《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》：Zooplankton trophic processes in the eastern Indian Ocean off northwest Australia
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浮游动物摄食效率与热带贫营养区生态平衡研究。在澳大利亚西北部印度洋东部海域开展4次Lagrangian实验和横断面采样，发现上层30米海域因混合层加深导致浮游动物摄食率达0.11 d?1，占浮游植物生长的21.2%。微浮游生物摄食与中营养浮游动物协同作用，使光照层内浮游植物生长与总浮游动物摄食量达动态平衡。该研究揭示了暖性贫营养区海洋生态效率的维持机制，对南方蓝鳍金枪鱼幼体存活具有重要启示。
莫伊拉·德西玛（Moira Décima）|拉斯穆斯·斯瓦莱索普（Rasmus Swalethorp）|格蕾丝·F·考利（Grace F. Cawley）|克劳迪娅·特拉博尼（Claudia Traboni）|克莱尔·H·戴维斯（Claire H. Davies）|迈克尔·R·兰德里（Michael R. Landry）
美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography, Univ. California San Diego, La Jolla, CA, USA）
摘要
澳大利亚西北部附近的东印度洋海域是一个寡营养的开放海洋生态系统，其特征是营养物质含量低且水体分层明显。这里是已知唯一的南蓝鳍金枪鱼（Southern Bluefin Tuna, SBT）产卵地。我们在2022年1月至2月南蓝鳍金枪鱼产卵高峰期进行了四次多日的拉格朗日实验（Lagrangian experiments）和断面采样，以研究浮游生物的营养流动情况。这些实验是在最近的风暴混合以及随后的水柱温升和分层之后进行的。我们量化了中型浮游动物（mesozooplankton）的生物量及其捕食活动，重点关注与南蓝鳍金枪鱼幼鱼栖息地（上层30米）和整个光合作用带（150米深度）相关的过程。研究初期，上层30米区域的捕食活动较为频繁，这与较深的混合层形成时间相吻合；而光合作用带内的整体捕食活动在后期达到峰值，此时水体分层加剧，硅藻数量也有所增加。该区域中型浮游动物的平均捕食强度为0.11 ± 0.01个个体每天，相当于浮游植物生长的21.2%。综合考虑微型浮游动物（microzooplankton）的捕食作用后，光合作用带内的浮游植物生长量与总浮游动物捕食损失基本持平。虽然在四次实验中有两次情况下，浮游植物的直接消耗仅能满足部分中型浮游动物的呼吸需求，但通过微型浮游动物的捕食，呼吸需求和生产需求得到了较大程度的满足。因此，在这种营养物质匮乏的环境中，中型浮游动物猎物的生产依赖于高强度的捕食活动以及高效的营养循环。本研究强调了大型浮游动物在东印度洋温暖寡营养水域中的作用，并表明即使在被认为会严重限制生产和生物量积累的条件下，生态系统仍能保持高效运作。
引言
栖息在温暖寡营养热带和亚热带海域的大型浮游动物由于生产力低且食物网以微生物为主，面临生长和生存的巨大挑战（Roman等人，1993；Roman和Gauzens，1997）。据估计，这些水域中型浮游动物对浮游植物的直接消耗量通常较低（Landry和Swalethorp，2022），因此来自微型浮游动物或其他来源的营养物质对于满足它们的摄食需求至关重要（Calbet和Saiz，2005；Dam等人，1995；Décima，2022；Landry和Décima，2017；Steinberg和Landry，2017；Stoecker和Capuzzo，1990；Zeldis等人，2002；Zeldis和Décima，2020）。针对赤道太平洋的研究表明，通过结合实际测量得到的食物网通量数据，可以利用现有的经验关系（Hirst和Sheader，1997；Ikeda，1985）来平衡浮游动物的呼吸作用和生产力（Landry等人，2024；Landry等人，2020b）。实验表明，在多种海洋生态系统中，微型浮游动物的捕食作用能够满足不同体型中型浮游动物的主要摄食需求（Landry等人，2024）。对于像金枪鱼这样的鱼类而言，寡营养水域尤为重要，因为它们将这些区域作为育苗场，以降低幼鱼的捕食风险（Bakun，2013；Shropshire等人，2022），但这也增加了幼鱼饿死的危险。因此，了解提高寡营养食物网生产效率的因素，从而影响幼鱼的摄食成功率、生长速度和存活率，具有重要意义。
