稳定同位素技术在鲨鱼摄食和洄游行为研究中的应用

随着稳定同位素分析技术的不断成熟,其在生态学领域中的应用也增长迅速,并成为动物摄食生态学的重要研究工具.鲨鱼因其在生物系统进化过程中的独特地位和海洋生态系统中的重要作用已成为海洋食物网研究的重点,然而国内针对鲨鱼摄食习性和洄游行为等方面的研究仍处于起步阶段.本文在总结了国内外鲨鱼稳定同位素分析组织样品选取和样品预处理方法的基础上,系统归纳了稳定同位素技术在鲨鱼摄食生态学,尤其在其摄食和洄游行为研究领域中的应用,着重分析稳定同位素技术在鲨鱼稳定同位素判别值和更新速率、食性分析、营养级评估、洄游路径分析和生态位分布等核心问题上的应用现状和发展前景,以期为国内学者开展鲨鱼类基础生物、生态学研究提供有益参考.     

秘鲁外海茎柔鱼摄食洄游的稳定同位素研究

茎柔鱼是具有高度洄游性的中上层头足类,是生态系统中的关键物种,也是我国远洋渔业重要捕捞对象之一.了解掌握茎柔鱼摄食及洄游信息有助于对其资源进行更合理利用.头足类内壳是一良好的信息载体,其生长发育具有不可逆性且生长贯穿整个生活史过程,包含了头足类生活史过程中的全部信息.本研究通过对秘鲁外海茎柔鱼耳石日龄进行鉴定,建立其内壳叶轴生长方程,根据该生长方程对内壳叶轴进行连续切割,测定其碳、氮稳定同位素比值,并初步分析了其在生长发育过程中的食性转换和洄游习性.结果表明: 茎柔鱼个体在出生180 d后开始洄游活动,且营养层次存在下降趋势.证明了内壳连续取样分析茎柔鱼个体摄食习性和栖息地变化的可行性.     

水域生态学中生物稳定同位素样品采集、处理与保存

稳定同位素分析技术由于能够刻画复杂的食物网结构并追踪食物网中的能量流而成为水域生态学研究中的重要手段。但是当水生生物样品采集、处理和保存过程中存在不确定性时, 营养关系分析中的同位素结果可能会产生误导性解释。文章采用数据模拟分析和文献总结的方法, 研究了水域生态系统中样品采集、处理和保存对于稳定同位素的影响, 概括性地建议了水域生态系统中适合应用稳定同位素分析技术开展生态学研究的样品采集、处理和保存的注意事项。但今后仍需进一步评估样品采集、处理和保存对稳定同位素比值的影响效果, 确定化学动力学在水生生物样品采集、处理和保存中的作用, 以进一步完善水生生物样品的采集、处理和保存稳定同位素生态学研究规范。     

东太平洋中部中上层鲨鱼群落营养生态位分化

鲨鱼在大洋生态系统中占据着重要的生态地位,其作为顶级捕食者,通过下行效应直接影响生态系统的稳定.稳定同位素技术是目前研究摄食生态学强有力的手段之一,可利用碳氮稳定同位素在食物网中的特性分别指示鲨鱼的食物来源和营养级.本研究选取8种130尾采集自东太平洋中部的中上层鲨鱼,应用稳定同位素绘制其种群生态位图谱,比较不同种群间的生态地位及资源分配方式上的差异.结果表明:不同鲨鱼种群碳、氮稳定同位素比值存在显著差异;8种鲨鱼在东太平洋生态系统中的营养级为4.3~5.4,大青鲨、尖吻鲭鲨与其他6种鲨鱼存在摄食隔离,表现出独特的营养生态地位.这些结果充分证明大洋性中上层鲨鱼并非生态系统的冗余种,其营养生态位的独特性不会被其他捕食者简单地替代和弥补.     

脂类抽提对北太平洋柔鱼肌肉碳、氮稳定同位素测定结果的影响

稳定同位素技术可深层次地分析头足类的摄食习性和栖息地等方面的重要信息.稳定同位素分析多选取动物肌肉为研究组织,然而,肌肉中的脂类含量会影响对其稳定同位素信息的准确解析.北太平洋柔鱼是重要的大洋经济性头足类,在海洋生态系统中具有重要的生态地位.本研究选取了53尾北太平洋柔鱼,通过分析脂类抽提对胴体肌肉稳定同位素比值的影响,探讨脂类物质对稳定同位素比值的干扰机制,对比不同碳稳定同位素比值校正模型的适用性,并提出适用于北太平洋柔鱼胴体肌肉δ¹³-C校正模型.结果表明： 北太平洋柔鱼肌肉的脂类抽提会引起稳定同位素测定结果的显著变化,δ¹³-C和δ¹⁵-N分别平均升高0.71‰和0.47‰,在分析组织碳稳定同位素比值时,脂类抽提在样品预处理过程中十分必要,其能消除脂类对样品稳定同位素分析的干扰,从而更加准确地分析研究对象食性与栖息地的变化.在单独进行氮稳定同位素比值分析时,则不需要进行脂类抽提.     

