葡萄牙水域Iberian港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）摄食生态：基于胃含物与稳定同位素（δ13C、δ15N）的长期证据（2003–2020）

《Marine Environmental Research》：Harbour porpoise feeding ecology in Portuguese waters

　　

港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）近期在葡萄牙国家层面被列为“Critically Endangered”（极危），这强调了为该种群（通常称为Iberian porpoise population）制定专门保护行动计划的迫切需求。更好地理解港湾鼠海豚的摄食生态（feeding ecology）可为适宜的保护措施提供依据，因此，研究人员联合使用胃含物分析（stomach content analysis, SCA）与稳定同位素分析（Stable Isotope Analysis, SIA），以评估过去二十年（2003–2020）葡萄牙港湾鼠海豚的摄食生态。对157个胃含物的分析鉴定出Common dragonet（Callionymus lyra）、Trisopterus spp.和Chelon spp.为葡萄牙水域Iberian港湾鼠海豚的主要猎物物种。此外，同位素比值提示港湾鼠海豚具有沿岸摄食习性。肌肉同位素比值还提示Trisopterus（分析中使用Trisopterus luscus）为主要潜在猎物，而肝脏稳定同位素揭示摄食变化取决于营养富集因子（trophic enrichment factors, TEFs）。时间与季节摄食变化提示，港湾鼠海豚可能随猎物可获得性、其分布范围内的移动和/或季节性需求而替代优势猎物物种。总体而言，由SIA推断的食性与由SCA得出的食性一致，突显了葡萄牙港湾鼠海豚对Trisopterus spp.（可能为Pouting）的长期摄食。此外，本研究强调渔场与港湾鼠海豚摄食区域之间存在显著重叠，这可能解释葡萄牙北部观察到的高港湾鼠海豚兼捕率。

研究背景与问题：Iberian港湾鼠海豚（Phocoena phocoena）分布于葡萄牙和西班牙大西洋沿岸，曾被提议为潜在新亚种Phocoena phocoena meridionalis。遗传数据支持其近期遗传多样性显著下降和有效种群规模下降。葡萄牙过去20年搁浅分析显示，该种群受到不可持续的兼捕死亡影响，并在葡萄牙被列为“Critically Endangered”（极危），因此需要评估该已衰退种群的未来恢复力。港湾鼠海豚在鲸类中被描述为代谢极端，具有快速生活史、小能量储备能力和特殊栖息地特征；其觅食策略和食性似乎受猎物质量塑造。了解摄食生态、与渔业相互作用及食物网动态变化，对制定或改进保护措施至关重要。传统胃含物分析（stomach content analysis, SCA）可提供短期（数天）摄食信息，而稳定同位素分析（Stable Isotope Analysis, SIA）可反映较长时间尺度同化猎物；肝脏反映数天，肌肉反映数月。δ¹³C指示觅食栖息地，δ¹⁵N主要指示营养位置。南欧港湾鼠海豚摄食生态研究仍有限，因此研究人员开展本研究，以评估和比较葡萄牙海岸搁浅港湾鼠海豚短期和长期摄食生态，并按时间与生物变量分析食性变化，填补Iberian港湾鼠海豚种群生态知识空白并贡献保护举措。

关键技术方法：研究人员分析2003–2020年葡萄牙大陆海岸搁浅个体，样本由国家搁浅网络（ICNF协调）获得；北部Caminha至Peniche在2010–2020年由SPVS和Aveiro大学较持续收集，南部Algarve在2010–2017年由SPVS并在2020年部分由Algarve大学收集。SCA纳入157个非空胃，筛洗后鉴定鱼类硬部位和头足类喙，测量耳石和喙并估计猎物大小与质量，计算%F、%N、%W、IRI和%IRI。SIA纳入72头港湾鼠海豚（2009–2020）的肌肉和肝脏，分解代码≤3；8种潜在猎物来自既往SCA及2020–2021年渔民采集。稳定同位素经脂质提取后以同位素比值质谱测定，δ¹³C经Suess效应校正。统计采用PERMANOVA、SIMPER、GAM，并用MixSIAR贝叶斯混合模型估算猎物贡献，使用TEFCau和TEFGim。

研究结果：3.1 胃含物分析：157个非空胃显示，葡萄牙港湾鼠海豚食物主要由鱼类组成（%N=95.23%，%W=99.82%，IRI=18883.87，%IRI=99.59），头足类（%N=3.60%，%W=0.18%，IRI=76.85，%IRI=0.41）和甲壳类（%N=1%）贡献较小；至少鉴定出17科23种猎物。按%N、%F和IRI，Callionymus lyra、Trisopterus spp.和Chelon spp.最重要；按%W，Chelon spp.突出，占57.62%。估计平均体长分别为Callionymus lyra 15.86 cm、Trisopterus spp. 14.84 cm、Chelon spp. 36.03 cm。

3.1.1 时间与季节变化：148个含主要猎物科的胃显示，食性在科水平随年份期显著变化（PERMANOVA：Pseudo-F=2.099，R²=0.030，p<0.01）。SIMPER表明Callionymidae是第1期与第2、3期差异的主要贡献者；Callionymidae初始%N最高后下降，Gadidae呈相反趋势；第2与第3期差异主要由Mugilidae驱动。GAM显示，第1期与第3期之间Callionymus lyra摄入数量有显著差异；Chelon spp.在第2期摄入显著高于第1期。季节上，食性在科水平差异显著（Pseudo-F=1.932，R²=0.0429，p=0.001）；Mugilidae是夏季与春季、秋季差异的主要贡献者，Engraulidae对秋季相关差异贡献显著，Callionymidae贡献季节差异但不显著。

