应用碳、氮稳定同位素研究稻田多个物种共存的食物网结构和营养级关系

稳定碳、氮同位素比值分析技术是研究生态系统中物质循环与能量流动的有效技术。δ13C值常用来分析消费者食物来源,δ15N值常用来确定生物在食物网中的营养位置。应用稳定同位素技术分析了稻-鱼(R-F)和稻-鱼-鸭(R-F-D)两种稻作方式下,稻田多个物种共存的食物网结构和营养级关系。结果表明,R-F中SOM的δ13C值为(-27.7±0.3)‰,与R-F-D(-27.4±0.4)‰,相差不大;R-F中POM的1δ3C值为(-27.4±0.8)‰,低于稻鱼鸭共生田(-26.7±0.5)‰;δ15N值计算发现R-F内浮游动物的营养级位置在2.24±0.16,鱼的营养级位置在3.07±0.26,均高于其在R-F-D内的营养级。在R-F-D内,由于鸭的引入,和R-F相比,鱼的营养级降低为2.63±0.13。     

应用稳定同位素技术构建胶州湾食物网的连续营养谱

根据2011年春季和秋季在胶州湾进行的渔业资源综合调查,应用稳定同位素示踪技术,分析了胶州湾主要渔业生物的碳、氮稳定同位素比值(δ13C,δ15N),并计算其营养级,进而构建胶州湾食物网的连续营养谱。分析的生物种类包括浮游植物、浮游动物、大型无脊椎动物和鱼类,其生物量之和占总渔获量的95%。结果表明,胶州湾食物网的δ13C值范围是-25.63‰—-17.16‰,跨度为8.47‰,平均值为(-19.42±1.80)‰;δ15N值范围是4.15‰—14.11‰,跨度为9.96‰,平均值为(11.98±1.77)‰。胶州湾食物网中的主要生物种类可以划分为4个营养组群,即初级生产者、初级消费者、次级消费者以及顶级捕食者。δ15N值分析显示,胶州湾主要生物种类的营养级范围是1.10—4.03。与文献中基于胃含物分析计算的营养级相比较,37个种类中有29种的营养级分析结果基本一致(在0.5个营养级的误差范围之内)。因此,氮稳定同位素法是一种研究水生生态系统食物网营养位置的有效方法。其中,有8种鱼类的营养级与历史文献相比有所下降,分析方法的不同可能是原因之一,此外,这些鱼种摄食饵料生物营养级的下降也是导致其营养级降低的另一个主要原因。根据营养级计算的结果,构建了胶州湾食物网的连续营养谱,胶州湾食物网中,绝大多数生物种类都属于初级和中级肉食性种类。     

夏季若尔盖高寒湿地水生生物群落食物网结构特征

为了解若尔盖高寒湿地夏季水生生物群落食物网结构及营养关系特征,应用稳定同位素技术分析了若尔盖湿地 3个不同区域(ZS1、ZS2和ZS3)水生生物群落碳、氮稳定同位素比值,并计算了13C-15N同位素生态位中的6个营养结构量化指标。结果显示:外源性营养源陆生植物13C、15N值分别为-28.23- -26.07,-1.20-5.98; 内源性营养源颗粒有机物 (POM:主要成分为藻类)和水生植物13C、15N值分别为-26.39- -21.17、-25.37- -24.15,3.68-6.61、3.50-4.01; 其中POM样品13C、15N组成存在明显的区域性差异(P0.05,P0.001)。食物网营养结构分析显示若尔盖湿地外源性碳源输入(优势陆生植物)对于维持该水域生态系统结构稳定有着十分重要的作用。若尔盖湿地水域食物网营养级介于2-3,暗示了其生态系统结构的相对脆弱性。同位素量化指标标记发现若尔盖湿地水生动物群落生态结构存在明显的空间异质性,可能与若尔盖湿地发达的畜牧产业相关。     

