新的研究揭示了支持凤尾鱼幼虫的食物链长度与加州凤尾鱼种群的盛衰周期之间的相关性。较短的食物链与人口增长有关，这为渔业管理和保护工作提供了见解。

　　尽管生态和生态经济我由于鳀鱼在加州海域的重要性，其种群特征的起伏几十年来一直是个谜。

　　斯克里普斯和美国国家海洋和大气管理局的科学家们的新研究发现，生态相关性可以帮助解释加州凤尾鱼种群的繁荣和萧条。如果这种相关性经得起进一步的研究，它们有朝一日可能有助于为加州凤尾鱼渔业的管理提供信息，并改善保护工作。

　　凤尾鱼在海洋生物中的作用

　　北凤尾鱼(Engraulis mordax)是加利福尼亚许多最引人注目的海洋生物的重要食物来源，包括成群的海狮、成群的海豚、利润丰厚的金枪鱼渔业和成群的鲸鱼。但加州附近的凤尾鱼种群的一个特点是繁荣和萧条的周期可以持续十多年。这些起伏在整个海洋生态系统中回荡，有时会导致海狮幼崽挨饿，或者导致褐鹈鹕抛弃它们的幼崽。

　　人口动态的几十年研究

　　尽管经过了几十年的科学研究，特别是由加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及加州鱼类和野生动物部合作开展的CalCOFI研究项目，但究竟是什么导致了这些繁荣和萧条，仍然难以捉摸。该项目调查加利福尼亚海岸上下的海洋生态系统，是世界上规模最大、时间最长的海洋监测项目之一。

　　在生物调查中收集并保存在福尔马林中的北凤尾鱼幼虫(长25毫米)。来源:Rasmus Swalethorp

　　研究的主要发现

　　这项由美国国家海洋和大气管理局和美国国家科学基金会资助的研究发表在12月5日的《自然通讯》杂志上，指出了新孵化的凤尾鱼幼虫周围的海洋生态系统。研究人员分析了CalCOFI调查期间收集的45年凤尾鱼幼虫的价值，发现支持幼虫的食物链长度与凤尾鱼种群的繁荣和萧条密切相关。

　　具体来说，较短的食物链先于繁荣，较长的食物链先于萧条。较短的幼虫食物链，在食物链底部的光合作用的浮游植物和主要吃浮游动物的幼虫之间，一个动物吃另一个动物的步骤更少。

　　了解食物链效率

　　该研究的主要作者、斯克里普斯研究所的副项目科学家拉斯穆斯·斯瓦尔索普(Rasmus Swalethorp)说，对这种相关性的一种可能的解释是，更短的食物链效率更高，从食物链的底部到凤尾鱼幼虫的能量更多。斯韦莱索普说，这是因为每次来自食物链不同部分的生物体相互消耗时，都会发生已知的能量损失。

　　“这类似于电力从发电厂输送到我们家中所发生的能量损失——距离越远，沿途损失的能量就越多，”斯瓦莱索普说。“这就是它从食物链的一个层次到下一个层次的过程——步骤越多，凤尾鱼幼虫获得的能量就越少。幼虫可能吃完全相同的食物，但当食物链拉长时，可能意味着食物不那么丰富，或者同样的食物不含有那么多的能量。”

　　因此，更短的食物链可能会支持更多的个体凤尾鱼幼虫。

　　启示与未来研究

　　Swalethorp于2014年开始了这篇论文背后的研究，希望利用CalCOFI抽样计划的优势，更好地了解加州洋流生态系统中这一关键参与者的涨跌机制。

　　“海洋是一个非常大的地方，我们以一种具有代表性的方式取样的能力非常有限，”斯韦莱索普说。“CalCOFI是地球上最全面的海洋生态系统调查，它是我们了解这些更大的生态机制的最佳机会。”

　　具体来说，研究人员想要验证这样一种观点，即在特定年份，有多少北凤尾鱼在幼虫生命的危险中存活下来的关键决定因素是这些幼虫参与的食物链结构。为了做到这一点，研究人员使用稳定的氮同位素分析来确定1960年至2005年间CalCOFI计划收集的207条大约三周大的凤尾鱼幼虫的食物链长度。

　　2020年，该团队发表了一篇论文，详细介绍了这种估计化学保存鱼类食物链长度的方法，该方法基于这样一个基本观点:当一种生物吃掉另一种生物时，被吃掉的生物会在其消费者的组织中留下化学特征。在这种情况下，分析并没有揭示谁吃谁的确切身份，但可以用来推断浮游植物和凤尾鱼幼虫之间的食物链中有多少个环节。

　　分析显示，较短的幼虫食物链往往会在凤尾鱼数量激增的一到两年之前出现，而较长的幼虫食物链则与随后一到两年的凤尾鱼数量下降有关。此外，食物链长度的变化贯穿了经济繁荣和萧条的大部分阶段。

　　至于食物链长度如何以及为什么会逐年增加或减少，斯瓦莱索普提供了一些可能的解释。

　　斯瓦莱索普说:“年轻的凤尾鱼幼虫非常容易受到饥饿的影响，它们的生存真的取决于能量到达它们的效率。”“如果食物链短而有效，这可能有助于更多的幼虫存活，这可能有助于推动未来一两年的繁荣周期。”

　　由于目前的研究无法识别其发现的较长和较短食物链中的单个物种，斯瓦莱索普说，该研究无法解释为什么较长的食物链与凤尾鱼的破产有关，反之亦然。斯瓦尔索普说，不管这种相关性存在的原因是什么，幼虫食物链指数——使用稳定的氮同位素对幼虫食物链长度的年度测量——可能是估计不久的将来凤尾鱼种群趋势的有用工具，但需要更多的研究来探索它的潜力。

　　斯瓦莱索普还指出，在研究期间，幼虫食物链长度似乎是一个重要的驱动因素，但其他重要的驱动因素也存在，它们的相对重要性可能会随着时间和空间的变化而变化。

　　斯韦莱索普说，未来将研究的时间序列延伸到现在将是令人着迷的，因为目前的分析并没有涵盖2015年之后的年份，当时加州鳀鱼的数量再次激增。他还说，研究小组正在开始探索一些复杂的问题，比如当食物链拉长时，究竟是谁在吃谁，以及是什么引发了食物链底部的这些变化。

　　除此之外，这种相关性的解释力的真正考验将是当研究人员试图将其应用于其他地区和其他种类的鱼类，如秘鲁凤尾鱼(Engraulis ringens)——世界上最大的单一渔业。

　　参考文献:《鳀鱼的繁荣与幼虫饮食营养变化有关》，2023年12月5日，《自然通讯》。DOI: 10.1038 / s41467 - 023 - 42966 - 0

　　该研究由Scripps公司的Michael Landry、Brice Semmens、Mark Ohman和Lihini Aluwihare以及NOAA渔业服务局的Dereka Chargualaf和Andrew Thompson共同撰写，并与CCE-LTER项目合作。

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