神户大学 当陆生无脊椎动物的供应出现波动(密集)时，鲑鱼之间的竞争就会减少，导致个体鱼类之间几乎没有任何大小差异
在脉冲群中，大多数鲑鱼吃陆生无脊椎动物，减少了对底栖无脊椎动物的捕食压力
这对底栖无脊椎动物的数量和树叶碎屑的分解率产生多米诺效应
实线箭头表示捕食者/猎物的关系，虚线箭头表示种内竞争的强度
箭头的粗细对应于效果的比例
信用:佐藤拓哉 从周围森林落下的昆虫为溪流中的鱼提供季节性食物
神户大学和东京大学的研究人员已经表明，这一时期的延长对河流中的食物网和生态系统功能有着深远的影响
这些研究结果证明，森林季节性的变化也会影响附近河流的生态系统
这一发现凸显了预测气候变化对生态系统影响的重要性
研究小组由神户大学科学研究生院的佐藤拓哉副教授和研究生上田·瑞以及东京大学农业和生命科学研究生院的Takimoto Gaku副教授组成
该结果发表在2021年3月4日的《动物生态学杂志》上
要点 如果陆生昆虫只在河流中短期密集出现，这就减少了鲑鱼之间的食物竞争
结果，所有的鲑鱼都经历了相同的生长，个体之间的大小差异很小
然而，如果同样数量的陆生昆虫在很长一段时间内都可以获得，这就导致了一种等级制度，大型鲑鱼垄断了陆生昆虫的食物供应
结果，只有大鱼长得更大，并且在个体鱼的大小上发现更大的差异
陆生昆虫是否在密集或长时间内可利用，对底栖无脊椎动物数量和叶子分解率有不同的影响
这一结果仅在实验组中观察到，在这些实验组中，大多数底栖无脊椎动物很容易被鱼类食用
这项研究表明，季节性周期的长度对生态系统有多米诺骨牌效应
气候变化正在导致生物的季节性周期发生重大变化
这项研究的结果表明了解和预测生态系统对气候变化的反应的重要性
在脉冲组中，小鱼在一定程度上吃陆地无脊椎动物，然而在长时间组中，小鱼很少能吃这些昆虫
脉冲组消耗的底栖无脊椎动物数量明显低于对照组
然而，小鱼倾向于长期食用大量的底栖无脊椎动物
信用:佐藤拓哉 研究背景 寒冷、清澈的溪流是许多鲑科鱼类的家园，包括红点马谡鲑鱼、樱桃鲑鱼和日本鲑(以下简称“溪鱼”)
这些溪鱼喜欢吃从周围森林掉进河里的陆地无脊椎动物
当水中有许多这种陆栖昆虫时，溪鱼往往不吃生活在河里的底栖无脊椎动物，如片脚类动物和水生昆虫的幼体
这导致了持续大量的底栖无脊椎动物，它们吃落入水中的叶子
因此，这种高种群反过来加快了河流中树叶分解的速度(树叶分解率=河流生态系统功能)
因此，陆生无脊椎动物的存在改变了鱼类的饮食，这对河流食物网和生态系统功能有很大影响(积极的间接影响)
随着树木在春季长出新叶，最终流入河流的陆生无脊椎动物数量会增加，在初夏达到峰值，然后随着树木在秋季落叶而减少
这种季节性模式常见于位于冷温带至温带的溪流
然而，在高纬度和高海拔的森林中，新叶生长和落叶之间的时间较短，而在低纬度和高海拔的森林中，时间较长
因此，尽管一年中河流中的陆地无脊椎动物总数可能相似，但它们很可能在高纬度/高海拔地区的密集时期和低纬度/高海拔地区的长时期存在于水中
研究目标 陆生无脊椎动物供应期的长短对溪流和溪鱼的食物网有什么样的影响？ 本研究调查了不同供应时期对马谡红点鲑的影响，以及对溪流中食物网和生态系统的影响
在脉冲组中，大小个体之间的大小差异很小，但是在延长组中发现了更大范围的大小
图上的虚线表示成熟鲑鱼的平均尺寸
信用:佐藤拓哉 研究方法和发现 室外实验是在京都大学和歌山森林研究站模拟河流生态系统的大型水池中进行的
