新的研究表明，珊瑚礁食物网比以前认为的更加孤立和脆弱

罗德岛大学海洋学研究生院副教授凯尔顿·麦克马洪领导的一项研究发现，热带珊瑚礁的食物网比我们曾经认为的更加脆弱。在这些生物多样性极高的生态系统中，许多珊瑚礁生物并非属于一个高度互联的系统，物种之间可以轻松切换食物来源，而是依赖于一条出奇狭窄、专门的能量通路，将特定物种与不同的初级生产来源连接起来。

　　

罗德岛金斯顿——2025年7月23日——罗德岛大学海洋学研究生院 副教授 凯尔顿·麦克马洪 领导的一项 研究 发现，热带珊瑚礁的食物网比我们曾经认为的更加脆弱。在这些生物多样性极高的生态系统中，许多珊瑚礁生物并非处于一个高度互联的系统中，物种之间可以轻松切换食物来源，而是依赖于出奇狭窄且特化的能量通路，将特定物种与不同的初级生产来源连接起来。

该团队利用化合物特异性氨基酸稳定同位素分析 (CSIA-AA) 技术，对三种常见的礁栖鲷鲷鱼（Lutjanus kasmira、  L. ehrenbergii和 L. fulviflamma）进行了研究。CSIA-AA 是一项由麦克马洪协助开创的尖端技术，它使科学家能够追踪营养物质随时间流经生态系统的路径。虽然这些鱼类以前被认为是机会主义捕食者，但它们及其食物网却表现出了高度的特异性：

• Lutjanus kasmira 几乎完全以基于水柱浮游植物的食物网为食。
• L. ehrenbergii 与海底大型藻类食物网息息相关。
• L. fulviflamma 主要以珊瑚食物网为食。

“当你潜入这些美丽的红海珊瑚礁时，你首先会注意到的景象之一就是这些鲷鲷鱼物种以完美的同步性成群结队。我们从未想过，它们竟然在这些复杂且生物多样性丰富的珊瑚礁食物网中，各自开辟出了自己独特的生态位。”麦克马洪回忆起自己第一次潜入这些研究珊瑚礁的经历时说道。作为食物链顶端数量众多的捕食者，它们长期以来被认为是“通才”，在珊瑚礁中成群游荡，广泛捕食任何可捕到的猎物。

但研究结果却揭示了一个令人震惊的真相：从食物链低端的初级生产者（如珊瑚、大型藻类和浮游植物）到捕食者的能量流动是高度区隔化的。换句话说，每个物种都依赖于独特的生产“筒仓”，在珊瑚礁特定的微生境中形成自给自足的食物链，尽管它们有能力和机会捕食更广泛的潜在猎物。“看到一两个物种专食某一特定食物是一回事，但看到可能包含数十甚至数百个物种的整条食物链与单一初级生产者（如大型藻类）形成紧密的联系，而同样美味的珊瑚就在几英寸之外，这从根本上重塑了我们对珊瑚礁生物多样性的看法。”麦克马洪说道。

对珊瑚礁恢复力和生物多样性的影响

这项研究还揭示了一个经典的生态难题：在历史上营养成分低的珊瑚礁环境中，尤其是在温暖的热带浅水水域，高物种多样性如何持续存在。通常情况下，我们预期稳定的生态系统在能量来源上会有很多重叠，这有助于它们从干扰中恢复过来。但这项研究却表明，珊瑚礁物种通常依赖于各自独立的能量来源，研究人员称之为“垂直筒仓”。

珊瑚礁生态系统内部的这种分离挑战了长期以来的假设：珊瑚礁天生具有韧性，是因为其中有如此多的物种发挥着相似且相互关联的作用。在多个物种能够发挥相同作用的系统中，一个部分的丧失并不一定会导致整体崩溃。但在这些垂直孤立的珊瑚礁食物网中，如果一个初级生产者受到气候变化、过度捕捞或白化的影响，就可能导致整条食物链断裂。

这使得珊瑚礁食物网比我们想象的更加结构化和更加脆弱，为我们了解这些生态系统如何运作以及它们在快速环境变化面前的脆弱程度提供了新的见解。

新方法：CSIA-AA

麦克马洪 位于罗德岛大学纳拉甘西特湾校区的海洋生态地球化学实验室 利用稳定同位素，根据动物的饮食来了解它们的生活史。该实验室的研究深入探讨了粮食安全、沿海地区健康和恢复力，以及变暖的海水如何重新分配海洋生物等重大问题。在本研究中，研究团队利用CSIA-AA追踪碳和氮在珊瑚礁食物网中的移动方式。与胃内容物分析等传统方法不同，CSIA-AA只能提供动物饮食的短期快照，而传统方法则能提供更长期、更精确的能量在生态系统中实际流动的视角。

麦克马洪在谈到新颖的CSIA-AA方法时表示：“近一个世纪以来，人们一直利用同位素来理解食物网，将生物体转化为单一的同位素值。我的职业生涯致力于开发用于分离和分析复杂生物体内所有单个化合物的知识和工具，以一种前所未有的方式揭示生物体的代谢历史。这使我们能够追踪不同能量来源，并由此揭示出我们以前无法观察到的食物网模式。”

耐心是关键

本研究中使用的样本是在红海实地考察期间收集的，鱼类组织由GSO及其合作实验室（包括伍兹霍尔海洋研究所）进行分析。McMahon指出，在分析工具的进步使本研究成为可能之前，这些样本已被存档了十多年：

“15年前，我在阿卜杜拉国王科技大学做博士后时收集了这些样本，”麦克马洪分享道。“数据已经存在，但我当时还没有足够的工具或视角来对其进行有意义的解读。有时候，你必须让一个想法搁置一段时间，直到知识和方法足够成熟，能够产生影响。最终，我觉得自己已经准备好以应有的方式处理这项工作，而最终的结果无疑回报了我的耐心。”

该团队计划将这项工作扩展到其他珊瑚礁系统，探索海带森林和深海生态系统中的类似问题，并整合 DNA 条形码以更精确地识别连接这些高度孤立的能量通道的猎物物种。

“我很高兴能够开放人们长期以来寻求的知识，”麦克马洪补充道。“在我的实验室里，我们并不专注于某个系统或物种；我们曾在南极洲研究企鹅，在中美洲研究古人类的饮食，并在当地研究蓬勃发展的乔纳蟹渔业。我们的目标是开发能够解决棘手生态问题的工具，并确保不同的人员和方法能够有效地融合在一起。”