DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37386-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41688506
تاريخ النشر: 2026-02-14
المؤلف: Savannah Ryburn وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الأسماك وعلم الأحياء البحرية
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في عادات التغذية لأسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء (Carcharhinus limbatus) في أرخبيل غالاباغوس، مع التركيز بشكل خاص على الفروقات بين المناطق الشرقية والغربية. افترض الباحثون أنه بسبب التباينات المكانية في العوامل البيئية، ستظهر أسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء في الجزء الشرقي تنوعًا أكبر في الأنواع الفرعية مقارنة بتلك الموجودة في الغرب. لاختبار هذه الفرضية، تم استخدام تحليل الحمض النووي على عينات البراز المجمعة من 107 سمكة قرش عبر 240 كم و14 خليجًا على أربع جزر، مع إطلاق جميع أسماك القرش دون ضرر.
أظهر التحليل أن الأنواع الفرعية الأكثر تحديدًا تضمنت سمكة الموليث ثوبورن (Mugil thoburni) بنسبة حدوث 20.0%، تليها سمكة السارجنت ماجر (Abudefduf spp.) بنسبة 13.4%، وسمكة الدامسيل فيش ذات الذيل الحلقي من غالاباغوس (Stegastes beebei) بنسبة 12.7%، وسمكة القرش المطرقة ذات الحواف المتموجة (Sphyrna lewini) بنسبة 11.7%، وسمكة الدامسيل فيش ذات الذيل الأصفر (Stegastes arcifrons) بنسبة 10.7%. ومن الجدير بالذكر أن أعلى تنوع في الأنواع الفرعية تم ملاحظته في أسماك القرش المجمعة من خلجان سان كريستوبال، مما يشير إلى أن التباينات الجغرافية في توفر الفرائس تؤثر بشكل كبير على التركيب الغذائي لأسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء في غالاباغوس.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية توفر الفرائس واستهلاكها في فهم التفاعلات البيئية وسلوك المستهلك عبر بيئات مختلفة. وتبرز أن أنظمة غذاء المستهلكين تتأثر بعوامل مثل المتطلبات الحرارية، وتوفر الفرائس، ووجود المنافسين والافتراس، مع أمثلة محددة تشمل التغيرات الغذائية لدى البوما والذئاب استجابةً للتغيرات البيئية. يتم تقديم أرخبيل غالاباغوس كمنطقة جغرافية حيوية فريدة، تتميز بأنظمة بيئية بحرية متميزة وتركيبات نوعية تختلف بين مناطقها الغربية الأكثر برودة والشرقية الأكثر دفئًا. تؤثر هذه التنوعات على أنظمة غذاء الأنواع المفترسة، مثل أسد البحر في غالاباغوس، وتبرز أهمية فهم هذه الديناميات لجهود الحفظ.
تناقش هذه الفقرة أيضًا دور حضانات أسماك القرش في توفير موائل حيوية حيوية لأسماك القرش الصغيرة، بما في ذلك أسماك القرش ذات الزعانف السوداء (Carcharhinus limbatus)، التي تتواجد بكثرة في غالاباغوس. وتشير إلى أنه بينما ركزت الدراسات السابقة بشكل أساسي على أنظمة غذاء أسماك القرش الصغيرة باستخدام تحليل محتوى المعدة الشكلي، فإن لهذه الطريقة قيودًا في الدقة التصنيفية. تدعو الورقة إلى استخدام تحليل الحمض النووي للحمض النووي البرازي (fDNA) المجمعة عبر مسحات غير قاتلة كطريقة أكثر دقة وأقل تدخلاً لتحليل النظام الغذائي. تهدف الدراسة إلى تحليل نظام غذاء أسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء عبر 14 خليجًا على أربع جزر في غالاباغوس، مع فرضية أن تنوع النظام الغذائي سيتوافق مع تنوع الأنواع السمكية الأعلى الموجود في الجانب الشرقي من الأرخبيل.