本研究是在澳大利亚西北部东印度洋温暖（28-30°C）的寡营养水域内进行的，属于BLOOFINZ-IO（“寡营养海洋食物网中的蓝鳍金枪鱼幼鱼：印度洋中的营养物质与浮游动物关系研究”）项目的一部分（图1）。该区域位于5000米深的Argo深渊平原（Argo Basin）之上，是已知的南蓝鳍金枪鱼唯一产卵地（Davis等人，1990；Matsuura等人，1997）。历史研究表明，该区域的南蓝鳍金枪鱼幼鱼摄食频率较低，生长速度不佳，且对浮游动物生物量的变化非常敏感（Jenkins等人，1991；Young和Davis，1990）。然而，最近对该区域较低层次食物网过程的研究表明，这里的浮游植物生产和浮游动物生物量处于健康水平，生长和捕食过程处于平衡状态，中型浮游动物对浮游植物的直接利用效率较高（Davies等人，2022；Landry等人，2020a；Landry等人，2022）。
为了解决这一矛盾，本研究重点调查了Argo Basin中型浮游动物的生物量和捕食变化情况，探讨了支持其呼吸和生长所需营养的 food web 过程及碳（C）传输途径。这些数据补充了本次考察期间收集的大量浮游生物食物网速率估计数据，包括初级生产力、生长/捕食稀释实验、硝酸盐吸收以及细菌生产情况（Landry等人，2025a）。通过与其他类似研究区域的对比以及BLOOFINZ-IO考察期间的额外观察和实验结果，我们评估了可能提高南蓝鳍金枪鱼产卵区食物网效率的因素。
实验部分
考察采样
采样工作在2022年1月至2月期间，于RR2201航次中在R/V Roger Revelle号船上，在Argo Basin进行。在四次准拉格朗日实验（Landry等人，2025b）期间（图1），我们使用卫星追踪的漂流器对水体样本进行了4-5天的监测（Landry等人，2009；Landry等人，2025b）。在实验周期之间以及航程后期，我们还在Argo Basin的各个站点和断面进行了采样（图1）。第一次实验周期...海洋学条件
考察开始时，该区域受到热带低压系统的影响，导致第一次实验周期的混合层平均深度为30.5 ± 3.1米；而在第二次至第四次实验周期中，混合层深度增加至6-9米（图2，表1）。风暴还导致第一次实验周期上层光合作用带（EZ）的叶绿素a（Chla）浓度较高，但整个光合作用带的总叶绿素a储量并未增加（表1）（Landry等人，2025b）。实验周期的特点是光合作用带较深（77至92米），DCM（深层混合层）深度也相应增加...温暖热带水域中的浮游动物营养过程和效率
Argo Basin位于印度洋与西太平洋之间的印尼贯穿流（ITF）下游，这是热带暖水进入印度洋的唯一低纬度通道。该区域的热表面水（TSW，Woo和Pattiaratchi，2008）具有高温和低盐度的特征，决定了其在印度洋的分布。在本研究中，我们测量了该区域中型浮游动物的生物量和捕食率...总结与结论
Argo Basin中的中型浮游动物群落生物量与其他温暖寡营养系统的生物量相当。然而，它们的捕食强度高于典型的热带和亚热带寡营养水域，相当于浮游植物生长量的约20%。在拉格朗日实验中，中型浮游动物和微型浮游动物的共同捕食作用基本上平衡了整个光合作用带内的浮游植物生长速率。尽管如此，色素型猎物的直接消耗...作者贡献声明
克莱尔·H·戴维斯（Claire H. Davies）：撰写、审稿与编辑、研究工作。迈克尔·R·兰德里（Michael R. Landry）：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金争取、数据管理、概念构思。莫伊拉·德西玛（Moira Décima）：撰写、初稿撰写、数据可视化、研究工作、数据管理、概念构思。拉斯穆斯·斯瓦莱索普（Rasmus Swalethorp）：撰写、审稿与编辑、研究工作、数据管理、概念构思。格蕾丝·F·考利（Grace F. Cawley）：撰写、审稿与编辑、研究工作、数据管理。克劳迪娅·特拉博尼（Claudia Traboni）：撰写、审稿...未引用参考文献
Davies等人；Kranz等人；Selph等人；Stukel等人；Swalethorp等人；Yingling等人。致谢
我们感谢R/V Revelle号的船长和全体船员以及RR2201航次的所有科学参与者在新冠疫情期间所展现出的奉献精神、专业素养和对这项研究的杰出贡献。本研究得到了美国国家科学基金会（U.S. National Science Foundation）的资助（项目编号：OCE-1851558），同时也是第二次印度洋探险（IIOE-2）项目EP046的组成部分。海水和浮游生物样本的采集工作是在澳大利亚政府的支持下完成的...
