《Polar Biology》:Fish prey of the Weddell seal Leptonychotes weddellii from coastal waters off the Kyiv Peninsula (Antarctica)
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鱼类是南极海洋生态系统营养网络(trophic web)中的关键组成部分,是其他鱼类、鸟类和哺乳动物等顶级捕食者的食物来源。尤其,鱼类是威德尔海豹(Leptonychotes weddellii)最重要的猎物之一。已有若干研究报道了环绕南极大陆各地威德尔海豹的
鱼类是南极海洋生态系统营养网络(trophic web)中的关键组成部分,是其他鱼类、鸟类和哺乳动物等顶级捕食者的食物来源。尤其,鱼类是威德尔海豹(Leptonychotes weddellii)最重要的猎物之一。已有若干研究报道了环绕南极大陆各地威德尔海豹的食性与觅食生态学数据,从罗斯海(Ross Sea)和威德尔海(Weddell Sea)到南奥克尼群岛(South Orkney Islands)和南设得兰群岛(South Shetland Islands)。在本研究中,研究人员调查了迄今尚未勘探的基辅半岛(Kyiv Peninsula)地区威德尔海豹食性中的鱼类组成。在四年研究期间,共鉴定出16种鱼类,其中5种为该研究区域首次记录。除作为最丰富猎物的南极银鱼(Antarctic silverfish)外,其余物种均为底栖或近底层的南极鱼亚目(Notothenioidei)物种。威德尔海豹捕食的猎物大小范围广泛,涵盖幼体、亚成体和成体等个体发育阶段。对猎物项目应用多变量分析(multivariate analysis)后发现,采样月份、季节和年份等时间因素不影响食性组成,而空间中等尺度对其有轻微影响。总之,生活在该区域的威德尔海豹种群的食性组成似乎主要取决于当地鱼类猎物的丰度,为该物种显著的摄食可塑性(feeding plasticity)提供了证据。
《Polar Biology》论文解读
研究背景与目的:南极海洋生态系统的食物网中,南极磷虾(Euphausia superba)占据核心地位,鱼类则是顶级捕食者的第二大食物来源。威德尔海豹(Leptonychotes weddellii)是南极沿海底栖及中上层鱼类的主要捕食者之一,其食性已在罗斯海、威德尔海、南奥克尼群岛、南设得兰群岛和南极半岛等地被广泛研究,但基辅半岛(Kyiv Peninsula)附近威廉群岛(Wilhelm Archipelago)海域的食性资料仍十分匮乏。以往仅有少量全年粪便样本提示该区域海豹在冬春季主食磷虾、夏季主食鱼类和头足类。为补充该区域的数据空白,研究人员开展了这一研究,系统评估鱼类猎物多样性与相对数量,并运用多变量统计检验时间和空间因素对食性组成的影响。
研究方法:研究人员在第14次(2009年9月—2010年2月)和第24次(2019年8月—2020年2月)乌克兰南极考察期间,在威廉群岛的14个和17个岛屿及图克森角(Cape Tuxen)共采集了185份威德尔海豹粪便样本。样品在乌克兰“阿卡德米克·韦尔纳茨基”站实验室经筛网(最小孔径0.54 mm)洗涤,分离出鱼类骨骼和矢状耳石(sagittal otolith,鱼类内耳中的钙化结构)。通过与该区域鱼类参考耳石藏品及南极鱼类耳石图鉴进行对比鉴定物种;按左右耳石配对计数猎物数量,采用消化侵蚀校正因子修正耳石测量值,并利用已发表的回归方程由耳石长度估算鱼体全长。数据分析采用非度量多维尺度分析(MDS)、相似性百分比(SIMPER)和相似性分析(ANOSIM)等多元统计方法。
研究结果:
1) 南极犬牙鱼(Dissostichus mawsoni):共记录12枚耳石,隶属于11个幼体,分布于9个岛屿和图克森角,属偶见猎物。
2) 驼背南极鱼(Gobionotothen gibberifrons):34枚耳石,隶属22个幼体和亚成体,见于研究区中部的7个岛屿。
3) 灰南极鱼(Lepidonotothen squamifrons):25枚耳石,隶属19个幼体,在阿根廷群岛(Argentine Islands)最为集中。
4) 黑南极鱼(Notothenia coriiceps):164枚耳石,隶属105个亚成体至成体,是南极鱼科(Nototheniidae)中最丰富的底栖物种。
5) 拉氏南极鱼(Nototheniops larseni):17枚耳石,隶属14个亚成体和成体,分布于4个统计区域。
6) 黄鳍南极鱼(Nototheniops nudifrons):27枚耳石,隶属18个亚成体和成体。
7) 南极银鱼(Pleuragramma antarcticum):538枚耳石,隶属338个亚成体和成体,是威德尔海豹最重要的猎物,绝大部分采自阿根廷群岛。
8) 伯氏肩孔南极鱼(Trematomus bernacchii):42枚耳石,隶属31个亚成体和成体。
9) 汉氏肩孔南极鱼(Trematomus hansoni):13枚耳石,隶属12个亚成体,属偶见猎物。
10) 纽氏肩孔南极鱼(Trematomus newnesi):48枚耳石,隶属33个成体。
11) 尖棘肩孔南极鱼(Trematomus pennellii):14枚耳石,隶属13尾,涵盖幼体和成体,仅见于威廉群岛。
12) 斯科特肩孔南极鱼(Trematomus scotti):153枚耳石,隶属94个亚成体和成体,是出现频率较高的猎物之一。
13) 南极龙鱼(Parachaenichthys charcoti):27枚耳石,隶属21个幼体和亚成体,是唯一被捕食的龙鱼科(Bathydraconidae)物种。
14) 黑鳍冰鱼(Chaenocephalus aceratus):36枚耳石,隶属28个亚成体和成体,是最大的鱼类猎物。
15) 南极冰鱼(Chionodraco rastrospinosus):15枚耳石,隶属12个亚成体。
16) 南极棘鱼(Harpagifer antarcticus):60枚耳石,隶属44个成体,出现频率较高。
多变量分析结果表明,月份、季节和年份等时间因素的全局R值均接近0,对食性组成无统计学显著影响;空间因素虽具有统计学意义但效应微弱(岛屿R=0.051,p=0.005;区域R=0.071,p=0.002)。气泡图进一步显示,除南极银鱼在少数区域高度聚集外,其余猎物在研究区内呈零散、不均匀分布。
讨论与结论:讨论部分指出,研究区域所有猎物均属南极鱼亚目,其中除南极银鱼为浮游生活外,其余为底栖或近底层物种,表明海豹主要在近海底觅食,尤其在主要猎物南极银鱼不丰富时。研究人员首次在该区域记录到南极犬牙鱼幼体被威德尔海豹捕食,这与幼体负浮力、栖息于海底的生态特性相符。南极银鱼因能量密度高且成群密集,成为海豹最重要的能量来源。研究结论为:该区域威德尔海豹种群的食物组成在很大程度上由当地鱼类猎物的丰度决定,不随时间和季节发生明显变化,体现了该物种显著的摄食可塑性(feeding plasticity)。本论文发表于《Polar Biology》。