东海底层鱼类和鱿鱼的稳定同位素比率揭示的营养级景观、营养位置及生态位重叠研究

本研究针对东海底层鱼类资源评估难题，通过分析1802份样本的δ13C和δ15N稳定同位素比值，构建了全球首个底层生物同位素景观图（isoscapes），利用广义加性模型（GAMs）解析摄食习性与水文因子的关联，发现长江冲淡水导致东海中部高同位素值特征，并首次量化了甲壳类-鱼类-浮游生物摄食群间高达0.5的生态位重叠率，为生态系统水平渔业管理提供新范式。

　　

东海作为全球最高产的渔场之一，正面临着长达六十年的过度捕捞压力。中国自1990年代成为世界最大渔业生产国后，底层鱼类资源持续衰退。传统标记法因底层鱼类物种多样性高、标记设备昂贵而难以应用，而胃含物分析法又受限于消化物辨识困难。这些瓶颈使得底层生物的迁移规律和营养关系长期缺乏有效研究手段。

日本水产研究与教育机构（Fisheries Research and Education Agency）的研究团队创新性地采用稳定同位素技术，对2001-2024年间采集的1802份东海底层鱼类、鱿鱼和甲壳类样本进行δ¹³C和δ¹⁵N分析。通过构建同位素景观图与营养级模型，揭示了长江冲淡水如何塑造东海中部高同位素值核心区，并发现长牙石斑鱼（Epinephelus bruneus）以4.4的营养级(TP)成为顶级捕食者。该成果发表于《Regional Studies in Marine Science》，为资源枯竭背景下的生态系统管理提供了化学标记新方法。

关键技术包括：1) 跨年度采样策略（92.8%样本来自2019-2020）；2) 肌肉组织稳定同位素质谱分析；3) 基于广义加性模型(GAMs)的环境因子解析；4) 利用SIBER模型计算营养生态位重叠率；5) 同位素景观空间插值技术。

【研究结果】

1. 样本特征：剑尖鱿鱼、日本鲭等5个物种样本量超百份，按食性分为鱼类/浮游生物/甲壳类/底栖/胶质摄食5类群。

2. 同位素景观：长江冲淡水导致东海中部出现δ¹³C和δ¹⁵N高值区，GAMs模型显示摄食习性和季节是主要解释变量。

3. 营养级谱：长牙石斑鱼(TP=4.4)占据营养级顶端，而尖棘鳐(Okamejei acutispina)和斑鳍方头鱼(Psenes maculatus)最低(TP=3.2)。

4. 生态位重叠：甲壳类-鱼类-底栖生物摄食群间存在>0.5的高重叠率，显著区别于其他功能群。

【结论与意义】
该研究首次绘制了东海底层生物同位素景观图，证实稳定同位素比值可替代昂贵标记法追踪底层生物迁移。发现的营养级压缩现象（最高-最低TP仅差1.2级）暗示过度捕捞可能导致食物网简化。提出的生态位重叠量化模型为混栖物种资源竞争研究建立新标准，其方法论框架已被应用于日本周边海域pelagic层研究（Matsubayashi et al., 2020）。研究团队特别指出，长江冲淡水形成的同位素特征可作为"天然标记物"，这对中国实施流域-海洋综合管理具有重要启示。