《Journal of Great Lakes Research》：Competition between invasive round goby and native slimy sculpin in a coldwater laboratory setting
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粘性杜父鱼（Slimy sculpin，Cottus cognatus）的丰度在劳伦森五大湖（Laurentian Great Lakes）的许多区域显著下降，这与入侵性圆虾虎鱼（Round goby，Neogobius melanostomus）的到达和分布
粘性杜父鱼（Slimy sculpin，Cottus cognatus）的丰度在劳伦森五大湖（Laurentian Great Lakes）的许多区域显著下降，这与入侵性圆虾虎鱼（Round goby，Neogobius melanostomus）的到达和分布范围扩大相一致。先前的研究表明，圆虾虎鱼能在庇护所竞争中胜过本地云斑杜父鱼（Mottled sculpin，C. bairdii），并对本地匙头杜父鱼（Spoonhead sculpin，C. ricei）的生长产生负面影响，但粘性杜父鱼与圆虾虎鱼之间的直接行为相互作用尚未被观测过。研究人员进行了一项实验室实验，将一对粘性杜父鱼放入一个包含人工产卵庇护所的水族箱中，并添加一条圆虾虎鱼（处理组，n=10）或不添加其他鱼（对照组，n=10），在反映其潜在近海重叠的温度下持续至少30天。研究人员测量了粘性杜父鱼的产卵量、攻击性行为、人工庇护所占用、生长和存活率。当圆虾虎鱼存在时，粘性杜父鱼占用庇护所的可能性降低，并经历了更强的种内竞争。相比之下，圆虾虎鱼很少追逐粘性杜父鱼，而粘性杜父鱼更有可能追逐圆虾虎鱼，并且两组间粘性杜父鱼的生长、产卵量和存活率无显著差异。处理组间密度差异和鱼的相对大小可能混淆了观测结果。然而，如果圆虾虎鱼较小，优势粘性杜父鱼在实验组间占用庇护所的比率相似。研究结果表明，与粘性杜父鱼重叠的较大圆虾虎鱼可能影响粘性杜父鱼的庇护所和空间利用，但五大湖环境可能给粘性杜父鱼带来比观测结果更大的压力。
研究背景：入侵性圆虾虎鱼（Round goby，Neogobius melanostomus）在劳伦森五大湖（Laurentian Great Lakes）的建立和扩散与本地粘性杜父鱼（Slimy sculpin，Cottus cognatus）的丰度下降相吻合。先前研究表明，圆虾虎鱼可通过竞争庇护所和食物资源对本地杜父鱼物种产生负面影响，但粘性杜父鱼与圆虾虎鱼之间的直接行为相互作用尚未被直接观测。考虑到圆虾虎鱼季节性近海迁移与粘性杜父鱼产卵期重叠，以及两者对硬质结构庇护所的共同偏好，种间竞争风险增加。然而，现有研究缺乏对这两种鱼在低温重叠条件下行为互动的定量评估。因此，该研究旨在通过实验室实验观察圆虾虎鱼对粘性杜父鱼庇护所占用、攻击行为、生长、产卵及存活的影响，以阐明竞争机制。
研究人员开展的研究：研究人员在实验室中进行了为期至少30天的竞争实验，将一对粘性杜父鱼置于含有一个人工产卵庇护所的水族箱中，并添加一条圆虾虎鱼（处理组，n=10）或不添加鱼（对照组，n=10），温度设定为5℃以模拟冬季近海重叠条件。测量了粘性杜父鱼的产卵量、攻击行为（追逐次数）、庇护所占用时间、生长（体长和体重变化）及存活率。通过随机化检验分析两组间的差异。结论：圆虾虎鱼的存在显著降低了粘性杜父鱼的庇护所占用时间（约33%），并增加了粘性杜父鱼的种内攻击行为，但圆虾虎鱼本身很少追逐粘性杜父鱼，反而粘性杜父鱼更常追逐圆虾虎鱼。粘性杜父鱼的生长、产卵量和存活率在处理组与对照组间无显著差异，但生长速率在圆虾虎鱼存在时减半。当圆虾虎鱼小于优势粘性杜父鱼时，优势个体能维持相似的庇护所占用率；而当圆虾虎鱼较大时，优势粘性杜父鱼占用庇护所的时间显著减少。重要意义：该研究首次直接观测了圆虾虎鱼与粘性杜父鱼的行为互动，揭示了大个体圆虾虎鱼可能通过竞争庇护所影响粘性杜父鱼的空间利用，尤其是在产卵期，但低温环境可能抑制圆虾虎鱼的攻击性。论文发表在《Journal of Great Lakes Research》。
