海洋污损生物是指生长在船底、码头、管道、网箱和人工设施上的动物、植物和微生物的总称。生物污损可以定义为污损生物在各类人造构筑物设施上附着聚集，并且对人类的生产活动产生不利影响的现象^[1]。相关研究统计，全世界记录的污损生物有4000余种，主要包括大型藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘等^[2]。中国作为世界上最大的海产品出口国，海水网箱养殖已经成为我国重要的经济支柱之一，而生物污损防控是海水网箱养殖的一大难点^[3]。根据防除原理，目前污损生物防治方法主要分为物理防治法、化学防治法和生物防治法这3种^[4]，其中，物理防治法较为传统、使用范围受限，无法做到提前预防；化学防治法对环境以及环境中存在的生物都存在影响；生物防治法包括生物涂料法和生态防治法，现有研究中生物涂料法仍停留在实验室阶段，实际运用困难，利用食物链下行效应对污损生物进行控制是目前海洋污损生态防除领域的研究热点之一^[5]。例如丁平真^[6]利用长鳍篮子鱼(Siganus canaliculatus)杂食性偏植食性喜食浒苔的特性，对绿潮藻浒苔进行防治，将其作为清除绿潮的工具种。利用食物链下行效应探究出的新型生态防治法正在成为一种新的污损防治途径。

东山湾地处台湾海峡西侧，生物资源量丰富，群落结构复杂多样，是我国东南沿海重要的渔业生产基地^[7-11], 1999—2012年间东山湾海水养殖面积扩大了10倍^[12]。统计数据显示，2019年东山湾浅海、网箱、滩涂、池塘养殖面积达7377 hm²，其中，鱼类、贝类、藻类和池塘养殖面积分别约为172 hm²、4912 hm²、1200 hm²和1093 hm^{2 [13]}。鱼类养殖主要为网箱养殖，主要养殖品种为斜带髭鲷、真鲷、鲈以及石斑鱼等，养殖产量为1.2× 10⁴ t。但是，东山湾海水养殖在发展过程中，海洋生物污损问题逐渐凸显，是亟须解决的难题^[14]。现有研究发现，东山湾污损生物种类丰富，附着强度大，种类组成主要为近岸暖水种，主要包括多毛类、甲壳类、软体动物、藻类、海鞘类等，群落组成与厦门湾、三沙湾相近，与泉州湾、汕头湾有一定差异^[15-16]。其中，主要污损生物海鞘附着期从5月开始，6月为东山湾海鞘附着的高峰期，附着时间可持续至11月，夏季为海鞘主要附着季节^[17] ；藤壶的附着高峰期为4—10月，夏季附着强度最高^[18]。东山湾污损生物的附着周期主要都集中在夏季，与网箱中养殖对象具有相似的生活习性，两者之间具有竞争关系，进而严重影响养殖种类品质，增加养殖成本，降低养殖产量。此外，网衣上大量污损生物的附着会导致网衣网孔减小，甚至堵塞，阻碍网箱整体的水体交换^[19-21]。

目前，鱼类的食性研究方法主要包括镜检分析法、稳定同位素示踪法以及高通量测序法^[22-23]。对污损生物有摄食行为的鱼类，其摄食方式主要为研磨和刮食，使用镜检分析法通常无法辨认出其食物组成，而稳定同位素示踪法^[24]无法直接确定摄食关系，且当饵料生物种类过多或其稳定同位素比值较为接近时，准确率也会降低。高通量测序法^[25-26]具有数据通量大、灵敏度高的优势，能够捕获频次低的DNA序列并且可将食物分类精确到种级别分类单元，准确度高。高通量测序法能够解决镜检分析法中的物种鉴定问题，并且得到的食物谱比稳定同位素法覆盖更加全面，准确性更高。目前已有少量研究利用高通量测序技术检测到鱼类胃含物中含有污损生物，例如：林先智等^[27]在大亚湾金钱鱼(Scatophagus argus)仔稚鱼的胃含物中检出海鞘等，孙鹏等^[28]在象山港黑鲷(Acanthopagrus schlegelii)的胃含物中检出海鞘、牡蛎、石莼等。

