环境比地理隔离更重要？全球海洋脊椎动物的营养结构趋同

在传统观念里，不同海洋区域的生物群落会因为地理隔离而形成独特的物种组合，当然，自然界这一现象确实普遍存在，但最近的一项研究，颠覆了我们这一传统认知，研究认为，尽管物种演化历史不同，但在相似的环境中，也会发展成为相同的营养结构。

环境决定摄食策略？

经典生物地理学认为，物种分布主要由地理屏障和历史扩散事件决定，由于海洋阻隔，不同区域的生物会沿着各自独立的进化路线发展，形成独特的物种组合。然而，最新的研究提出了不同的看法，认为环境条件可能比地理隔离更能决定海洋营养结构，到底吃什么，怎么吃的问题。

为了回答这个问题，研究团队分析了全球5569种海洋脊椎动物，包括包括5108种鱼类、332种海鸟、122种海洋哺乳动物和7种海洋爬行动物，收集了这些动物的分布范围和食性信息，建立了一个庞大的数据库。

研究首次根据动物的食性将它们分类，比如，有些主要吃海底的无脊椎动物，有些专门吃浮游生物，还有些是”杂食性”的，通过这种方法，将5569个物种分成了11个营养级。然后，将全球海洋划分成超过66万个5.5公里见方的小格子，记录每个格子里不同营养级的物种组成，通过复杂的统计分析方法，他们发现全球海洋可以归纳为6种主要的营养群落。

为了验证环境的决定性影像，研究者做了两件事，用随机森林模型分析环境影响，发现温度、深度和硝酸盐浓度是营养群落的最佳预测因子；然后用谱系对比测试，对比了相同营养群落中物种的演化背景，在暖温带沿海，81%的群落对由不同演化支的物种组成，但它们的营养结构却惊人相似，表明尽管物种演化历史不同，但在相似的环境中，也会发展成为相同的营养结构。

研究发现，温度是影响营养群落的最主要因素。在低于1.8°C的环境中，只要少量极地群落能存活；而在中等温度环境中，浮游生物食性和底层捕食者增多；在热带海域环境中，食性高度分化。

沿海群落的营养复杂性显著高于开放海域，这种差异可能源于沿海区域更高的初级生产力和更丰富的栖息地类型。

这项研究挑战了传统观点，证明环境在海洋中的作用可能比地理隔离更重要。如果未来北极海冰消失，水温上升，当前的极地群落可能会被温带群落取代，即使没有新物种迁入，原有物种的食性也会逐渐调整。

这一发现对海洋生态保护具有重要意义，随着气候变化重塑海洋环境，这这套理论或许能帮助我们预测未来。

图：使用无监督k-modes聚类对海洋脊椎动物中的11个营养级进行表征🔽

名称根据主要资源及其常见分布区域（底栖、近海或远洋）分配。括号内显示了属于每个营养级的物种数量。饼图显示了每个营养级的资源消耗情况：碎屑（Det）、底栖甲壳类动物（BCr）、刺胞动物（CN）、棘皮动物（EC）、海绵和被囊动物（ST）、软体动物（M）、蠕虫（W）、其他底栖无脊椎动物（oBI）、底栖藻类和杂草（BAW）、浮游植物（Phy）、浮游甲壳类动物（PCr）、水母和水螅（JH）、其他浮游无脊椎动物（oPI）、鱼类（F）和非鱼类脊椎动物（nFV）。

❓思考题：研究发现，全球海洋脊椎动物的营养结构主要受什么因素影响？

A.物种的演化历史
B.温度、深度和生产力
C.海洋洋流的走向
D.月球的引力作用

参考文献：Trophic convergence of marine vertebrate communities worldwide. https://doi.org/10.1073/pnas.2403754122