主要关键的技术方法：研究人员从密歇根湖和苏必利尔湖的标准化春季底栖拖网调查中采集了圆虾虎鱼和粘性杜父鱼样本，所有鱼类在实验室中至少适应30天。实验使用20个75-L水族箱，其中10个处理组（一对粘性杜父鱼加一条圆虾虎鱼）和10个对照组（仅一对粘性杜父鱼），每个水箱含一个带有机玻璃顶棚的人工产卵庇护所，底部铺沙，温度维持在5±1℃。每日喂食冷冻糠虾（Mysis），喂食量约为总初始体重的3%。每周约三天在喂食后1-2小时用GoPro摄像机记录1小时视频，分析鱼类在庇护所内外的停留时间及追逐行为（定义为一条鱼快速游向另一条鱼）。使用随机化检验（999次迭代）比较两组间粘性杜父鱼的追逐率、庇护所占用比例、相对生长率、产卵概率和存活率。
研究结果：
1. 追逐行为：粘性杜父鱼在圆虾虎鱼存在时被追逐的频率显著更高（p=0.003），但几乎所有追逐（97.5%）都发生在粘性杜父鱼个体之间，且粘性杜父鱼追逐圆虾虎鱼的概率是相反方向的50%以上。平均而言，对照组中粘性杜父鱼被追逐率为1.1次/小时，处理组为2.6次/小时，而圆虾虎鱼被追逐率为0.2次/小时，追逐圆虾虎鱼率为0.1次/小时。该结果通过视频分析得出，表明圆虾虎鱼的存在增加了粘性杜父鱼的种内竞争，而非圆虾虎鱼直接攻击。
2. 庇护所占用：处理组中粘性杜父鱼在庇护所内的时间平均减少约33%（p=0.02），而圆虾虎鱼大部分时间待在庇护所内。对照组中至少一条粘性杜父鱼占用庇护所的比例为87%，处理组降至54%。当圆虾虎鱼与粘性杜父鱼同时占用庇护所时（约占58%），通常是较小的粘性杜父鱼与圆虾虎鱼共享。当圆虾虎鱼小于优势粘性杜父鱼时，优势个体在实验组间占用庇护所的比例相似；但当圆虾虎鱼大于优势粘性杜父鱼时，优势个体占用庇护所的时间减少至少70%。该结果通过视频分析计算每日平均占用时间得出。
3. 生长：粘性杜父鱼的平均相对体长增长率和体重增长率在处理组与对照组间无显著差异（体长p=0.13，体重p=0.21），但处理组中生长速率大约减半。该结果通过实验前后测量每尾鱼的总长度和湿重计算得出。
4. 产卵：仅在对照组中观察到两次产卵（7个有雌性粘性杜父鱼的对照组水箱中的2个），处理组中未观察到产卵（6个有雌性粘性杜父鱼的处理组水箱中的0个），但差异不显著（p=0.28）。该结果通过每日检查水箱中的卵块得出，并记录雌鱼初始状态（11条雌鱼中6条在对照组，5条在处理组）。
5. 存活率：对照组中观察到2条粘性杜父鱼死亡，而处理组中无死亡，因此未进行统计检验。
讨论总结：研究人员发现圆虾虎鱼对粘性杜父鱼的攻击性有限，可能因低温（5℃）抑制了圆虾虎鱼的有氧代谢和产卵行为。然而，圆虾虎鱼通过占用庇护所间接减少了粘性杜父鱼的占据时间，并加剧了粘性杜父鱼的种内竞争。在五大湖环境中，圆虾虎鱼体型更大、数量更多，可能加剧这种影响，尤其是在产卵期。此外，食物资源（如Mysis）的有限性可能进一步增强竞争。研究结论表明，大个体圆虾虎鱼与粘性杜父鱼的重叠可能影响其庇护所和空间利用，导致产卵干扰，但低温条件可能缓解圆虾虎鱼的攻击性。该研究强调需进一步开展实验室和原位研究，以验证密度和体型差异的效应，并监测生理应激指标。
研究结论部分翻译：本研究表明，在实验室条件下，圆虾虎鱼的存在导致粘性杜父鱼庇护所占用减少和种内竞争增加，但未显著影响其生长、产卵和存活。然而，考虑到五大湖中圆虾虎鱼体型和密度优势，以及食物限制，圆虾虎鱼对粘性杜父鱼的实际影响可能比本实验观察到的更为严重。粘性杜父鱼的攻击性行为和低温环境可能限制圆虾虎鱼效应的严重程度，但未来仍需进一步研究以验证这些推测。