الطرق
تحدد فقرة “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، مع دمج التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. تضمنت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لملاحظة تأثيراتها على النتائج المعنية.
شملت جمع البيانات مقاييس نوعية وكمية، مما يضمن فهمًا شاملاً للظواهر المدروسة. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية قياسية، مع تطبيق تقنيات مثل تحليل الانحدار واختبار الفرضيات لتحديد أهمية النتائج. تم تصميم الطرق بدقة لتقليل التحيز وتعزيز موثوقية النتائج، مما يساهم في صحة استنتاجات البحث بشكل عام.
النتائج
في الدراسة، تم تحليل ما مجموعه 107 مسحات شرجية، مما أسفر عن تحديد 989,789 قراءة من متغيرات تسلسل الأمبليكون (ASVs). وُجد أن متوسط عدد ASVs لكل عينة هو 9,029 مع انحراف معياري قدره ± 1,593. يبرز هذا مجموعة البيانات الكبيرة تنوع ووفرة المجتمعات الميكروبية الموجودة في المسحات الشرجية، مما يوفر أساسًا لمزيد من التحليل لدورها البيئي والوظيفي.
المناقشة
في هذه الدراسة، قمنا بجمع عينات من 107 سمكة قرش صغيرة ذات زعانف سوداء (Carcharhinus limbatus) عبر أربع جزر في غالاباغوس للتحقيق في عاداتها الغذائية باستخدام تحليل الحمض النووي البرازي. تم اصطياد أسماك القرش بشكل أساسي باستخدام شباك الصيد، وشباك السحب، وخطوط الصيد اليدوية، مع التركيز على ضمان الحد الأدنى من الضرر أثناء عملية الاصطياد. كشفت نتائجنا أن نظام غذاء هذه الأسماك يتكون بشكل أساسي من الأسماك (98.8%)، مع كون سمكة الموليث ثوبورن (Mugil thoburni) هي الفرائس الأكثر استهلاكًا. ومن الجدير بالذكر أن تنوع النظام الغذائي اختلف بشكل كبير حسب الموقع، حيث لوحظ تنوع أعلى في الأنواع الفرعية في سان كريستوبال مقارنة بالجزر الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، وجدنا اختلافات في تركيبة النظام الغذائي بين العينات المجمعة خلال أحداث لا نينيا وإل نينيو، مما يشير إلى أن الظروف البيئية تؤثر بشكل كبير على توفر الفرائس.
حدد التحليل 25 نوعًا من الفرائس، مع تحديد 19 منها على مستوى الأنواع، مما يبرز فعالية تحليل الحمض النووي مقارنةً بتحليل محتوى المعدة التقليدي. كما لاحظت الدراسة أن أسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء أظهرت تمايزًا غذائيًا بناءً على الجنس والموقع، مع وجود اختلاف ذو دلالة إحصائية في تركيبة الفرائس بين الذكور والإناث. علاوة على ذلك، أشارت النتائج إلى أن دورة النينيو الجنوبية (ENSO) تؤثر على توفر الفرائس، كما يتضح من انخفاض تنوع النظام الغذائي خلال ظروف إل نينيو. تؤكد هذه الأبحاث على أهمية فهم الديناميات البيئية لأسماك القرش الصغيرة ذات الزعانف السوداء فيما يتعلق بالتغيرات البيئية وتوفر الفرائس، وهو أمر حاسم لجهود الحفظ في أرخبيل غالاباغوس.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-37386-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41688506
Publication Date: 2026-02-14
Author(s): Savannah Ryburn et al.
Primary Topic: Ichthyology and Marine Biology
Overview
In this study, the dietary habits of juvenile blacktip sharks (Carcharhinus limbatus) in the Galapagos Archipelago were investigated, particularly focusing on the differences between eastern and western regions. The researchers hypothesized that due to spatial variations in environmental factors, juvenile blacktip sharks in the eastern part would exhibit greater prey taxa richness compared to those in the west. To test this hypothesis, DNA metabarcoding was employed on fecal samples collected from 107 sharks across 240 km and 14 bays on four islands, with all sharks released unharmed.