本研究选取了长鳍篮子鱼、黄鳍棘鲷(Sparus latus)、平鲷(Rhabdosargus sarba)和双棘三刺鲀(Triacanthus biaculeatus)等4种东山湾代表性鱼类，利用18S rDNA的V4区域通用引物，运用Illumina Miseq高通量测序技术方法对比分析4种鱼类的饵料食物组成差异，以期为后续利用食物链下行效应开展污损生物的生物防治选定目标鱼种。

2023年7月份在福建东山湾海域采集了鱼类样品，共收集了长鳍篮子鱼、黄鳍棘鲷、平鲷及双棘三刺鲀等4种区域代表性鱼类。每种鱼取6尾用于食性分析，为确保样品新鲜程度以及胃含物不会进一步分解，采集后立即进行生物学指标(体长、体重、肠胃重、净重、摄食强度)测量，同时解剖取得胃含物置于干冰中保存。4种实验鱼类的生物学信息如表1所示。

表1

表1 　东山湾四种鱼类样品基础生物学信息 Tab. 1 　Biological information of four fish species collected from Dongshan Bay 种类species 全长/mm total length 体长/mm body length 体重/g body weigh 净重/g somatic body weight 肠胃重/g intestinal weight 摄食等级feeding level 长鳍篮子鱼 Siganus canaliculatus 161±30 136±25 66.83±33.34 58.12±28.41 4.50±2.56 3 黄鳍棘鲷Sparus latus 230±13 196±4 227.09±20.42 213.29±23.31 11.36±2.53 3 平鲷Rhabdosargus sarba 116±8 97±6 28.09±5.67 26.79±5.48 0.71±0.23 3 双棘三刺鲀 Triacanthus biaculeatus 154±3 129±4 44.32±1.23 36.84±0.98 1.02±0.22 1

表1 　东山湾四种鱼类样品基础生物学信息 Tab. 1 　Biological information of four fish species collected from Dongshan Bay

用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit试剂盒提取DNA，下一步使用扩增片段380 bp的通用引物TAR-euk454FWD1-TAReukREV3 (TAReuk454FWD1: 5′-CCAGCASXCYGCGGTAATTCC-3′; TAReukREV3: 5′-ACTT TCGTTCTTGA-3′)对18S rDNA V4区域进行扩增。扩增在20 μL体系中进行：4 μL 5×FastPfu缓冲液，2 μL 2.5 mmol/L dNTPs, 5 μmol/L的正反引物各0.8 μL, 0.4 μL FastPfu聚合酶，10 ng DNA模板。PCR程序为：95 ℃预变性3 min; 95 ℃变性20 s, 55 ℃退火20 s, 72 ℃延伸30 s，进行5个循环；最后72 ℃下延伸5 min。

PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测后，在Illumina HiSeq测序平台进行测序，得到的下机数据经过拆分、去引物序列、E Reads拼接、Tags质量及长度过滤和截取以及去嵌合体后获得最终的有效数据，然后基于有效数据进行OUT聚类分析。选取代表性的OTUs序列，用RDP Classifier V2.2方法与Sliva数据库进行物种系统进化注释分析。当OTUs序列在Silva数据库中不能匹配相应的门类信息时，将该序列在NCBI中进行Blast分析，进一步确定OTUs的分类信息。

使用Excel制作4种代表性鱼类的稀释性曲线。通过Excel统计分析OTUs在纲分类水平下的相对丰度，同时选取OTUs相对丰度较高的种类，使用BLAST (basic local alignment search tool)与GenBank数据库进行比对，探究相近的物种信息。选取隶属于污损生物的OTUs序列，并运用MEGA 11软件构建系统发育树，根据各污损生物的OTUs相对丰度分析4种鱼对东山湾海域污损生物的摄食差异。

基于纲分类水平下，4种代表性鱼类的胃含物的食物组成成分如图1所示。其中，长鳍篮子鱼胃中食物组成主要隶属于硬骨鱼纲(Osteichthyes)、绿藻纲(Chlorophyceae)、线虫纲(Nematoda)以及海鞘纲(Ascidiacea)，占其总食物来源的63.76%。黄鳍棘鲷的食物来源主要为硬骨鱼纲和绿藻纲，这两大主要类群的相对丰度之和占据黄鳍棘鲷食物组成的81.73%。平鲷的食物组成主要为硬骨鱼纲、线虫纲(Nematoda)以及绿藻纲，这3类群占其总食物量的95.52%。双棘三刺鲀食物组成主要为硬骨鱼纲，其相对丰度在99.5%以上。

