研究發現生物操縱需注意捕食者“內戰”

在湖泊生態系統中，魚、蝦等捕食者都能捕食浮游動物，同時某些魚類也能捕食蝦類，這種現象稱為集團內捕食，指捕食者之間即存在食物資源的競爭，又存在著捕食關系。

集團內捕食作為一種特殊的雜食模塊，已有的理論研究認為其會削弱食物網的營養級聯效應。因此，在農田生態系統上，集團內捕食相關理論被廣泛應用于蟲害的生態防治中，如引入害蟲天敵的種類配置，目前在淺水湖泊生態治理的應用還較少。

近日，中國科學院南京地理與湖泊研究所（以下簡稱南京地湖所）研究員劉正文課題組基于我國亞熱帶湖泊常見的“魚（蝦）—大型枝角類（Daphnia）—浮游植物”的三營養級食物鏈，通過湖泊水生生物構建了一個集團內捕食模型，探討在利用生物操縱技術治理湖泊富營養化的生態修復工程中，集團內捕食的影響。相關研究成果發表于《淡水生物學》（Freshwater Biology）。

“Daphnia又稱‘溞’，成體長約1～2毫米，屬于大型的枝角類浮游動物。”論文作者、南京地湖所助理研究員何虎告訴《中國科學報》，溞是淡水湖泊里常見的一種浮游動物，對浮游植物具有較強的牧食能力，因此對控制水體富營養化有重要作用，也是經典生物操縱技術的核心。

他進一步解釋道，生物操縱是淺水湖泊生態修復的常用措施之一，其理論依據即是食物網的營養級聯效應。即通過放養魚食性魚類，達到控制小型魚類，刺激溞生長，達到抑制浮游植物，控制富營養化為目的。

然而，亞熱帶湖泊食物網中雜食者較多，集團內捕食現象普遍，多種捕食者之間的拮抗可能會削弱營養級聯效應，這也可能是亞熱帶湖泊生物操縱技術應用效果不佳的原因之一。

為此，何虎利用24個500升的塑料桶，設計了一個的中尺度的模擬實驗。研究人員根據自然湖泊的生態環境，在實驗桶內添加了等量的魚、蝦、浮游動物、浮游植物、水草等水生生物，研究魚蝦“內戰”對溞和藻類生長的影響。

在實驗設計和進展過程中，何虎等人也遇到一些困難，比如實驗魚（蝦）的選擇。“我們需要先在燒杯里觀察看魚吃不吃蝦，魚蝦吃不吃浮游植物，這前后花了半年左右時間。”他還提及，實驗在進行到6～7月時候，隨著氣溫升高，放置在室外桶內的魚蝦特別容易死亡，外面還可能有蛇、蟲、青蛙等鉆進桶內，打破原來的食物鏈，解決方法就是每天觀察，必要時蓋上蓋子。

實驗的結果表明，當黃顙魚、秀麗白蝦單獨存在時，會引起一個明顯的營養級聯效應，即大型枝角類消失，浮游植物生物量劇增；而當魚蝦同時存在時，兩者之間存在明顯的拮抗作用，即魚對蝦的捕食削弱了營養級聯，導致大型枝角類的存活率反而會高于單一捕食者的處理，浮游植物的生物量的增幅較低。

談及實驗的意義，何虎表示，在淺水湖泊的生物操縱工作中，除了要關注營養級生物的數量外，各營養級的多樣性也要予以關注，通過捕食者種類和年齡結構的合理配置，達到增強浮游動物牧食壓力的效果。