利用入侵物种生态行为预测银鲤扩散模式：声学遥测技术在伊利诺伊河的比较研究

《Animal Biotelemetry》：Evaluating the use of an established invasive species to predict the movement of an encroaching invader

　　本研究针对如何预测银鲤(Hypophthalmichthys molitrix)在未入侵水域的扩散行为这一管理难题，通过声学遥测技术同步比较了已广泛分布的入侵物种鲤鱼(Cyprinus carpio)与银鲤在伊利诺伊河上游的运动概率、运动速率、栖息地选择及过坝行为。研究发现两种鱼类在春季运动时机上对水文信号响应相似，但银鲤表现出更强的长距离迁移能力，核心活动范围更大，且过坝方式存在差异（鲤鱼倾向船闸而银鲤偏好闸门）。该研究为入侵物种管理提供了时空预测框架，表明需针对不同物种生态特性制定差异化管控策略。

　　

随着全球水生生态系统面临日益严重的入侵物种威胁，如何预测潜在入侵者的行为模式成为生态管理的关键挑战。银鲤作为北美水域最具破坏力的入侵鱼类之一，正持续向未受侵染的五大湖等水域逼近。尽管现有的鲤鱼已在整个大陆的水域中广泛分布，但银鲤是否会在新环境中表现出类似的行为特征仍属未知。这种认知缺口使得管理者难以提前部署有效的拦截措施和监测资源。

传统上，科学家常通过已建立种群的入侵物种特征来预测新入侵者的行为，但这种方法存在局限——入侵者在新的生态环境中可能表现出截然不同的行为模式，甚至出现生态位增强现象。为此，Catalano等人在《Animal Biotelemetry》发表的研究创新性地提出：将广泛分布的入侵物种鲤鱼作为代理物种，通过对比其与银鲤的生态行为特征，为预测后者的扩散模式提供新思路。

研究团队选择伊利诺伊河上游作为天然实验室，这里不仅同时存在两种入侵鱼类种群，更是银鲤向芝加哥航道(CAWS)和五大湖扩散的前沿阵地。通过为期两年（2019-2021年）的野外追踪，科学家们采用声学遥测技术结合固定接收器阵列与主动追踪方法，首次实现了对两种鱼类运动行为的同步量化比较。

关键技术方法包括：（1）在星岩池(SRP)和上皮奥里亚池(UPP)布设25个固定声学接收器构建监测网络；（2）对159尾鱼类（71尾银鲤/88尾鲤鱼）植入V16型声学发射器；（3）月度主动追踪确定微栖息地利用；（4）利用核密度估计法计算50%核心活动区与99%家园范围；（5）混合效应模型分析环境因子（水温、流量变化）对运动行为的影响。

家园范围分析

符合分析条件的12尾鲤鱼和8尾银鲤数据显示，鲤鱼50%核心活动范围（均值1519 km²）显著大于银鲤（1097 km²），但银鲤的99%家园范围（7728 km²）反超鲤鱼（6768 km²）。这表明鲤鱼日常活动更集中，而银鲤具备更强的扩散潜力。

运动与过坝行为

每周运动概率分析显示，约84%的个体保持静止状态。但运动模式存在显著差异：鲤鱼运动速率多低于15公里/周，而银鲤平均移动距离达30公里/周。环境响应方面，两种鱼类运动概率均与周平均流量正相关，但运动速率驱动因子不同——鲤鱼速率随水温升高而增加，银鲤则与流量变化正相关但受高流量抑制。

最大月度移动范围监测进一步证实银鲤的强扩散能力，其上下游移动距离远超鲤鱼。过坝行为监测发现，虽然两种鱼类在5-6月均频繁通过星岩闸坝(SRLD)，但鲤鱼主要经船闸上行（75%），而银鲤偏好闸门通道（上行100%）。这种差异对屏障设计具有重要启示。

栖息地利用

通过7次主动追踪获得的132次定位数据显示，银鲤在所有季节均显著选择背流水域和侧河道，而鲤鱼仅2019年夏季表现出与银鲤相似的侧河道偏好。2019年秋季鲤鱼额外选择主河道，2020年夏季两种鱼类栖息地选择模式完全分离，表明年际环境变异对代理物种预测可靠性产生干扰。

研究结论指出，鲤鱼作为银鲤行为预测代理的有效性存在明显局限：虽然两种鱼类在运动时机和过坝时间上存在重叠，但运动规模、栖息地忠诚度及驱动机制均存在本质差异。这种差异可能源于食性分化（底栖摄食vs滤食浮游生物）及其与栖息地资源分布的互作。管理者可借鉴鲤鱼运动时间模式预测银鲤集中移动期，但需认识到银鲤更强的扩散能力要求更广泛的防控范围。

该研究首次通过多物种遥测比较验证了入侵物种代理预测法的适用边界，为后续研究提供了方法论框架。作者建议未来可选取生态位更相近的本地物种（如滤食性大口牛胭鱼）作为代理对象，并强调多物种遥测技术在水生态系统管理中的广阔应用前景。这一成果不仅为北美水域入侵鱼类管控提供直接依据，更为全球入侵生态学预测研究树立了跨物种行为比较的新范式。