基于稳定同位素的湿地食物源判定和食物网构建研究进展

湿地生物营养动力学是湿地生态系统结构和功能评价研究的基础.碳、氮稳定同位素作为识别营养关系的方法,已在湿地生态系统食物来源、组成和食物链传递研究中得到广泛运用.本文系统综述了稳定同位素食物贡献度计算模型和营养级确定的基本方法和理论;讨论了动物营养分馏值和基线的选择依据;概括了湿地生态系统典型食物源及其稳定同位素变化特征;总结了草食、杂食和肉食等不同营养级动物的食物来源.指出了稳定同位素在湿地食物源溯源和食物网研究中的不足;基于国内外研究现状和发展趋势及需求,展望了未来同位素技术在湿地食物网生态学研究中的运用前景和研究重点,提出需要加强稳定同位素营养分馏和基线的影响因素、样品处理和保存方式研究以及胃含物、分子标记物和多元素同位素结合分析.     

稳定同位素技术在水域生态系统研究中的应用

稳定同位素作为一种天然的示踪物,应用十分广泛,其在水域生态学中的应用也日益受到重视。生物同位素组成总是与其食物同位素组成相一致,能随食物的改变而相应地发生改变,是生物生存状况的理想指示物,为水域生态系统食物网结构与功能、物质流与能量流的研究提供了有力的技术支撑。在综评稳定同位素技术原理与方法的基础上,较为详细地对其应用于水域生态研究的理论基础与进展进行了总结。该方法的应用以水域中生产者同位素组成差异为前提,主要涉及确定食物来源、食物的贡献比例、营养级的确定、食物网结构的构建及鱼类等水生生物的洄游及迁移路线等方面,这些研究对了解生态系统的动态变化与外界环境对其影响具有重要意义。并对我国此类研究的前景和存在问题进行了探讨。     

海洋生态系统稳定同位素基线的选取

稳定同位素技术在海洋食物网研究中得到了广泛的应用,但在分析海洋生物食性和营养级时,需要选择某种生物或物质的稳定同位素值作为基线.本文综述了河口和海湾、浅海、大洋及深海4类典型海洋生态系统稳定同位素基线的选取,分析了影响稳定同位素基线选择的因素,以及特定化合物稳定同位素在消除基线时空异质性中的潜在价值,并对目前存在的问题以及今后的研究方向进行了展望,以期为国内学者进一步深入开展海洋生态系统的稳定同位素生态学研究提供有益参考.     

稳定同位素技术在土壤跳虫研究上的应用

稳定同位素技术的发展和应用是20世纪90年代生态学研究方法最重要的进步之一.许多生态学过程都伴随着同位素比率的变化,根据这些变化可以追踪生态系统的物质循环和能量流动.近年来,许多学者把稳定同位素技术引入到土壤生态学,主要用于研究土壤碳循环和土壤生物之间的营养关系,在很大程度上提升了对地下生态系统的理解.跳虫作为土壤动物群落的重要组分,它的食性和营养位置一直存在着许多不确定性.稳定同位素技术的应用,为确定跳虫的食物来源、营养位置和营养关系提供了一个强大的工具.本文综述了稳定同位素技术在跳虫食性和营养级研究上的应用,并指出了不足之处以及今后的发展方向.     

稳定同位素分析在鸟类生态学中的应用

稳定同位素作为一种自然标记物是研究鸟类生态学的重要工具之一,与传统研究方法相比其呈现的信息更为真实全面,是一种日趋成熟的鸟类生态学研究方法。近几年该方法在鸟类迁徙生态学、取食生态学等方面取得较大成就,展现出传统研究方法无可比拟的优越性。但目前该方法在我国鸟类生态学上的应用较少,基于此,从迁徙、取食等方面分别阐述稳定同位素在鸟类生态学上的应用,以促进我国鸟类生态学的快速发展和推动稳定同位素生态学与其它学科的交叉融合。