《Marine Pollution Bulletin》:Beyond the curfew: Diurnal coral reef fish and mesopredator behavioural modifications under artificial light at night in the wild intensifies nocturnal predator-prey interactions
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夜间人工光(ALAN)是一种被确认的感觉污染物,影响全球至少四分之一的陆地表面,且以每年3%–6%的速度增长。来自海岸与近海基础设施照明的ALAN亦影响全球22%的海岸线并波及沿海海洋生态系统。生物相关水平的ALAN估计可抵达160万km2沿海区域水下10 m
夜间人工光(ALAN)是一种被确认的感觉污染物,影响全球至少四分之一的陆地表面,且以每年3%–6%的速度增长。来自海岸与近海基础设施照明的ALAN亦影响全球22%的海岸线并波及沿海海洋生态系统。生物相关水平的ALAN估计可抵达160万km2沿海区域水下10 m深处。随着蓝光大LED照明技术渗透更深水下,ALAN未来将进一步侵入海洋沿岸环境。过去十年证据表明ALAN对多种海洋类群产生有害后果,如改变海胆运动行为、鹿角珊瑚夜间异养摄食及鱼类繁殖成功。ALAN还改变昼夜与夜行生物夜间活动模式与空间分布,可能通过重塑营养与非营养种间关系间接影响物种,进而重构生态网络。然而ALAN在海洋领域影响种间互作的程度仍大抵未被探索。陆地研究揭示ALAN强烈影响种间互作,包括加剧本地与入侵草本竞争、增强寄生蜂-蚜虫寄生水平、减少夜行昆虫植物-传粉者互作及增加甲虫对蛞蝓捕食。此类夜间修饰亦可级联影响白天互作。研究人员合理假设ALAN将类似影响沿海海洋生态系统种间互作,因为潜在机制(如活动始末延迟、正/负趋光性)亦在多种海洋物种中被揭示。在硬骨鱼中,ALAN使日行种活动延伸至夜间并吸引大小个体至照明区;无脊椎动物猎物在光污区更丰富。因此海岸鱼类夜间捕食者-猎物关系预期被ALAN深刻改变,但迄今珊瑚礁鱼类夜间潜在行为修饰未被直接研究。ALAN可能通过多种机制影响鱼类捕食互作,结果具情境与物种特异性,取决于昼夜活动模式、营养级位、觅食策略与感觉能力。视觉觅食日行捕食鱼可能利用照明区延伸觅食并受益猎物检测;猎物因昼夜节律扰乱与正趋光性更活跃或聚集,增加夜间显眼度与遇捕概率;夜行种则可能回避照明区或减少活动,降低自身觅食机会亦降低被获机会。故ALAN可加强、削弱或产生新互作。礁鱼觅食行为与营养联结演化响应自然可预测的日、月、季光周期。热带珊瑚礁捕食风险日变化受自然光调节,捕食峰值通常在晨昏尤其是日落。ALAN可能通过掩盖暗期始现与延长暮光照明将晨昏捕食期延伸至早夜,对窄家域或固着种尤为堪忧。三带雀鲷(Dascyllus aruanus)是固着日行珊瑚礁鱼,原位暴露ALAN两周即延伸夜间活动并丧失夜间隐纹。此类行为形态修饰可能增加其夜间捕食风险。支持此点的是,ALAN与珊瑚礁肉食鱼夜间占比增加及固着小丑鱼稚鱼和雀鲷仔鱼存活下降相关。但ALAN增加珊瑚礁肉食捕食者-猎物互作的证据仍缺。本研究调查生态相关水平ALAN在两个月相内如何影响野生珊瑚礁鱼肉食捕食者-猎物互作。研究人员利用“捕食球”在野外布置标准组日行三带雀鲷,暴露于有无ALAN的自然中型捕食者集群。用红外相机评估雀鲷行为、估算肉食捕食风险代理(中型捕食者遭遇数)及晨昏与夜间面对接近中型捕食者的冒险性(庇护概率)。白天亦观察以检测ALAN级联效应。研究人员预测ALAN下雀鲷在晨昏与夜间延伸活动并利用新觅食机会,且响应持续;预测夜间中型捕食者检测率随晨昏种延伸活动与被引至照明区而渐增;假设夜间活跃而非休息的雀鲷在人工光下对捕食者冒险性受损。结果显示,ALAN下雀鲷离庇护时间增7.6倍、觅食事件在晚暮光与午夜显著增加;午夜中型捕食者遭遇率增12.6倍(蜂窝石斑与银斑鳂为主);午夜雀鲷庇护概率降16%且与觅食努力负关联。研究表明暗淡生态相关ALAN快速修饰日行珊瑚礁鱼与中型捕食者夜间行为,加剧夜间捕食互作,可能损害小型日行珊瑚礁鱼夜间存活并级联影响群落。