图1

图1 　四种鱼类食物组成 Fig. 1 　The food composition of four fish species

综上所述，双棘三刺鲀为典型的肉食性鱼类，而长鳍篮子鱼、黄鳍棘鲷和平鲷则表现出杂食性特征。其中，黄鳍棘鲷的食性以植物性食物为主，而平鲷则更偏向于肉食性。通过胃含物分析，发现长鳍篮子鱼食物成分中包含了硅藻纲(Bacillariophyceae)、绿藻纲、双壳纲、海鞘纲、寻常海绵纲(Demospongiae)及珊瑚纲(Anthozoa)中的若干污损生物类群。

上述检测结果表明，双棘三刺鲀对污损生物没有摄食行为，因此不作为主要分析对象。其余3种鱼类食物组成中属于污损生物的种类如图2所示。物种比对结果显示：三者均摄食硅藻、海绵纲的美人海绵(Halichondria attenuata)、绿藻纲的石莼(Ulva flexuosa)。珊瑚虫纲的美丽固边海葵(Exaiptasia pallida)亦属于污损生物，3种鱼中只有长鳍篮子鱼对其有摄食行为。长鳍篮子鱼和平鲷对纹藤壶(Amphibalanus sp.)有一定摄食行为，二者摄食量不大。

图2

图2 　18S rDNA基因的高通量分析三种鱼类胃含物中污损生物种类组成右侧表格中数字表示摄食相对丰度. Fig. 2 　Composition of fouling organisms in stomach contents of three fish species based on high throughput sequencing analysis of 18S rDNA geneFigures in the right table indicute prey relative abundance.

此外，研究结果显示，长鳍篮子鱼、黄鳍棘鲷和平鲷在摄食污损生物方面表现出明显差异。三者在海鞘纲的摄食种类均较为丰富，尤其是长鳍篮子鱼，其摄食的污损生物主要集中在海鞘纲内。相比之下，黄鳍棘鲷和平鲷对海鞘纲物种的摄食相对丰度均未超过1%。

由图2可见，3种鱼类在摄食污损生物时主要选择了海鞘。然而，不同鱼类对各类海鞘的摄食量存在差异。长鳍篮子鱼、黄鳍棘鲷和平鲷的胃含物中均含有大洋纵列海鞘(Symplegma rubra)、绿鳃纵列海鞘(S. viride)、皱瘤海鞘(Styela plicata)以及红贺海鞘(Herdmania momus)。其中，长鳍篮子鱼胃含物中大洋纵列海鞘和绿鳃纵列海鞘的相对丰度高于黄鳍棘鲷和平鲷，而黄鳍棘鲷对皱瘤海鞘以及红贺海鞘的摄食量高于长鳍篮子鱼和平鲷的摄食量。此外，菊海鞘(Botrylloides niger)和史氏菊海鞘(Botryllus schlosseri)只在长鳍篮子鱼和平鲷的胃含物中检测到。值得注意的是，在所有分析的鱼类中，只有长鳍篮子鱼的胃含物中检测到了特定的海鞘纲物种，包括日本胶海鞘(Perophora japonica)、次口海鞘、史氏菊海鞘(Phallusia mammillata)、乳突皮海鞘(Molgula manhattensis)和硬突小齐海鞘(Microcosmus exasperatus)。这一发现表明，长鳍篮子鱼在摄食海鞘物种方面表现出独特的选择性。

研究结果显示长鳍篮子鱼对海鞘的摄食情况强于其他3种鱼类。因此，针对长鳍篮子鱼进行了追加采样，根据体型大小分为两种：大规格(180±2) mm和小规格(120±2) mm。并对两种规格的长鳍篮子鱼胃含物的食物组成再次测序分析，流程与上述测序流程一致。

测序结果如图3所示，东山海域不同规格的长鳍篮子鱼对海鞘的摄食量存在差异。两种规格的长鳍篮子鱼的食物组成中，海鞘总相对丰度在大规格的长鳍篮子鱼胃含物中占比为15.79%，在小规格的长鳍篮子鱼胃含物中占比为8.47%。摄食海鞘的总量上，大规格的长鳍篮子鱼高于小规格。在食物组成上，就大洋纵列海鞘、绿鳃纵列海鞘、菊海鞘、乳突皮海鞘以及菊海鞘的相对丰度，大规格长鳍篮子鱼都高于同种小规格。而日本胶海鞘以及史氏菊海鞘的相对丰度则是小规格高于大规格；在摄食海鞘的种类上，规格不同的篮子鱼也有所区别。小规格长鳍篮子鱼的食物组成中并没有检测出次口海鞘和硬突小齐海鞘，而大规格含有这两个种类的海鞘。

