《Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems》:Understanding Biogeographic Patterns in Sepiolidae (Cephalopoda)
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对耳乌贼科(Sepiolidae)的生物地理学(biogeography)进行了综述。Sepiolinae 亚科的物种仅分布于“旧世界”(Old World)沿岸水域,在地中海和印度-太平洋珊瑚三角(Coral Triangle)具有高度多样化。Rossiin
对耳乌贼科(Sepiolidae)的生物地理学(biogeography)进行了综述。Sepiolinae 亚科的物种仅分布于“旧世界”(Old World)沿岸水域,在地中海和印度-太平洋珊瑚三角(Coral Triangle)具有高度多样化。Rossiinae 亚科栖息于旧世界和新世界(New World)沿岸。Heteroteuthinae 亚科则呈现全球海洋广布模式。地中海和珊瑚三角水域分别对应本科 24.1% 和 19.0% 的物种,为生物多样性热点(biodiversity hotspot),且 Sepiolinae 物种(17.7% 和 13.9%)显著多于 Rossiinae(2.5% 和 1.3%)和 Heteroteuthinae(3.8% 和 3.8%)。Sepiolinae 物种栖息于浅水、沿岸、底栖(benthic)生境,其仔稚体(paralarvae)采取游泳底栖仔稚体策略(nectobenthic paralarvae strategy),浮游(planktonic)阶段时间有限,并迅速转为底栖生活方式。Rossiinae 物种适应大陆架和大陆坡更深水的底栖生境。它们产大卵,初孵个体采取直接游泳底栖幼体策略(Direct Nectobenthic Juvenile strategy),以底栖生活方式为主,仅有极短或没有浮游阶段。Heteroteuthinae 物种占据水层(pelagic)生境,产小卵,卵与海山(seamounts)、岛屿和大陆坡相关联,初孵个体采取浮游仔稚体策略(pelagic paralarvae strategy),具有浮游幼体阶段。Sepiolidae 科的生物地理格局显示该群体对沿岸和大洋环境具有显著适应性。然而,一些物种的分布格局仍未知且看似隐存(cryptic)。理解这些生物地理格局是识别潜在隐存种(cryptic species)的有用工具,并因此有助于改善受气候变化(climate change)等现象影响物种的保护管理措施(conservation measures)。
1 Introduction
Sepiolidae Leach, 1817 隶属 Sepioloidea 总科,传统分为 Heteroteuthinae Appell?f 1898、Rossiinae Appell?f 1898 和 Sepiolinae Leach 1817 三个亚科,另有 Choneteuthis tongaensis 未明确归入现有亚科。其系统地位经遗传、电泳和免疫学证据修订并确认。该科是头足类中生态多样性最高的类群之一,分布于全球海洋,深度范围广,目前认为有 80 个命名种(nominal species),但实际种数未知。准确鉴定需形态、分布、生态和行为信息,对保护措施(conservation measures)实施重要,尤其在全球气候变化(climate change)背景下。Sepiolids 外套膜短、卵圆、末端圆,鳍位于外套膜中部,最大外套膜长(ML)约 10 cm。渔业兴趣低,但生态位重要,为营养网中间环节,捕食软体动物、甲壳类和鱼类,又被多种捕食者摄食。研究不足与其低经济价值、体型小、夜行性及拖网网目较大有关。其分布格局与成体移动和栖息地能力以及幼体扩散能力相关;对头足类而言,卵大小决定初孵仔稚体(paralarvae)大小、阶段持续时间和浮游/底栖属性。各亚科繁殖和生态差异大,许多物种了解少。本综述基于已知分布和生物学特征分析生物地理格局。
2 Materials and Methods