研究背景方面,夜间人工光(ALAN)作为感觉污染物已确认影响逾四分之一陆地与22%海岸线,蓝光大LED使其进一步向水下渗透。尽管陆地生态中ALAN对竞争、寄生、传粉与捕食互作的修饰被广泛记录,海洋尤其珊瑚礁鱼类夜间捕食者-猎物行为修饰的直接野外证据仍匮乏。日行性固着种三带雀鲷(Dascyllus aruanus)原位暴露会延伸夜间活动并褪去隐纹,但ALAN是否并在何种机制下加剧珊瑚礁肉食中型捕食者(mesopredator)与猎物互作尚未量化。为此研究人员在法属波利尼西亚Mo'orea北岸泻湖开展野外实验,以多重Before-After-Control-Impact(mBACI)设计部署生态相关照度(暮光约1.45 lx、午夜约0.35 lx)的冷白LED,利用透明“捕食球”容纳三尾分体深(BD)小中大三带雀鲷组,配合红外相机在晚暮光、午夜、正午三时段录像,统计离庇护时间、觅食事件数、中型捕食者遭遇数及面对捕食者时庇护成功概率,借广义线性混合模型(GLMM)等分析ALAN效应。
关键技术方法上,研究人员于2024年7–10月在Mo'orea泻湖设18个站点配对分配CTRL与ALAN处理;捕获59尾野生D. aruanus按体深三分位分小(≤1.5 cm)、中(1.5–1.9 cm)、大(≥1.9 cm)级,每捕食球放三体型各一尾共12球;ALAN球与缸用日落自动启闭太阳能冷白LED(5000 K,300 lm)照底,CTRL用空容器;红外改装相机录40分钟于晚暮光(日落后民用暮光始)、午夜、正午三昼夜相位,光照记录仪同步;单观察者BORIS软件行为评分,以负二项、Beta、Tweedie、二项GLMM及mvabund多元GLM分析,Before期为七月第三季月始一太阴月,After期两太阴月自9月2日新月起。
研究结果部分,3.1节雀鲷活动与觅食显示,ALAN处理后晚暮光与午夜离庇护时间由Before的3.0%升至After的22.7%(增7.6倍),Before-After对照差显著异于CTRL;晚暮光觅食由0.03事件/10分钟增至11.73,午夜由0增至4.94,CTRL两期无变;暴露时长无额外效应,表明行为偏移即时且维持两月。3.2节中型捕食者遭遇数表明,CTRL各相位Before-After无变;ALAN晚暮光遭遇数增4.7倍(蜂窝石斑Epinephelus merra为主)但对照差未达显著,午夜增12.6倍(蜂窝石斑与银斑鳂Sargocentron caudimaculatum共驱)且显著异于CTRL;新月至半月午夜遭遇率高于满月;暴露时长无趋势。3.3节雀鲷庇护概率显示,晚暮光两处理均降但组间无差,且ALAN下与觅食努力无关;午夜ALAN下庇护概率降16%且与平均觅食事件数负关联;时长无效应。
讨论总结中,研究人员指出暗淡ALAN(0.26–1.45 lx)即掩盖暗始、抑制日行雀鲷入庇与停食,使觅食延至午夜,该响应较既往15–25 lx研究更敏且持50夜;ALAN制造“恐惧地景”使蜂窝石斑晨昏峰延伸、银斑鳂夜行活动未被抑反增遇数,捕食风险代理陡升且非随时间累积而是启照即高;午夜而非晚暮光时雀鲷庇护概率受损并与觅食权衡偏移,提示长时间光下优先取食胜避险,或由感觉钝化、睡眠剥夺致风险意识降,但生理机制未测。结论部分翻译如下:本研究揭示暗淡生态相关夜间人工光可在野外显著修饰珊瑚礁鱼捕食者-猎物动态。人工光将三带雀鲷整体活动包括觅食延伸至夜间,同时中型肉食捕食者遭遇数增加。日落后不久雀鲷对中型捕食者冒险性未受影响,暗示光周期短暂延伸或不立即危存;但夜深时ALAN暴露雀鲷面对中型捕食者接近更少入庇,反映其觅食-庇护权衡偏移,或致野外死亡率升高。雀鲷与中型捕食者双方行为修饰共同加剧夜间捕食互作,预期产生级联群落后果,并凸显需进一步研究以支撑ALAN影响的循证规制与缓解。该文发表于《Marine Pollution Bulletin》。