研究对加州凤尾鱼的繁荣和萧条提出了新的解释

斯克里普斯和美国国家海洋和大气管理局科学家的新研究发现了生态相关性，可以帮助解释加州凤尾鱼种群的繁荣和萧条。如果这些相关性经得起进一步的研究，有一天它们可以帮助加州凤尾鱼渔业的管理并改善保护。

北鳀鱼 (Engraulis mordax) 是加州大部分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。但加利福尼亚州附近凤尾鱼种群的特点之一是繁荣和萧条的循环，可以持续十多年。这些起起伏伏会影响整个海洋生态系统，有时会导致海狮幼崽挨饿，或者导致褐鹈鹕抛弃幼崽。

尽管进行了数十年的科学研究，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) 以及加州环境保护部合作运行的 CalCOFI 研究项目，但究竟是什么推动了这些繁荣和萧条仍然难以捉摸。鱼类和野生动物。该计划对加州海岸上下的海洋生态系统进行调查，是世界上最大、最长的海洋监测计划之一。

这项发表在《自然通讯》上的研究指出了新孵化的凤尾鱼(称为幼虫)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 年鳀鱼幼虫，发现支持幼虫 的食物链长度与鳀鱼种群的繁荣和萧条密切相关。

具体来说，繁荣之前食物链较短，萧条之前食物链较长。幼虫食物链较短，在食物链底部收集太阳能的光合浮游植物和主要以浮游动物为食的幼虫之间，一种动物吃另一种动物的步骤较少。

该研究的主要作者、斯克里普斯大学的副项目科学家拉斯穆斯·斯瓦勒索普(Rasmus Swalethorp)表示，对这种相关性的可能解释之一是，食物链越短，效率越高，并导致更多的能量从食物链的底部到达凤尾鱼幼虫。斯瓦勒索普说，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时发生的能量损失——距离越长，沿途损失的能量就越多，”斯瓦勒索普说。“这就是从食物链的一个层面到下一个层面的过程——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，这可能意味着食物较少，或者相同的食物不含那么多能量。”

因此，较短的食物链可能可以支持更多的凤尾鱼幼虫个体。

Swalethorp 于 2014 年开始进行这篇论文的研究，希望利用 CalCOFI 抽样计划的优势，更好地了解支撑加州当前生态系统中这一关键参与者兴衰的机制。

“海洋是一个非常大的地方，我们以具有代表性的方式对其进行采样的能力非常有限，”斯瓦勒索普说。“CalCOFI 是地球上最全面的海洋生态系统调查，也是我们了解这些更大的生态机制的最佳机会。”

具体来说，研究人员想要测试这样一个想法：在某一年有多少北方鳀鱼在幼虫生命的危险中幸存下来的一个关键决定因素是幼虫参与的食物链的结构。为此，研究人员使用稳定氮同位素分析来确定 CalCOFI 计划在 1960 年至 2005 年间收集的 207 只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，该方法的基本思想是，当一种生物体吃掉另一种生物体时，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，分析并没有揭示谁在吃谁的确切身份，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先于凤尾鱼种群数量激增的一到两年，而较长的幼虫食物链则与接下来一到两年的凤尾鱼数量下降有关。此外，食物链长度的变化在大部分繁荣和萧条阶段持续存在。

至于食物链长度如何以及为何逐年增加或减少，斯瓦勒索普提供了一些可能的解释。

“年轻的凤尾鱼幼虫非常容易挨饿，它们的生存实际上取决于能量到达它们的效率，”斯瓦勒索普说。“如果食物链短而高效，这可能有助于更多幼虫生存，这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，斯瓦勒索普表示，该研究无法解释为什么较长食物链与凤尾鱼半身像相关，反之亦然。斯瓦勒索普表示，无论为什么存在这种相关性，幼虫食物链指数(使用稳定氮同位素每年测量幼虫食物链长度)可能是估计不久的将来凤尾鱼种群趋势的有用工具，但还需要更多研究来探索它的潜力。

斯瓦勒索普还指出，虽然幼虫食物链长度似乎是研究期间的一个重要驱动因素，但还存在其他重要驱动因素，而且它们的相对重要性可能会随着空间和时间的不同而变化。

斯瓦勒索普表示，未来将研究的时间序列延伸到现在将会很有趣，因为当前的分析不包括 2015 年之后的几年，当时加利福尼亚州的凤尾鱼数量再次激增。他还表示，研究小组正在开始探讨复杂的问题，即当食物链拉长时，到底是谁在吃谁，以及是什么触发了食物链底层的这些变化。

除此之外，对这种相关性解释能力的真正检验将是当研究人员尝试将其应用于其他地区和其他鱼类物种时，例如秘鲁鳀鱼(Engraulisringens)——世界上最大的单一渔业。

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