研究人员依据 PRISMA 和 SWiM 方法建议开展系统综述。首先依据已发表文献和 WoRMS 数据库汇总有效种及分布,以核实分类有效性和学名。检索 BioCephaLab 文献集合、互联网学术库和 University of Vigo 图书馆资源,纳入繁殖特征、栖息地、地理与深度分布、遗传和形态研究。按属和亚科分析广布与局限分布,将分布限于特定区域者视为特有种(endemic species)。分布模式采用 Toonen 等海洋区域和生物地理省框架,并参考 Briggs、Mironov、Spalding、Bowen、Toonen 等生物地理研究。最终选择 12 项头足类分布综合研究和 115 篇耳乌贼科论文,提取分布、深度、栖息地、繁殖和系统发育信息。可疑分布记录经交叉验证;可能存在但未确认的记录标为 doubtful。为控制篇幅,结果与讨论合并。
3 Results and Discussion
分析 80 种,Heteroteuthis sp.1 和 Iridoteuthis sp.1 因分类身份不清未纳入。Sepiolidae 总体分布大陆架和大陆坡,从表层至 3000 m。Sepiolinae 最沿岸、底栖,主要大陆架和斜坡;部分如 Sepietta oweniana 深度范围从表层到 1000 m 以上。Rossiinae 底栖,主要大陆架、斜坡和深水,表层至 1800 m。Heteroteuthinae 主要水柱(water column)开放大洋,较深,表层至 3000 m。
3.1 Geographical Distribution Patterns
本科分布从局限到广布,从沿岸底栖(Sepiolinae 和 Rossiinae)到大洋性(Heteroteuthinae)。大西洋和地中海分别占 40.5% 和 22.8% 的物种,印度-太平洋和西太平洋分别占 30.4% 和 34.2%。
3.1.1 Subfamily Sepiolinae
Sepiolinae 是最大类群,含 11 属 39 种,分布于东大西洋、印度洋和西太平洋热带、温带和冷水沿岸,呈“旧世界”(Old World)格局,与 Sepiidae 类似,但夏威夷有 Euprymna scolopes 而 Sepiidae 缺失。Lusitanian 和 Indo-Polynesian 省种数最高。Sepiola 与 Euprymna 分布不同:Sepiola 见于 Indo-Polynesian 和 Lusitanian,Euprymna 见于 Indo-Polynesian 而 Lusitanian 缺失。Sepiola atlantica 限大西洋,地中海记录可疑。Sepiola tridens 经遗传技术发现后与 S. atlantica 形态区分。Sepietta oweniana 分布于东北大西洋和地中海,印度洋记录可疑,北极 Barents Sea 记录可能因北极变暖。Euprymna 和 Eumandya 可能起源于 Indo-Polynesian 和 Sino-Japanese 省,作为物种起源中心向外输出。E. morsei 分布最广,可能为最老种,同域分布可能与竞争性物种形成有关;E. berryi 和 E. stenodactyla 呈异域分布,可能与更新世屏障有关。浮游阶段近无减少基因流和扩散,促进多样化。E. scolopes 殖民夏威夷,有 1–4 周浮游阶段和 10 个月生活史;其到达可能由踏脚石扩散、海洋筏运或隔离分化解释。特有种包括 Amutatiola macroventosa、Dextrasepiola taenia、Sepiola steenstrupiana、Rondeletiola capensis、Inioteuthis japonica 和 Sepietta obscura 等。
3.1.2 Subfamily Rossiinae