The analysis revealed that the most frequently identified prey taxa included Thoburn’s mullet (Mugil thoburni) at 20.0% occurrence, followed by sergeantmajors (Abudefduf spp.) at 13.4%, Galapagos ringtail damselfish (Stegastes beebei) at 12.7%, scalloped hammerhead shark (Sphyrna lewini) at 11.7%, and yellowtail damselfish (Stegastes arcifrons) at 10.7%. Notably, the highest prey taxa richness was observed in sharks sampled from the bays of San Cristobal, suggesting that geographic variations in prey availability significantly influence the dietary composition of juvenile blacktip sharks in the Galapagos.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the significance of prey availability and consumption in understanding ecological interactions and consumer behavior across various environments. It highlights that consumer diets are influenced by factors such as caloric demands, prey availability, and the presence of competitors and predators, with specific examples including the dietary variations of pumas and wolves in response to environmental changes. The Galapagos Archipelago is presented as a unique biogeographical region, characterized by distinct marine ecosystems and species compositions that vary between its cooler western and warmer eastern regions. This diversity affects the diets of predator species, such as the Galapagos sea lion, and underscores the importance of understanding these dynamics for conservation efforts.
The section further discusses the role of shark nurseries in providing critical habitats for juvenile sharks, including blacktip sharks (Carcharhinus limbatus), which are abundant in the Galapagos. It notes that while previous studies have primarily focused on juvenile blacktip diets using morphological stomach content analysis, this method has limitations in taxonomic resolution. The paper advocates for the use of DNA metabarcoding of fecal DNA (fDNA) collected via non-lethal cloacal swabs as a more precise and less invasive method for diet analysis. The study aims to analyze the diet of juvenile blacktip sharks across 14 bays on four islands in the Galapagos, hypothesizing that dietary richness will correlate with the higher fish species richness found on the eastern side of the archipelago.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved both qualitative and quantitative measures, ensuring a comprehensive understanding of the phenomena under study. The analysis was performed using standard statistical software, applying techniques such as regression analysis and hypothesis testing to determine the significance of the results. The methods were rigorously designed to minimize bias and enhance the reliability of the findings, thereby contributing to the overall validity of the research conclusions.
Results
In the study, a total of 107 cloacal swabs were analyzed, resulting in the identification of 989,789 reads of amplicon sequence variants (ASVs). The average count of ASVs per sample was found to be 9,029 with a standard deviation of ± 1,593. This substantial dataset highlights the diversity and abundance of microbial communities present in the cloacal swabs, providing a foundation for further analysis of their ecological and functional roles.
Discussion
In this study, we sampled 107 juvenile blacktip sharks (Carcharhinus limbatus) across four islands in the Galapagos to investigate their dietary habits using fecal DNA metabarcoding. The sharks were primarily captured using gillnets, seine nets, and handlines, with a focus on ensuring minimal harm during the capture process. Our findings revealed that the diet of these sharks was predominantly composed of fish (98.8%), with Thoburn’s mullet (Mugil thoburni) being the most frequently consumed prey. Notably, dietary richness varied significantly by location, with higher prey taxa richness observed in San Cristobal compared to other islands. Additionally, we found differences in diet composition between samples collected during La Niña and El Niño events, suggesting that environmental conditions significantly influence prey availability.
The analysis identified 25 prey taxa, with 19 identified to the species level, highlighting the effectiveness of metabarcoding over traditional morphological stomach content analysis. The study also noted that juvenile blacktip sharks exhibited dietary differentiation based on sex and location, with a statistically significant difference in prey composition between males and females. Furthermore, the results indicated that the El Niño Southern Oscillation (ENSO) cycle affects the availability of prey, as evidenced by lower dietary richness during El Niño conditions. This research underscores the importance of understanding the ecological dynamics of juvenile blacktip sharks in relation to environmental changes and prey availability, which is crucial for conservation efforts in the Galapagos Archipelago.