谁吃谁？海洋食物网的新模型更精确地计算捕食者与猎物的关系

海洋食物网非常复杂。到目前为止，研究人员还无法确切了解它们是如何受到气候变化、过度捕捞和其他威胁的影响的。Geesthacht的Helmholtz Zentrum Hereon的科学家现在取得了突破。他们开发了一种新的计算机模型，可以比以往更准确地模拟食物网。这项研究发表在《自然生态与进化》杂志上，为海洋保护领域开辟了新的视角

Hereon的生态系统建模师、该研究的主要作者Ovidio Fernando García-Oliva博士说：“到目前为止，还缺乏能够以可控的努力真实模拟食物网对捕鱼、气候变化和其他影响的反应的计算机模型。”

已经有计算机模型根据“谁吃谁”的原则模拟食物网的复杂相互依赖关系。但它们太不精确了。García-Oliva与Hereon生态系统建模工作组负责人Kai Wirtz教授共同开发了一种新方法

传统模型太不精确了

要了解这种新的计算机模型能做什么，了解以前方法的局限性非常重要。有特定物种和基于大小的模型。前者建立了成百上千种藻类和动物物种之间的个体关系。例如，鲱鱼吃鱼幼虫和小型甲壳类动物，小型甲壳类类动物吃不同的藻类，等等。

“然而，我们的知识对于如此复杂的表示来说仍然太不完整。对于海洋中的许多生物，我们仍然不知道它们吃什么、吃多少或谁吃它们，”Wirtz说

另一方面，基于体型的模型通常只基于一个简单的规则：“捕食者吃的猎物直径比它们自己小五到十倍。”但加西亚-奥利瓦说，这条规则只适用于大约50%的海洋生物。因此，仅仅模拟整个食物网是不够的

研究人员发现了新的猎物策略

来自Geesthacht的科学家们将海洋生物的另外两种关键摄食策略整合到了一个基于体型的模型中。首先：“捕食者会吃掉体型大得多的猎物，而不管它们自己的体型大小。”这包括逆戟鲸，它们攻击体型大得多时的鲸鱼。第二：“捕食者吃的猎物要小得多，其大小范围不随自身大小而变化。”

例如，须鲸，无论年龄、大小或物种，它们都以磷虾为食，或者小型甲壳类动物，它们以死去的动物和藻类的微小颗粒残骸为食。这两种进食模式存在于甲壳类动物、鱼类、水母和海洋哺乳动物中，换句话说，存在于每个物种群中。因此，它们非常适合全面描述食物网

更好地理解海洋作为复杂系统

到目前为止，这两种捕食策略在物种特异性模型中只得到了部分考虑。也就是说，当物种被明确知道会吃较大的物种，如逆戟鲸。García-Oliva和Wirtz首次将这两种策略组合成规则，对其进行形式化和定量化描述，然后将其整合到基于规模的模型中。这使他们能够绘制出海洋中85%至90%的捕食者-猎物关系图

根据Wirtz的说法，这足以将该模型用于未来的模拟，例如，了解海洋栖息地对气候变化的反应。此外，该模型还适用于预测如果海洋栖息地受到保护并且禁止捕鱼，它将如何变化

Wirtz说：“这些发现对于未来海洋保护区的管理非常重要。”。它们帮助研究人员更好地将海岸和海洋理解为复杂的系统，并对其进行数字化建模 More information: Ovidio García-Oliva et al, The complex structure of aquatic food webs emerges from a few assembly rules, Nature Ecology & Evolution (2025). DOI: 10.1038/s41559-025-02647-1

Journal information: Nature Ecology & Evolution