Rossiinae 含 4 属 21 种,除南极和夏威夷外所有海洋,也见于美洲水域,较 Sepiolinae 分布更广,大西洋种丰度最高。虽有人认为其偏冷水,但温带和热带也有,加勒比有 6 种。Semirossia 似限美洲海岸,可能表明起源于此。若干种呈不连续分布,可能因数据缺乏。Semirossia tenera 分布从 Nova Scotia 到 Caribbean,南美延伸待确认;Austrorossia mastigophora 见于非洲大西洋和印度洋,Patagonian 和智利记录可疑;Neorossia caroli 原分布广,后西南大西洋群体被确定为 Neorossia jeannae,故 N. caroli 不再见于西南大西洋。特有种或局限种包括 Rossia moelleri、Rossia brachyura 和 Semirossia patagonica。Rossia pacifica 跨北太平洋分布,仔稚体浮游阶段很短,初孵个体快速转为底栖,提示隔离分化比长距离扩散更合理。
3.1.3 Subfamily Heteroteuthinae
Heteroteuthinae 含 6 属 19 种,分布于大西洋、太平洋和印度洋。其分布格局不同于前两亚科,主要因水层(pelagic)生活。Heteroteuthis dispar 呈两洋(amphi-Atlantic)和地中海分布,见于沿岸和开放大洋。多数种见于海山和洋脊,如 Hawaii、Nazca Ridge、Sala y Gómez Ridge、Discovery Seamount、Mascarene Ridge 和 Walters Shoals,尽管开放大洋广布。Drerup 认为其独立于开阔大洋生活,但可能至少部分生活史与海底相关,可能产卵期接近底部;这得到底栖或大陆坡捕食者胃含物中大量标本的支持。多数种分布资料少,可能因水层生活采样不足。H. dagamensis 经形态和 DNA 条形码(DNA barcoding)鉴定,可能广布大西洋、太平洋甚至印度洋。Stoloteuthis leucoptera 广布大西洋,地中海的记录后经形态和遗传分析归为新种 Stoloteuthis cthulhui,故 S. leucoptera 仅限大西洋。特有种包括 Iridoteuthis iris、S. cthulhui 和 Stoloteuthis weberi,但后者可能更广。
3.2 Insular and Submarine Ridges Species Distribution
孤立岛屿和海底洋脊水域共记录 22 种 Sepiolidae。岛屿模式在 Heteroteuthinae 中最常见,其次 Sepiolinae 和 Rossiinae,Choneteuthis tongaensis 也归此。Nesis 认为海洋岛屿头足类动物群可由扩散主义解释,Nazca 和 Sala y Gómez 海山动物群为印度-西太平洋分支,符合扩散观点;Heteroteuthinae 因水层广布可能殖民海洋岛屿、海山和洋脊。Sepiolinae 和 Rossiinae 可能无浮游阶段,更可能由隔离分化解释,海洋筏运也是可能机制。它们将卵附着于底部物体,如岩石、海绵、藻类、苔藓虫和人造物,部分可断裂并被洋流携带。
3.3 Bathymetric Distribution Patterns
Sepiolinae 和 Rossiinae 主要底栖,Heteroteuthinae 为水层性并具游泳能力。多数 Sepiolidae 进行深度迁移,近岸夜间可上浮产卵;Sepiola、Sepietta、Euprymna 和 Rossia 可在浮游动物和水柱样品中出现。Sepiolinae 多为小型底栖种,表层至 1000 m,多数在大陆架上层 200 m;Rondeletiola minor 和 S. oweniana 可达较深,后者 8–1000 m,为最广深性(eurybathic)种。Rossiinae 垂直分布更广,多数在 200–600 m,R. pacifica 表层至 1200 m,N. caroli 120–1744 m,具个体发育垂直迁移(ontogenetic vertical migration)。Neorossia 有深渊种特征,如无墨囊和发光器官。Heteroteuthinae 主要半深海(bathyal)200–1000 m,H. dispar 具昼夜和个体发育垂直迁移,仔稚体见于 1500–3000 m,成体常见 200–300 m;部分种可能繁殖期接近底部。
3.4 Paralarvae Distribution Patterns