图3

图3 　小规格(A)和大规格(B)长鳍篮子鱼对海鞘的摄食情况 Fig. 3 　Species composition of Ascidiacea in stomach contents of small (A) and large (B) Siganus canaliculatus samples

基于高通量测序的分析结果，双棘三刺鲀对肉食性来源的食物摄食丰度较高，主要摄食硬骨鱼纲的物种。张新艳等^[29]基于Ecopath模型对厦门湾的整个生态系统进行分析，发现厦门湾鲀科属于第Ⅲ营养级，其食物组成主要为海鲇科、鳀科、鲱科和舌鳎科；崔钰莹等^[30]使用DNA技术和耳石形态鉴定分析热带东太平洋中上层食物网结构，发现海域中刺鲀科的食物组成主要为硬骨鱼纲，上述成果与高通量测序结果一致。Lin等^[31]所编著的《东山湾及其邻近海域常见游泳动物》中提到平鲷、黄鳍棘鲷以及长鳍篮子鱼食性杂，喜摄食藻类、虾类、有机碎屑等。朱文涛等^[32]利用稳定同位素的方法对大亚湾珊瑚礁生态系统的食物网结构进行分析，发现珊瑚礁中的平鲷、黄鳍棘鲷以及长鳍篮子鱼在大亚湾珊瑚礁生态系统中营养级处于2.7~3.0之间，以食物网中鱼类、双壳类、腹足类、藻类等为食。以上研究成果与实验检测出的3种鱼类的食物组成结构相一致。黄鳍棘鲷从仔鱼向成鱼发育的过程中，其对饵料食物的选择发生变化，从动物性饵料变为以植物性饵料为主，摄食绿藻等藻类的行为逐渐增加。因此，在其食物组成上，藻类占有一定比例。平鲷下颌具门齿和多排臼齿，利于摄取礁岩上的附着物，以及嚼碎螺类和蚌类等肉食性来源的食物。同时平鲷食道短粗，胃分化明显，幽门部等部位分界明显，属于肉食性鱼类的特征。

4种鱼类在摄食污损生物方面表现出显著差异。其中，双棘三刺鲀并未摄食污损生物，而平鲷和黄鳍棘鲷的摄食量极少。相较之下，长鳍篮子鱼对污损生物表现出较高的摄食偏好，其食物组成中污损生物主要成分包括硅藻、石莼、海鞘、藤壶和海绵等。而且东山湾海域污损生物种类主要有硅藻、石莼、藤壶、海鞘等，以近岸暖水种为主。由此可见，长鳍篮子鱼的食物组成中出现的污损生物种类与东山湾海域优势污损生物种类一致。

因此，在东山岛海域采集的代表性鱼类中，长鳍篮子鱼在防控污损生物方面具有更强的潜力。它更适合在东山湾网箱养殖中担任“清道夫”的角色，有助于清理网箱上的污损生物。现有研究初步证实，篮子鱼在控制藻类生长方面具有较好的潜力。例如，冯广朋等^[33]在研究海水网箱养殖长鳍篮子鱼的摄食与生长特性的实验中，发现长鳍篮子鱼喜欢摄食养殖网箱上附着的藻类，控制整体养殖环境中藻类的繁殖增长。崔兆进等^[34]、郑志勇等^[35]以及王浩等^[36]利用篮子鱼喜食藻类的习性，将篮子鱼放于海水刺参养殖池塘中混养，发现篮子鱼对海水池塘的丝藻控制能够起到良好作用，大大提高了刺参养殖的经济效益。赵博强等^[37]通过实验发现点篮子鱼对长石莼有较强的喜好程度并且摄食积极，具有对辽东湾核电厂冷源取水海域进行海藻生态防治的潜力。长鳍篮子鱼隶属于鲈形目、刺尾鱼亚目、篮子鱼科，主要分布于我国东海和南海，属于暖水性近海鱼，喜结群，常栖息于水体中下层。而且篮子鱼的生长过程与水温有着密切联系，吕旭宁等^[38]研究显示篮子鱼在水温为24 ℃时，日均增长量达到最高；当平均水温降到17 ℃时，日均增长量降到最低，且篮子鱼在水温较高时对网衣附着的污损生物的摄食量更高，防控效果更好。而东山湾主要污损生物，如海鞘、藤壶等附着高峰期均集中在夏季，夏季水温较高，与长鳍篮子鱼高水温下生长效率更高以及对污损生物的防控效果更好相互吻合。因此，选择长鳍篮子鱼在东山湾进行污损生物防控具有一定的理论依据和较高的防控潜力。结合东山湾主要污损生物的附着生长周期，可以推测水温高的夏季为最佳防控“窗口期”，此时在养殖网箱中投放一定数量的长鳍篮子鱼将能实现最佳防控效果。

