MultiNet助力南海冷泉鱼类营养生态位研究

近期，中国水产科学研究院南海水产研究所科研团队借助MultiNet浮游生物多联采样网，在南海冷泉区及邻近对照区实现了从表层至750 m深度的浮游动物精准分层采样，结合稳定同位素分析，第一次系统揭示了冷泉环境下深海鱼类营养生态位的垂直分化模式与摄食适应策略。

研究背景

深海冷泉是海底甲烷、硫化氢等烃类流体渗漏形成的化能合成生态系统，它不仅支撑着非常高的生物量与物种多样性，更被誉为深海的“生命绿洲"。冷泉区通过厌氧甲烷氧化（AOM）固定碳源，为缺乏光合作用的深水层提供了额外能量，从而形成复杂而独特的食物网。南海西沙海槽分布着大片冷泉区，解析此处鱼类摄食适应与营养分层规律，可补充南海冷泉食物网基础数据，对揭示深海多样性维持机制、评估冷泉生态价值有重要科研意义。

但相关研究长期受采样手段制约：传统单网一次仅能采集单个水层样本，若要覆盖75-750 m水深梯度，需多次拖网，易产生时空采样偏差，无法同步匹配各水深鱼类与对应饵料，严重影响稳定同位素、营养生态位等高精度定量分析，难以厘清冷泉与水深对鱼类摄食策略的调控作用。

德国HYDRO-BIOS公司的MultiNet浮游生物多联采样网解决了该难题，其单次下放即可分层采集多层水体浮游动物、小型底栖饵料，实现多水深同步取样，规避分次采样造成的数据误差。

研究过程

研究团队于2023年8月搭载“南锋"号调查船，同步开展西沙海槽冷泉区（110°29′E，16°43′N）、无冷泉对照区（110°58′E，17°43′N）对比调查。核心采样设备选用孔径200 μm的MultiNet浮游生物多联采样网（图1），设置75 m、400 m、500 m、600 m、750 m五个水层采集浮游动物饵料；同步使用中层拖网采集鱼类样本。

全部生物样品经60℃恒温烘干、研磨制粉后，利用稳定同位素质谱仪测定δ¹³C、δ¹⁵N数值；依托MultiNet分层饵料数据，结合MixSIAR贝叶斯混合模型、标准椭圆面积SEAc等指标，定量解析各水层鱼类群落的营养生态位宽度、重叠程度与各类食物碳源的贡献占比。

图1 德国HYDRO-BIOS公司MultiNet浮游生物多联采样网

实验结果

1. 冷泉区δ¹³C随水深呈反常上升趋势

对照区鱼类同位素符合大洋常规规律：δ¹³C随水深递减、δ¹⁵N随水深递增；而冷泉区鱼类δ¹³C数值随深度逐步升高，750 m水层显著高于浅层（图2）。该现象证明冷泉化能合成产物为深水生物提供富¹³C碳源，可改变大洋传统同位素垂直分布特征，凸显冷泉在深海碳循环中的特殊作用。

图2 冷泉区与对照区不同深度鱼类的δ¹³C和δ¹⁵N值箱线图

2. 两类生境鱼类营养生态位呈现相反的垂直变化规律

冷泉600 m水层碳、氮同位素跨度最大，群落营养多样性峰值，食物网结构最为复杂（图 3）。冷泉群落SEAc随水深持续增大，750 m达到最大值；对照区群落生态位宽度随水深不断收缩。

对比两区共有鱼种可见：同一物种在冷泉区的SEAc普遍小于对照区（图4）。冷泉饵料资源丰富，鱼类依靠摄食专一化降低种间竞争；对照区饵料匮乏，鱼类只能拓宽摄食范围，契合生态位变异假说，体现冷泉能够平衡群落资源多样性与物种摄食专一性。

图3 各水层鱼类群落营养结构指标（CR、NR、CD、SEAc等）的柱状对比图

图4 冷泉与对照区共有鱼种标准椭圆面积（SEAc）对比图

3. 生态位重叠揭示中层鱼类垂直迁移存在深度阈值

冷泉区75 m与400 m水层鱼类营养生态位高度重叠，重叠面积分别占两层椭圆总面积的 80.47%、60.04%，说明浅中层鱼类共享饵料、昼夜垂直迁移活动频繁；750 m深水鱼类与75 m 浅层几乎无生态位重叠，且水深越深群落营养分化越明显。据此提出科学假说：水深超过临界阈值后，中层鱼类会减弱甚至改变原有垂直迁移模式，以此适应深层不良环境。

图5 冷泉区（A）、对照区（B）不同水层鱼类营养生态位椭圆二维分布图

图6 冷泉区（A）、对照区（B）不同水深生态位重叠比例热图

4. 鱼类摄食偏好随水深由浮游型向肉食型逐步转变

碳源定量结果显示（图7）：冷泉区浮游动物对鱼类营养贡献从75 m的62%下降至750 m的36%；虾类贡献相对稳定；头足类贡献从8%上升至41%。随水深增加，鱼类摄食策略从以浮游动物为主转向捕食虾、头足类等肉食类型。冷泉丰富的底栖无脊椎动物拓展了深水鱼类饵料来源，有效缓解种间食物竞争。

图7 冷泉区（A）、对照区（B）各水层食物碳源贡献比例堆叠柱状图

研究结论

本研究第一次揭示了南海冷泉区鱼类营养垂直分异规律：（1）冷泉化能合成产物为深海鱼类提供富¹³C碳源，重塑深海食物网同位素基础；（2）群落生态位随深度扩大，共有种则通过专一化摄食实现资源优化利用；（3）营养重叠数据支持深层垂直迁移减弱的假说；（4）摄食策略由浮游动物向头足类等肉食性转变。

MultiNet在此次研究中展现出优良的分层采样性能——从表层至750 m一次性完成5个水层的精准采集，确保了食物网基线数据的深度一致性，为揭示冷泉区营养生态位的精细梯度变化提供了不可替代的技术支撑。作为海洋浮游生物连续分层采样利器，MultiNet正持续助力我国深海生态与渔业资源研究迈向新高度。

参考文献

1.Xie, H., Wang, T., Li, C., et al. Trophic adaptation strategies of deep-sea fish in cold seep environments. Water Biology and Security, 2025, doi:10.1016/j.watbs.2025.100440.