3.1.2 性别与年龄相关变化：145个个体中，雄性胃含物中Callionymus lyra数量百分比较高，雌性摄食更多Trisopterus spp.和Mugilidae，但性别对个体猎物贡献和总体食性无显著差异。143个个体中，幼体和成体食性差异显著（Pseudo-F=1.985，R²=0.0013，p<0.05）；Mugilidae对幼体与成体差异贡献显著，在成体食性中更重要；GAM显示幼体摄入Callionymus lyra显著多于成体。

3.4 稳定同位素分析：72个肌肉和72个肝脏样本用于SIA。肌肉δ¹³C平均为?16.77±0.82‰，δ¹⁵N平均为14.02±1.03‰；肝脏δ¹³C原文报告平均为18.72±3.81‰（范围：?22.02‰至?15.42‰），δ¹⁵N平均为15.08±0.83‰。研究期对肌肉和肝脏δ¹³C无显著影响，但肝脏δ¹⁵N在第2期显著高于第3期。季节对肌肉和肝脏δ¹³C、δ¹⁵N有显著影响，夏季δ¹³C高于秋季；肝脏δ¹⁵N秋季高于冬季和夏季。性别无显著影响。幼崽δ¹⁵N显著高于幼体和成体。

3.5 MixSIAR：模型纳入72个肌肉和肝脏样本，其中40个有胃含物。猎物同位素值存在重叠，如Sardina pilchardus、Micromesistius poutassou和Engraulis encrasicolus重叠，Mugil cephalus与Trisopterus luscus重叠，Trachurus trachurus与Merluccius merluccius重叠。肌肉模型中，两种TEF均提示Trisopterus luscus为主要猎物，其次为Callionymus lyra和Mugil cephalus。肝脏模型则依TEF不同而变化：TEFCau提示Merluccius merluccius、Trachurus trachurus和Callionymus lyra较重要；TEFGim提示Mugil cephalus、Trisopterus luscus和Merluccius merluccius较重要。按年份期，肌肉结果一致，均提示Trisopterus luscus为主要潜在猎物；肝脏结果随TEF变化，TEFCau下第2期以Merluccius merluccius为主，第3期以Micromesistius poutassou为主，TEFGim下两期均以Mugil cephalus贡献最高。

讨论总结：胃含物分析表明，其主要猎物多为沿岸种类，栖息于近底层或水柱上层；Trisopterus spp.多为幼体，强调极浅沿岸水域的重要性。这些猎物也常见于沿岸渔业兼捕，Trisopterus spp.是葡萄牙定置网渔业的重要资源，而定置网是造成Iberian港湾鼠海豚死亡的主要渔具。虽然Trisopterus spp.平均估计体长低于葡萄牙法定最小可捕尺寸，但部分个体仍处于法定可捕尺寸范围，提示渔业和港湾鼠海豚利用相同资源。地理比较显示，不同地区港湾鼠海豚主要猎物存在差异，采样时间尺度和胃数量也可能影响结果。时间和内在变量方面，Callionymus lyra与Chelon spp.摄入随年份期显著变化，可能与猎物可获得性有关；Gadidae重要性上升而Callionymidae下降，可能提示优势猎物替代。季节上，Mugilidae多在夏季消费，Engraulidae和Callionymidae分别在秋季和冬季较多；猎物可得性、移动和营养质量可能共同塑造食性。成体更多摄食Mugilidae，幼体更多摄食Callionymus lyra，提示个体发育食性变化。SIA结果支持沿岸摄食习性，并与胃含物分析总体一致。肌肉SIA提示长期消费Trisopterus spp.；肝脏与胃含物时间尺度较短，结果更接近。研究局限包括缺乏港湾鼠海豚特异性TEF、猎物同位素重叠及混合模型假设非选择性摄食，但结合SCA与SIA可更全面理解营养相互作用。

结论翻译：在本研究中，研究人员通过胃含物和稳定同位素分析描述了Iberian港湾鼠海豚食性。胃含物分析覆盖近二十年（2003–2020），汇编了迄今用于描述葡萄牙水域港湾鼠海豚食性的最大个体数（n=157）。两种方法均揭示了葡萄牙水域港湾鼠海豚稳健可靠的食性估计，强调结合两种方法以考虑潜在猎物选择性和提高营养生态评估准确性的重要性。葡萄牙Iberian港湾鼠海豚主要摄食Trisopterus spp.，尤其是在非常沿岸的浅水区，但也观察到时间和季节变化。这些优势猎物物种的变化可能反映猎物可获得性变化、其移动以及当能量更有利猎物可用时偏向该猎物的觅食策略。关于猎物分布、丰度和整个生命周期能量含量的更详细资料，加上更多样本的同位素分析，可有助于更好理解港湾鼠海豚食性变化。反过来，需要更好了解港湾鼠海豚在Atlantic Iberian水域可能的季节性移动，以更好制定未来保护计划。葡萄牙港湾鼠海豚主要在非常沿岸水域摄食，这些水域与大量使用刺网和三层刺网的渔业区域重叠，解释了沿岸渔业中高兼捕率。因此，港湾鼠海豚觅食的季节和时间模式可能随捕捞努力量和渔具布放波动而变化。本研究强调Iberian港湾鼠海豚保护行动计划的迫切需求，包括有效渔业管理并纳入兼捕缓解措施，尤其在港湾鼠海豚互作率最高的渔业如刺网和三层刺网中，以及长期持续监测以评估措施随时间推移的有效性。