物分为鱼类（包括中上层鱼类、鳕形目等）、头足类（两组鱿鱼）和胶质生物三类。模型参数使用2.62±0.31‰（δ¹⁵N）和1.06±0.12‰（δ¹³C）的食饵组织分馏系数。

广义加性模型(GAMs)用于分析食性与环境、生物及人为因素的关系。环境变量来自Bio-ORACLE v3.0数据库，包括海表温度(SST)、混合层深度(MLD)、叶绿素浓度(Chl)等；捕捞压力数据来自全球渔业观察(Global Fishing Watch)2013-2017年的累计捕捞努力量。模型还考虑了剑鱼体长(LJFL)的潜在影响。

3 主要发现
3.1 食性空间格局
稳定同位素分析显示剑鱼肌肉δ¹⁵N值范围8-14.4‰，δ¹³C值-16.7至-19.8‰。食性重建显示显著空间差异：加那利群岛和地中海西部的剑鱼以头足类为主（平均贡献63-69%），而加的斯湾附近胶质生物占比高达38%。鱼类消费相对均匀（13-33%）。

3.2 关键驱动因素
GAMs模型解释力达53-72%：

• 鱼类消费与较深的MLD正相关
• 头足类消费峰值出现在中等体型剑鱼（体长约100cm）
• 胶质生物在低Chl区域和小型剑鱼中占比更高
• 捕捞压力呈现非线性影响：中等捕捞区域头足类消费下降，而高捕捞区又回升

空间组分在所有模型中均显著，显示区域特征对食性的重要影响。

4 未来预测
基于SSP1-2.6和SSP5-8.5两种气候情景的预测显示：

• 头足类消费在两种情景下均下降，SSP5-8.5下更显著
• 鱼类消费在SSP1-2.6下增加，但在SSP5-8.5的地中海西北部减少
• 胶质生物消费在加的斯湾轻微增加，西北地中海轻微减少

5 生态意义与展望
该研究首次定量揭示大尺度环境梯度与人类活动对剑鱼食性的综合影响。特别值得注意的是：
1）中上层鱼类可得性与MLD密切相关，反映剑鱼对深散射层(DSL)猎物的依赖
2）气候变化可能导致地中海西北部MLD变浅，威胁剑鱼传统猎场
3）捕捞压力改变猎物群落结构，可能迫使剑鱼转向低能猎物

研究创新性地将营养互作纳入物种分布预测，为动态渔业管理提供科学依据。未来需结合猎物丰度预测完善模型，并持续监测食性变化对剑鱼种群健康的潜在影响。