实验于2016年8月至11月进行，在90天期间，每次实验提供的陆生无脊椎动物(粉虫)的总量和类型完全相同
在脉冲实验组中，在90天实验的中间的30天期间，每天供应浓缩量的粉虫(即
e
从第30天到第60天)，而延长的实验组在90天期间的三分之一时间内被给予稳定的粉虫供应(照片B和C)
也设立了没有给予陆生无脊椎动物的对照组
调查了以下几个方面:鲑科鱼类的胃内容物和身体大小、底栖无脊椎动物的数量和叶片分解率
在脉冲组中，较大的鱼很难垄断黄粉虫的供应，因为每次给的量很大，因此较小的鱼也能吃黄粉虫
实验之后，发现脉冲组中的鱼的大小几乎没有差异，这表明这些条件导致了一个群体，在这个群体中，个体鱼很难控制食物供应
相反，在长期群体中，较大的鱼很容易垄断向下游流动的食物，这意味着竞争激烈的较小的鱼几乎不吃任何黄粉虫
实验后，在延长组中发现鱼的大小有很大变化，这表明这些条件导致了一个大型鱼类很容易垄断食物供应的群体
此外，已达到成熟体型的个体被发现在长期群体中占优势，这也表明了对种群增长的影响
与对照组相比，在大型和小型鱼类均可食用粉虫的脉冲组中，所有鱼类食用的底栖无脊椎动物数量显著减少
另一方面，在大型鱼类垄断了黄粉虫供应的长期群体中，小鱼往往频繁食用底栖无脊椎动物
因此，与对照组相比，延长组中消耗的底栖无脊椎动物数量没有显著减少
底栖无脊椎动物的数量在脉冲组中最高，在脉冲组中，所有鲑鱼消耗的底栖无脊椎动物较少，导致落叶分解最快
另一方面，在小型鱼类吃许多底栖无脊椎动物的延长组中，这些昆虫的数量和叶片分解率没有达到脉冲组的水平
换句话说，陆生无脊椎动物的存在改变了鱼类的摄食习惯，这对底栖无脊椎动物和叶片分解率产生了积极的间接影响，这种影响在脉冲组比在延长组更大
当脊椎动物中很大比例的底栖动物由蠓组成时，在脉冲组和延长组之间观察到这种间接效应的强度的显著对比，蠓是鲑鱼容易食用的
然而，当在鲑鱼胃内容物中很少发现的等足类动物占底栖无脊椎动物的很大比例时，没有观察到这种影响
最后一个发现背后的主要原因被认为是鱼的饮食习惯很难影响底栖无脊椎动物的数量和在这种情况下叶子的分解率
如果存在的大多数底栖无脊椎动物对鱼来说很难食用，那么它们的饮食不可能从陆生改变为底栖无脊椎动物
进一步研究 这项研究提供了初步证据，证明森林昆虫在河流中存在的时间长度对鲑鱼的生长率和大小分布、溪流食物网和生态系统功能有广泛的影响
此外，当有大量底栖无脊椎动物物种可供鲑鱼食用时，对河流生态系统的影响更为明显
这些结果表明，为了了解食物网结构和生态系统功能，研究生物的季节性至关重要，季节性将森林和河流等生态系统联系起来
基于这些研究结果，我们可以看到全球气候变化是如何影响生活在特定生态系统中的生物的季节性的，而这些变化反过来又很可能对周围的生态系统产生显著的连锁反应
调查这些方面，并能够理解和预测气候变化对生态系统行为的多米诺效应是宏观生物学研究中的重要问题
目前，研究人员已经在全日本建立了观察点，从北部的北海道到南部的九州
他们正与当地研究人员合作，对森林和河栖昆虫的季节性消长进行纵向观察
通过广泛的纵向物种观察和户外实验的结合，如本研究中的实验，他们希望加深我们对气候变化如何影响生态系统季节性方面的理解，以期能够预测这些影响
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