摄食总量的差异与其个体差异相关，个体大小是鱼类种群营养生态位分化的重要驱动因子^[39]。随着体长的增加，长鳍篮子鱼在饵料选择上逐渐转向更高营养级的生物。小个体的长鳍篮子鱼主要依赖于此海域的藻类作为植物性食物来源。然而，随着个体的逐渐发育，藻类不再能够满足其生长需求，长鳍篮子鱼开始摄食此海域中更高级的饵料生物，如海鞘纲物种。因此，在大个体的长鳍篮子鱼中，海鞘的相对丰度显著高于小个体。六丝钝尾虾虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema)^[40]、双带鲹(Elagatis bipinnulata)^[41]、大头狗母鱼(Trachinocephalus myops)^[42-43]、小眼绿鳍鱼(Chelidonichthys spinosus)^[44]等也都有随生长转向更高级饵料生物摄食的倾向。随着鱼类的发育和体长增加，其捕食能力也得到增强，能够摄食的饵料生物种类和个体大小也随之发生变化。这种现象是鱼类生长繁殖过程中的一种适应性变化^[45-46]，通常，体长较大的鱼类更倾向于摄食更高级的饵料生物^[47]。同时体长的差异对于其鱼类群落功能群也是一个重要影响因素，不同体长的同种鱼可以规划成不同功能群^[48]。魏秀锦等^[49]将小黄鱼分为幼鱼和成鱼来研究渤海鱼类的功能群组成，分别将它们归为浮游动物食性功能群和虾/鱼食性功能群。由此可见，详细研究不同体长的长鳍篮子鱼对海鞘的摄食变化是非常重要的。长鳍篮子鱼在不同的发育阶段有着不一样的营养需求，随其生长发育，增强了对海鞘的摄食，这种行为既能够满足不同生长发育阶段对整体生长发育的营养需求，又可以缓解它们对饵料资源的竞争。

不同种类的海鞘摄食量差异与海鞘自身形态结构以及不同规格的鱼的摄食选择相关，鱼的个体越长，活力越强，口器发育越完全，臼齿可更轻易地将食物压碎^[50]。污损性海鞘的研究中显示，次口海鞘、硬突小齐海鞘、皱瘤海鞘外表被囊较硬，乳突皮海鞘个体较大^[51-52]，小个体篮子鱼口小，口器未发育完全，摄食这几种海鞘困难。而史氏菊海鞘以及日本胶海鞘被囊软，更适合小个体摄食。另外，纵列海鞘呈片状附着，其小个体以及被囊的软硬程度都能比其他几种海鞘更适合长鳍篮子鱼的摄食。

通过对东山岛海域采集的4种鱼类食物组成进行18S rDNA基因的高通量分析，发现它们的食物组成存在显著差异。双棘三刺鲀主要以肉食性食物为主，其食物来源以硬骨鱼纲为主。相较之下，黄鳍棘鲷、平鲷和长鳍篮子鱼的食物谱更为广泛，表现出杂食性，摄食对象不仅包括硬骨鱼纲，还涵盖线虫纲、绿藻纲、硅藻纲和海鞘纲等。其中，长鳍篮子鱼的食物组成中海鞘纲的相对丰度明显高于其他3种鱼类。此外，不同规格的长鳍篮子鱼在摄食海鞘的总量上存在差异，体型越大的个体摄食量越大。不同规格的长鳍篮子鱼在摄食海鞘的种类和摄食量上也存在一定的差异。上述结果为未来在东山湾开展生物防治提供了参考，特别是在海水网箱养殖中，通过生物混养的方式清理网箱附着的污损生物时，关于选择混养鱼类种类及其规格的决策具有重要指导意义。