大宁河下游主要鱼类营养结构的时空变化

为了解大宁河下游主要鱼类食物网营养结构的时空变化特征,应用稳定同位素技术分析了大宁河下游巫山和大昌2个采样点在不同水位时期鱼类的碳、氮稳定同位素比值,并计算了δ13C-δ15N同位素生态位中的6个营养结构的量化指标。结果表明,不同水域的颗粒有机物(POM)的δ13C值随与河口距离而减小,δ15N值与河口距离无显著相关性。同种鱼类的δ13C值均无显著性差异;除了5月,巫山站点与大昌站点同种鱼类的δ15N值无显著性差异外,其他不同站点、不同水位时期同种鱼类的δ15N值均存在显著性差异。对同种鱼类组成的鱼类群落同位素量化指标比较发现,巫山站点10月鱼类群落的营养多样性指标及营养位置高于5月群落;大昌站点,不同水位时期的各指标变化趋势与巫山站相反。出现这种变化的原因可能是由于目前大宁河静水水域存在丰富的饵料导致。各鱼类群落营养结构的时空变化并未显示出处明显的规律性,可能与采样时间、鱼类种类的选择和样本量的大小有关。基于各种同位素值量化的生态指标应用于大宁河水域的鱼类食物网结构变化特征的研究,能为大宁河渔业生态调控措施以及渔业生态系统重建与修复提供理论依据。     

川东南小型水库营养结构特征的稳定C、N同位素分析

为了解我国水库生态系统营养结构特征, 研究应用稳定同位素技术分析了四川省东南部的典型小型水库松林水库中不同水生生物碳、氮稳定性同位素比值。基于Bayesian混合模型(SIAR)分析了不同消费者基础碳来源, 并计算了δ13C–δ15N同位素生态位中6个营养结构量化指标。结果表明: 调查期间松林水库处于富营养化状态; 初级生产者POM(主要成分为浮游藻类)、固着藻类、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides和水蓼Polygonum hydropiper的δ13C值范围为–29.20‰—18.81‰, δ15N值范围为4.01‰—12.73‰; 其中POM和固着藻类是多数消费者的主要碳源; 松林水库食物网营养级长度为3级, 以杂食性鱼类为优势类群并存在营养冗余现象, 暗示了该生态系统鱼类群落结构的相对稳定性; 入侵物种福寿螺Pomacea lineata、罗非鱼Oreochromis spp.与土著物种铜锈环棱螺Bellamya aeruginosa、鲫Carassius auratus等之间存在明显的同位素生态位重叠现象。建议加强水生生物资源管理, 减少外来物种入侵对当地土著物种的保护具有重要意义。     

应用碳氮稳定同位素技术研究江豚(Neophocaena asiaeorientalis ssp. sunameri)食性

稳定同位素技术已广泛地用于分析生态系统中食物网的食物来源和营养级关系,但在海洋哺乳动物食性方面应用较少。通过分析2012年4—6月在辽东湾沿岸海域搁浅而死亡的江豚样本和同时期(6月)取自辽东湾海域主要渔获物的碳氮稳定同位素比值,研究了江豚(Neophocaena asiaeorientalis ssp.sunameri)及其可能摄食饵料的碳氮稳定同位素组成。结果表明:江豚δ13C值为(-18.4±0.3)‰,δ15N值为(13.8±0.4)‰。28种可能生物饵料的δ13C值的范围为-19.5‰—-17.0‰,δ~(15)N值的范围为11.4‰—14.0‰。江豚的营养级为4.5,高于传统胃含物分析法的研究结果。28种测试生物的营养级位于3.8—4.6之间。江豚的食物来源主要以鱼类为主,对食物种类的喜食顺序为中上层鱼类中下层鱼类底层鱼类头足类虾类蟹类,其平均贡献率分别为43.9%、18.2%、13.1%、10.0%、8.8%、6.0%。江豚碳氮稳定同位素比值与体长无明显的线性关系,碳营养源较为稳定,氮营养源复杂多变。     

冶金区节肢动物碳、氮稳定同位素组成及营养级关系

通过测定辽宁省葫芦岛锌厂不同生境植物和主要消费者的碳、氮稳定同位素比值,研究冶金区不同消费者碳、氮稳定同位素组成及不同消费者之间的关系.结果表明:节肢动物δ13C、δ15N值的变化范围分别为-12.61‰～-29.63‰、1.73‰～9.94‰,变化幅度较大.研究区植物以C3植物居多,导致不同群落生境动物δ13C值较低;螳螂、蜘蛛δ15N比值高于其他动物;通过营养级模型计算可知不同消费者之间的关系,蝗虫、蚱蜢等草食性动物形成第二营养级,即初级消费者;第三营养级包括蜘蛛、螳螂,为次级消费者.     

