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集团内捕食削弱亚热带湖泊食物网的营养级联效应及其对湖泊生物操纵技术的启示

  集团内捕食(Intraguild predation,简称IGP)是指捕食者之间即存在食物资源的竞争,同时也存在着捕食关系。例如在湖泊生态系统中,鱼、虾等捕食者都能捕食浮游动物,同时某些鱼类也能捕食虾类。集团内捕食作为一种特殊的杂食模块,理论研究认为其会削弱食物网的营养级联效应(Trophic cascade)。因此,在农田生态系统上,集团内捕食相关理论被广泛应用于病虫害的生态防治中(如引入害虫天敌的种类配置),在浅水湖泊生态系统的应用较少。 

  生物操纵是浅水湖泊生态修复的常用措施之一,其理论依据即是食物网的营养级联效应。通过放养鱼食性鱼类,达到控制小型鱼类,刺激大型枝角类浮游动物(Daphnia)生长,抑制浮游植物,控制富营养化的目的。但是亚热带湖泊食物网中杂食者较多,集团内捕食现象普遍,多种捕食者之间的拮抗可能会削弱营养级联效应,这也可能是温暖地区湖泊生物操纵技术应用效果不佳的原因之一。 

  在国家自然科学基金重点项目以及国家重点研发计划项目的资助下,中国科学院南京地理与湖泊研究所刘正文研究员课题组基于我国亚热带湖泊常见的“鱼(虾)-大型枝角类(Daphnia-浮游植物的三营养级食物链,通过中宇宙实验构建了一个集团内捕食模型(图1)。结果表明当黄颡鱼、秀丽白虾单独存在时,会引起一个明显的营养级联效应,即大型枝角类消失,浮游植物生物量剧增;而当鱼虾同时存在时,两者之间存在明显的拮抗作用,即鱼对虾的捕食削弱了营养级联,导致大型枝角类的存活率反而会高于单一捕食者的处理,浮游植物的生物量的增幅较低(图1)。同时,两种捕食者共存条件下,浮游动物对浮游植物的下行控制能力也强于单一捕食者的处理组(图2)。实验结果表明在浅水湖泊的生物操纵工作中,除了要关注营养级生物的数量外,各营养级的多样性也要予以关注,通过捕食者种类和年龄结构的合理配置,达到增强浮游动物牧食压力的效果。 

  相关研究成果发表在湖沼学经典刊物Freshwater Biology。文章第一及通讯作者为何虎助理研究员。文章链接: 

1:实验设计以及各营养级生物的生物量对比 

2:各处理组下行效应指标(浮游动物个体大小、大型种类比例、浮游动物与浮游植物之比,叶绿素aTP之比)的对比