《nature》海洋酸化没有影响珊瑚礁鱼类的行为

研究背景

先前研究报道，珊瑚礁鱼类特别容易受到二氧化碳分压升高的影响，在行为和感觉上出现障碍。部分经典研究中，也展示了显著的差异性和极大的效应值，这也提示二氧化碳分压升高对珊瑚礁鱼类的影响具有良好的可重复性。建立一个关于海洋酸化对鱼类影响的可靠和独立的重复数据库，对于可靠地了解气候变化对海洋生态系统的影响至关重要。

实验设计

2014-2016年，对6个物种超过900只个体开展研究。检测指标包括对捕食者化学信号的感知、活跃情况、行为偏侧性。

图5实验设计

指标1：对捕食者化学信号的感知

先前研究报道：在高二氧化碳水中，鱼倾向于在有捕食者化学信号的水体中。

2014年对4种鱼开展研究，二氧化碳升高对躲避捕食者化学信号无显著影响（图a-d）。2015年对Ap鱼的研究，对照组在有捕食者水体中停留时间39±2%，高二氧化碳组则为54±3%（图e）（但至少没有倾向于停留在有捕食者化学信号的水中）。

图6 多种鱼的研究实验

2016年对3种鱼的年龄阶段早期和晚期开展研究，发现二氧化碳升高对各年龄阶段的鱼躲避捕食者化学信号均无显著影响。

图7 3种鱼的年龄阶段早期和晚期开展研究

而先前报道中，在高二氧化碳影响下，鱼倾向于在有捕食者化学信号的水中；而在本研究中二氧化碳不会产生显著影响。为比较本研究与先前报道的差异，作者使用bootstrap算法对先前文献中的数据进行拟合。发现先前报道的数据存在极大偏差，且提供的方差与实际值相差较大。

图8对照实验模拟结果

实验结论1

2014-2016年，对6种鱼560个体的研究表明，二氧化碳分压升高不会影响鱼对捕食者化学信号的躲避。同时，通过bootstrap算法对先前研究的核验，提示先前研究可能存在缺陷。

指标2：活跃程度

先前研究报道：在本世纪末水平的二氧化碳下，鱼的活跃程度上升90倍

2014-2016年对6种鱼开展研究，二氧化碳升高对6种鱼的活跃程度均无显著影响。

2014年实验中Da鱼的活跃程度上升59-92%，统计分析认为可能与其体长有关（小体型活跃度高）；同年对Ap鱼控制体长的因素后，发现其活跃程度上升50%。在2016年实验中，涉及到的3种鱼（Ap、Da、Dp）体长和二氧化碳分压均无显著影响。

图9 6种鱼开展研究数据

在对Ap鱼和Dp鱼的研究中，发现了活跃程度和体长呈负相关性。但这一发现并未在2016年实验中复现。这可能是因为2014-2015年的实验样本量较小。

图10 Ap鱼和Dp鱼活跃程度和体长呈负相关性

实验结论2

2014-2016年，对6种鱼582个体的研究表明，二氧化碳分压升高不会影响鱼的活跃程度。与先前研究的结论的差异，可能是因为先前研究多使用人工计数的方法，而在本实验中引入了自动追踪软件计数。并且，样本量较小和鱼的个体差异，也是导致结论不同的重要原因。

指标3:行为偏侧性

行为偏侧性反应了大脑功能不对称，对学习、躲避捕食者有重要意义。个体水平的行为偏向性和种群水平的行为偏向性，两者分别独立但不互斥。

图11 行为偏侧性

使用T迷宫对5个物种开展研究。其中仅Pa鱼在高二氧化碳下失去个体水平的行为偏向性（图d），但在7-8天后的再次实验中无显著变化（图e）。Ca鱼在高二氧化碳下出现了轻微的种群水平的行为偏向性（图b）。其余3种鱼前后没有显著影响。

图12 使用T迷宫对5个物种开展研究

先前报道中，在高二氧化碳影响下，鱼的视力会下降。为验证该结论，作者将T迷宫的一侧截短，假设鱼的视力下降，即不产生行为偏向性。然而在实验组和对照组中，Ap鱼都表现出相同的行为偏向性。

图13 视力下降情况下的对照实验

实验结论3

2014-2015年，对5种鱼399个体的研究表明，二氧化碳分压升高不会影响鱼的行为偏向性。

总结

在先前的报道中，本世纪末的海洋二氧化碳分压水平升高，对珊瑚礁鱼类的感觉和行为产生多种干扰。但通过作者对多物种、长时间、多生命阶段的研究，海洋二氧化碳分压升高不会对珊瑚礁鱼类在对捕食者化学信号的躲避、活跃程度、行为偏侧性产生显著影响。与先前研究的差异，可能是由于样本量较少，以及个体差异带来的影响。

在本研究中，作者通过公开原始数据和代码、录制带有实验说明的实验视频、引入自动识别软件等透明客观的研究方法，对先前报道的结论进行重复，并得到了完全相反的结果。作者也呼吁研究者们使用这一系统的研究方法对先前研究进行复现，以实现对科学问题的解决。

来源：nature、海洋与生命