Sepiolinae 和 Rossiinae 产底栖卵,附着于不同基质,成小群或单独。Heteroteuthinae 产卵方式未知,仅一个 Heteroteuthis sp. 卵在 540 m 泥底记录;H. dispar 和 H. hawaiiensis 近底游泳,提示可能也产底栖卵。卵母细胞(oocyte)大小从 Eumandya pardalota 0.4 mm 到 Neorossia leptodons 12 mm,产卵从 E. morsei 1.0 mm 到 R. pacifica 19.6 mm。文献中卵大小含义模糊,需区分卵母细胞与产卵。总体有三种策略:直接游泳底栖幼体(Direct Nectobenthic Juvenile)、游泳底栖仔稚体(nectobenthic paralarvae)和浮游仔稚体(pelagic paralarvae)。Rossiinae 多以直接游泳底栖幼体策略为主,卵大,7.0–19.6 mm,占最大背外套膜长(DML)17.5%–28.3%,异步排卵,小批次产卵,无或极短浮游期。Sepiolinae 采用游泳底栖仔稚体策略,卵 1.0–4.9 mm,占 2.3%–23.8% DML,异步排卵,间歇终末产卵(Intermittent Terminal Spawning),扩散有限或中等但限于浅沿岸。Heteroteuthinae 采用浮游仔稚体策略,卵母细胞 1.5–2.8 mm,占 7.0%–15.6% DML,可能连续产卵(continuous spawning),仔稚体在中层和深渊水层,远离海岸 1500–3000 m。
3.5 Hotspots of Biodiversity
至少两个热点:地中海和印度-太平洋及西北太平洋(菲律宾、越南、马来西亚、台湾和日本)。地中海占 24.1% 物种,以 Sepiolinae 为主。墨西拿盐度危机(Messinian salinity crisis)后,耳乌贼动物群可能从大西洋迁入,现今动物群兼具北极-北方和西非热带起源,并受苏伊士运河和压载水迁入影响。地中海特有种高,Sepiola 和 Adinaefiola 尤多,低繁殖力、短寿命和底栖活动促进特有种形成。北大西洋也有高 Sepiolinae 比例,地中海热点应与邻近北大西洋视为高多样性区。第二热点为印度-太平洋和西北太平洋珊瑚三角(Coral Triangle),占 19.0% 物种,Sepiolinae 最多,Euprymna 有特有种。该区为海洋物种形成中心和最大生物多样性热点,但许多种描述不足或模式丢失。西北太平洋 Sino-Japanese 省占 20.3%,可能为积累中心。印度-太平洋可能是 Inioteuthis、Euprymna、Lusepiola 和 Eumandya 的扩散和物种形成中心。遗传研究将印度-太平洋类群归为 Euprymmini 部落,与地中海-大西洋 Sepioline 部落分开,其分化可能与特提斯海(Tethys Sea)终结有关。Rossiinae 和 Heteroteuthinae 不在上述浅水热点高度多样化,可能热点在加勒比和墨西哥湾,占 15.2% 物种;Rossiinae 另一可能热点在北大西洋,Rossia 可能大西洋起源并向外辐射。
4 Conclusion
80 种 Sepiolidae 的分布模式反映不同生活方式和生态策略。其生物学和系统发育认识增加,但真实种数、分布和起源仍难评估,因数据缺乏、分类地位不明以及高误鉴定和隐存种复合体。推荐联合分子和形态方法进行鉴定。地理和深度分布受历史、海洋学和生态因素影响;温度、深度和地理距离影响 Sepiolinae 分布,相关因素年龄可用于推断科起源。热带东太平洋缺失值得注意,原因可能是采样偏差,或尚未殖民,或殖民后因地峡形成而灭绝。总体上,Sepiolidae 适应三种生活策略:Sepiolinae 浅海沿岸底栖,仔稚体游泳底栖且浮游期有限;Rossiinae 大陆架和斜坡较深底栖,大卵和直接游泳底栖幼体;Heteroteuthinae 水层广布,小卵,浮游仔稚体。该科显示小头足类对沿岸和大洋环境的显著适应性,但许多生物学和生态学问题仍待研究;未来需优先澄清物种身份和分布不确定性,以支持分类和保护管理。