两个亚北极峡湾中食腐性端足类(Lysianassidira)的测深分布结构及其基于COI的种群遗传连通性

《Marine Biodiversity》:Bathymetric structuring of scavenging amphipods in two sub-Arctic fjords

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月24日 来源:Marine Biodiversity 2.1

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  尸体移除以及由此产生的食物落中有机物质的回收依赖于海洋生态系统中多种底栖食腐物种。端足类(Amphipoda),更具体而言是lysianassid类端足类(Lysianassidira),是深海和沿海栖息地中最重要的食腐动物之一。北极沿海水域被发现具有高度多样

  
尸体移除以及由此产生的食物落中有机物质的回收依赖于海洋生态系统中多种底栖食腐物种。端足类(Amphipoda),更具体而言是lysianassid类端足类(Lysianassidira),是深海和沿海栖息地中最重要的食腐动物之一。北极沿海水域被发现具有高度多样性的端足类群落,而关于亚北极生态系统中lysianassid类的分布和物种组成知之甚少。在本研究中,研究人员沿挪威北部两个峡湾的深度断面使用诱饵陷阱采样,仅发现四种lysianassid类物种,它们在浅水(30–100 m深度)中稀缺甚至不存在,而在较深水域(200–500 m)中高度丰富。这一深度分布模式在春季和冬季两个季节中均被发现。两个峡湾的物种组成不同,单一物种Orchomenella obtusa在内侧峡湾从200 m深度向下至深盆地中占据主导地位。这种深度限制并未导致该物种(基于COI标记)在两个被浅门槛分隔的峡湾之间产生强烈的遗传种群分化,表明尽管其缺乏浮游幼虫,但仍存在充分的连通性。所观察到的深度分布的原因尚不清楚,但食腐性端足类的低多样性和浅水中的低丰度可能对亚北极峡湾不同深度带的有机物质循环和系统功能产生影响。
本研究聚焦于亚北极挪威北部两个相邻峡湾(Saltfjord与Skjerstadfjord)中食腐性端足类的群落组成、深度分布及种群遗传连通性。研究表明,该类群在浅水(30–100 m)几乎缺失,而在深水(200–500 m以上)高度富集,且该模式跨季节稳定。两个峡湾的物种组成存在差异,其中Orchomenella obtusa在深盆中占据绝对优势。基于COI标记的种群遗传分析显示,尽管两峡湾间存在浅门槛阻隔,但O. obtusa未出现显著的遗传分化,暗示存在跨盆地基因流。这一发现与北极峡湾浅水区食腐端足类多样且丰富的格局形成鲜明对比,提示亚北极峡湾不同深度带的有机质循环和生态系统功能可能存在显著差异,且该食腐群落的低功能冗余性值得关注。

研究背景方面,食腐动物在海洋生态系统中通过清除尸体和再循环有机物发挥关键作用,尤其在深海中,食物落构成重要的能量输入。lysianassid类端足类是最主要的食腐类群之一,此前研究多集中于北极水域,发现其具有高多样性和丰度;然而亚北极沿海区域的食腐群落,特别是lysianassid类的分布和物种组成却知之甚少。亚北极峡湾兼具陡峭测深梯度、深水盆地(约200–750 m)和强人类活动(如渔业)影响,同时该类端足类缺乏浮游幼虫、直接发育,可能导致种群间扩散受限。因此,该研究旨在评估亚北极峡湾中食腐端足类的组成与深度分布,并检验其在不同水深、季节以及相邻峡湾盆地间的差异,同时假设深水限制的种群可能发生遗传分化。

研究人员在挪威北部Saltfjord和Skjerstadfjord两个峡湾沿深度梯度(30 m、100 m、200 m、350 m,以及Skjerstadfjord额外设550 m站)使用诱饵陷阱进行采样,每站三个重复,春季和冬季分别开展,并在深盆采集O. obtusa个体用于群体遗传分析。研究采用形态学与COI条形码遗传鉴定相结合的方法确定物种;通过Kruskal–Wallis检验、NMDS与ANOSIM分析群落组成;采用两步PCR扩增和Illumina MiSeq测序进行COI基因分型,利用单倍型网络、AMOVA、Jost’s D和ΦST等指标评估种群结构。

主要结果如下:

**物种组成(Scavenger species composition)**:全部陷阱样本中共鉴定出4种lysianassid端足类——Tmetonyx cicada、Scopelocheirus hopei、Orchomenella obtusa及Anonyx lilljeborgi(仅1例标本,经COI确认)。此外还捕获少量非端足类食腐动物Vargula norvegica。COI条形码结果与形态鉴定基本一致,但T. cicada包含两个遗传距离达12.9%的OTU,提示可能存在隐种或种群分化。

**深度分布(Depth distribution of lysianassid amphipods)**:总丰度随水深显著增加,浅水(30–100 m)几乎无捕获,200 m及更深水域丰度升高。Saltfjord中丰度峰值出现在200 m,Skjerstadfjord则在550 m最深站最高。物种间存在水深分化:T. cicada主要出现在100–200 m,S. hopei仅分布于Saltfjord深处,O. obtusa则主导两峡湾深盆。冬季与春季的总体深度格局一致,未发现显著季节差异。

**O. obtusa的种群遗传分化(Genetic population differentiation for Orchomenella obtusa)**:基于199个O. obtusa个体的COI序列分析,各站点均呈现高单倍型多样性(Hd≈0.7)、低核苷酸多样性(π≈0.003)。AMOVA显示99.13%的变异存在于个体内,站间及峡湾间变异极小,ΦST仅为0.003(p>0.05),Nei’s GST和Jost’s D的置信区间均包含零,表明无显著空间遗传结构。单倍型网络呈星状结构以Hap3为核心,未见清晰的地理聚类,说明两峡湾间存在基因流。

讨论部分指出,浅水区域食腐端足类的缺失与北极峡湾的高多样性形成鲜明对比,其可能因捕食压力或与食物来源的季节性耦合有关,但具体机制尚不明确。O. obtusa基因流动的存在可能借由Saltfjord深水层向Skjerstadfjord的输送实现,但COI作为单一标记分辨率有限,且此前在同一系统内对双壳类Parathyasira equalis利用基因组SNP检测到了微弱但显著的分化,因此未来研究需采用全基因组SNP以检测更精细的种群结构。同时,T. cicada中两个分歧OTU的分布差异提示不同物种可能具有不同的连通模式。结论强调,两个亚北极峡湾的lysianassid群落均呈现深水高丰度、浅水几乎缺失的测深格局,这可能导致浅水与深水区域在有机质循环效率和生态系统功能上存在差异,且Skjerstadfjord近乎单一物种的群落结构表现出极低的功能冗余,提示该生态系统在面对扰动时可能缺乏恢复韧性。
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