河口食物网中食物来源吸收的纬度模式及食物链长度

《Marine Environmental Research》：Latitudinal patterns of food source assimilation and food-chain length in estuarine food webs

本研究通过稳定同位素分析揭示沿西南大西洋海岸不同纬度港湾食物链长度（FCL）与环境因子的关系。结果显示FCL随纬度升高而增加，与叶绿素a浓度负相关，主要初级生产者从热带红树林向亚热带藻类及温带盐沼植物转变。纬度梯度是影响FCL的核心因素，其规律与初级生产者分布一致，对预测气候变化下的生态服务损失具有重要参考价值。

　　

B. Possamai | M.C. Claudino | A.L.M. Pessanha | T. Giarrizzo | L.E. Moraes | A.S. Clistenes | G. Goyenola | G.M. Figueiredo | A.M. Garcia

巴西南里奥格兰德州里奥格兰德联邦大学

摘要

许多假说描述了食物网的复杂性，特别是“生产力”和“生态系统规模”假说，这两种假说都认为这些因素与食物链长度呈正相关，从而增加了食物网的复杂性。我们的目标是确定影响食物链长度（FCL）的主要环境因素，以及在南大西洋沿岸（0° - 34°S）的河口生态群落中初级生产者的相对贡献。我们使用稳定同位素分析（δ¹³C, δ¹⁵N）来计算鱼类在八个河口生态群落中的营养级（TP；使用R语言中的tRophicPosition包）、FCL和初级生产者的吸收量（使用SIMMR包）。通过广义线性模型（GLM）评估了环境变量（叶绿素-a、河口面积等）与FCL和初级生产者吸收量之间的关系。FCL随着叶绿素-a的增加而减少，随着纬度的增加而增加。在热带河口中，红树林是支持该生态群落的主要来源；在亚热带纬度地区，这一来源转变为大型藻类和附生生物；而在类似温带的河口中，又转变为盐沼和海草。浮游植物的吸收量随纬度的增加而增加，而红树林的吸收量则减少。总体而言，纬度因素在描述FCL方面比叶绿素-a或生态系统规模更具影响力。支持每种食物链的主要碳源证实了从热带到温带地区初级生产者的预期分布和丰度。气候变化正在迅速加剧自然现象的强度，了解生态系统属性和功能的过去和当前模式对于预测生物多样性和生态系统服务的损失以及采取预防灾害的措施至关重要。

章节摘录

引言

揭示能量流动的驱动因素（例如自下而上、自上而下）以及整个生态系统的生产力对于理解生物多样性热点和生态系统功能的重要性至关重要（Marchese 2015, Bernhardt et al. 2017, Chiapella et al. 2023）。生产力、栖息地连通性、资源补贴、生物多样性以及其他环境变量（例如水文循环、纬度变化、富营养化）强烈影响营养关系，这些因素的变化也会影响...

研究区域和海岸系统描述

选择了位于巴西和乌拉圭0°S至34°S之间的八个河口，涵盖了热带（0° - 23°）、亚热带（23° - 33°）和温带（> 33°）地区。这些河口分布在不同类型的海岸系统中，具有不同的水文地貌特征，如海岸平原和三角洲河口、海岸泻湖和海湾（Kjerfve 1994, Day et al. 2012）（表1；图1、2）。

稳定同位素值的纬度变化

在西南大西洋沿岸的八个河口中，共分析了1,706个初级生产者样本（456个）和1,250条鱼类的样本（表S1）。初级生产者的碳（δ¹³C）和氮（δ¹⁵N）同位素比值的平均值为-22.0（范围-32.1至-8.7），鱼类的平均值为-17.9（范围-27.4至-9.8）和11.2（范围2.6至22.6）（图3）。鱼类群落的同位素变异范围与初级生产者的变异范围一致。

讨论

在这里，我们展示了南大西洋河口消费者中食物链结构和初级生产者吸收量的纬度模式。我们成功验证了我们的假设，但发现了一些相反的结果。食物链与浮游植物生物量（即叶绿素-a）的关系呈现出相反的模式，这反驳了我们的假设，即浮游植物生物量与FCL直接相关。此外，河口面积与FCL无关，这也不支持我们的假设...

结论

在本研究中评估的所有变量中，纬度是某些生态系统属性的重要驱动因素。尽管我们的线性模型没有支持我们的假设，但FCL确实有随纬度增加的趋势。虽然我们认为选择八个不同纬度的河口是一个很好的研究方法，但样本量和变量的数量可能限制了分析发现趋势的能力。与我们的假设相反，FCL随着纬度的增加而减少...

作者贡献声明

G.M. Figueiredo：写作 – 审稿与编辑、资源管理、数据整理、概念构建。 A.M. Garcia：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督、资源管理、项目规划、方法论设计、研究实施、资金获取、数据分析、概念构建。 AS Clistenes：写作 – 审稿与编辑、资源管理、概念构建。 G. Goyenola：写作 – 审稿与编辑、资源管理、数据整理、概念构建。 Bianca Possamai：

未引用的参考文献

ANTAQ - 巴西国家水运局，2026；Ciotti等人，2010；CERH-PA，2004；González-Bergonzoni等人，2016；Harrison等人，2018；IBGE - 巴西地理统计局，2025；INE - 巴西国家统计研究所，2025a；INE - 巴西国家统计研究所，2025b；Rodríguez-Gallego等人，2017；Santos等人，2021；Seeliger和Kjerfve，2013；Valentin等人，1999。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

作者确认支持本研究结果的数据可以在文章及其补充材料中找到。

资金声明

本研究部分由国家科学技术发展委员会（CNPq）通过SISBIOTA网络（Rede Peixes Zonas Costeiras，A??o Transversal/FAPs 47/2010，项目编号563202/2010-6）以及长期生态研究（PELD - Pesquisas Ecológicas de Longa Dura??o，地点8 - Patos Lagoon河口及其邻近海域）资助。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Alexandre Miranda Garcia表示获得了国家科学技术发展委员会的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢所有在各个地点协助进行野外工作的团队成员。同时感谢CNPq（巴西国家科学技术发展委员会）通过SISBIOTA项目（项目编号563202/2010-6）和长期生态研究（PELD - Pesquisas Ecológicas de Longa Dura??o，地点8 - Patos Lagoon河口及其邻近海域）对这项研究的资助。GG感谢Sistema Nacional de Investigadores（SNI，ANII，乌拉圭）和PEDECIBA的支持。