饶河枯水期主要鱼类营养级位置及其影响因素

稳定同位素技术已经越来越多地被用来研究淡水生态系统的结构与功能。利用氮稳定同位素技术测定了枯水季节饶河鱼类等消费者的营养级位置,比较上、中、下游及入湖口鱼类营养级的空间差异,并分析了影响饶河鱼类营养级位置的主要因素。研究结果表明,饶河鱼类的δ15N值范围为4.7‰—15.6‰,大部分鱼类的δ15N值集中在10‰—14‰之间,其中鄱阳湖间下鱵的δ15N值最大,为(15.6±1.6)‰;乔木湾鲫的δ15N值最小值,为(4.7±0.9)‰。根据δ15N值计算可知,饶河鱼类占有3—4个营养等级。75%的鱼类种类所占的营养级大于3,而营养级小于2的鱼类种类不到10%,可能与枯水期鱼类活动范围受限,种间捕食作用增强,肉食性或饥饿现象增加有关。另外,饶河鱼类的营养级也存在着空间差异,表现为鄱阳湖湖区和入湖口处的鱼类营养级比上、中、下游的鱼类营养级要大。该结果与颗粒有机物POM的δ15N值呈现一致的变化,反映了饶河鱼类的营养级位置主要受到食物来源的影响,与鱼类的个体大小无明显相关。     

贵州黑洞内红点齿蟾组织和器官的碳氮稳定同位素分析

应用稳定同位素技术对贵州黑洞红点齿蟾组织和器官的δ13C、δ15N同位素组成进行了研究。结果显示,其胃肠、肌肉、肾脏、肝脏、骨头的δ13C值平均范围为-23.5763‰~-22.5933‰,跨度为0.9830‰,δ15N值平均范围为6.2940‰~7.2193‰,跨度为0.9253‰;其δ13C值大小顺序为骨头肌肉胃肠肾脏肝脏,δ15N值大小顺序为骨头肝脏肾脏肌肉胃肠。红点齿蟾在不同的年龄阶段、不同的性别中,其δ13C、δ15N值也不同,其δ13C值大小顺序为幼体雌性成体雌性幼体雄性成体雄性,δ15N值大小顺序为幼体雄性成体雄性幼体雌性成体雌性。Spearman相关分析结果表明,红点齿蟾肝脏的δ13C值随其体长和湿重的变化而成极显著变化(P≤0.01),其Spearman相关系数分别为0.820和0.833;其肾脏和肝脏的δ15N值也随其体长和湿重的变化而呈极显著变化(P≤0.01),其Spearman相关系数分别为0.812,0.895和0.800,0.883。     

基于碳、氮稳定同位素技术的东太湖水生食物网结构

稳定同位素技术是研究生态系统食物网中物质循环与能量流动的有效技术之一。碳稳定同位素比值(δ13C)常用来分析消费者食物来源,而氮稳定同位素比值(δ15N)常用来确定生物在食物网中的营养位置。本研究应用碳、氮稳定同位素技术构建了东太湖食物网结构。结果表明:东太湖食物网主要由两条营养传递途径组成,即浮游植物为初级生产者的浮游营养传递途径和苦草等大型水生植物为初级生产者的近岸底层营养传递途径,湖中9种主要鱼虾类能量主要来自近岸底层传递;翘嘴鲌(Erythroculter ilishaeformis)、鳜(Siniperca chuatsi)和鲶(Silurus sp.)作为湖泊中的顶极捕食者,具有相对最高的营养级,并占据食物网的顶层。