轮虫对多重捕食者的反捕食形态响应研究

Although almost all prey organisms live in communities with many predators in the wild and are exposed to a multitude of predation threat, previous studies on predator induced defensive response of prey have mainly focused on only one predator species or have considered different predators only one at a time. However, to our knowledge, few studies have investigated how prey respond to simultaneously multiple predators. Given that our recent study shows that Keratella cochlearis reduce spines and bodies when exposed to larval roach (Rutilus rutilus) kairomone, whereas many rotifers develop longer spines and bodies when exposed to small-sized predators such as Asplanchna. However, our knowledge on the morphological responses of rotifer to simultaneously multiple predators is scarce. Therefore, in the current project, our aims are to understand: 1) whether the induced morphological response of rotifers to larval fish (reduce spine and body length) is a common response? 2) How are simultaneously multiple-predators affecting the inducible morphological defenses in rotifer prey? This project will significantly improve our understanding of the predator-prey interactions in aquatic ecosystems.

在自然生态系统中，绝大多数猎物都面临多重捕食者的捕食威胁，而目前大多数研究主要关注猎物对单一捕食者的防御策略，很少有研究关注猎物如何响应多重捕食者。我们的前期研究发现拟鲤(Rutilus rutilus)幼鱼的信息素可以诱导轮虫的身体和棘刺变短，而小型捕食者（如晶囊轮虫）的信息素可以诱导多种轮虫的身体和棘刺变长。但是当轮虫同时暴露于多重捕食者释放的信息素时，它们的形态响应形式仍不得而知。因此，本项目拟以淡水轮虫为研究对象，采用实验生态学方法，明确轮虫对脊椎动物幼鱼的形态防御反应（减小棘刺和身体的长度）是否具有普适性；探明轮虫同时应对多重捕食者的反捕食形态防御策略。本研究的开展对认识捕食者-猎物相互作用关系有着非常重要的意义。

捕食者-被捕食者相互作用对调节浮游生物群落结构有非常重要的作用。捕食作用不仅影响被捕食者种群动态，还可改变其进化过程。单巢纲的部分轮虫在捕食者或其诱导物质存在时，可展现出形态、行为及生活史等特征的改变响应。而目前大多数研究主要关注猎物对单一捕食者的防御策略，很少有研究关注猎物如何响应多重捕食者，而在自然界中，绝大多数猎物都面临多重捕食者的捕食威胁，我们对轮虫会采取何种防御策略应对多重捕食者所知甚少。另外，目前的研究多集中在轮虫形态及相关的响应，而对轮虫行为和生活史方面的变化研究较少。.本项目主要以萼花臂尾轮虫为模式生物，采用实验生态学方法，研究了轮虫捕食者脊椎动物仔鱼以及晶囊轮虫的形态防御反应，探明了萼花臂尾轮虫同时应对晶囊轮虫和仔鱼的反捕食形态防御和生活史响应特征。我们的研究表明萼花臂尾轮虫通过缩小体型，并且减少和缩短侧后棘刺等形态防御响应以应对仔鱼，并且这些形态防御响应随着仔稚鱼信息素浓度的浓度增加呈现先增加后稳定的变化趋势。进一步我们发现，当单独暴露于小体型捕食者晶囊轮虫时，能够诱导轮虫产生体型变小，并增加后侧棘刺长度的形态响应，当单独暴露于捕食者仔稚鱼时，能够诱导轮虫产生体型缩小，棘刺变短和不产生后侧棘刺的形态防御响应；当同时暴露于多重捕食者（晶囊轮虫和仔稚鱼）时，则能够诱导轮虫在体型缩小的同时，增加后侧棘刺长度，也就是当同时应对两种捕食者时，轮虫可产生趋中、但对二者同时响应的形态防御。我们还发现晶囊轮虫能诱导萼花臂尾轮虫产生漂浮行为防御响应。.就生活史方面而言，萼花臂轮虫会通过减少后代的数量以及产更大的后代来应对晶囊轮虫捕食者；而通过增加单位时间内产生后代的数量（缩短产幼体间隔）应对仔鱼；仔鱼和晶囊轮虫都降低了萼花臂尾轮虫的寿命。我们的研究成果完善了我们对猎物应对多重捕食者的防御响应，这对认识捕食者-猎物相互作用关系有着非常重要的意义。