三峡库区小江库湾鱼类食物网的稳定C、N同位素分析

应用稳定碳(δ₁₃C)、氮(δ₁₅N)同位素探讨了三峡库区一级支流小江库湾枯水期(2010.7)和丰水期间(2010.12)鱼类食物网结构。研究结果显示：初级生产者颗粒有机物(POM)和固着藻类δ₁₃C、δ₁₅N值范围分别为-23.33‰～-21.05‰、-25.13‰～-24.54‰,3.99‰～6.25‰、4.64‰～4.79‰。POM和固着藻类构成了小江库湾食物网能量的主要来源,其中丰水期间陆生营养物质输入是其食物网能量来源的一种重要补充途径。小江库湾常见鱼类食性可分为杂食偏植物食性、杂食偏动物食性及动物食性3种营养类群。在不同时期(枯水期和丰水期)小江库湾鱼类食物网营养级长度均有三级并且存在4种主要营养路径,表明了在三峡工程运行初期小江库湾已经形成了相对稳定的食物网结构。研究为小江库湾鱼类资源管理及生态系统恢复提供了一定的指导意义。     

枸杞岛近岸海域食物网的稳定同位素分析

为了探明岛礁近岸海域食物网主要生物类群之间的营养关系,对2012年11月和2013年2月枸杞岛近岸的消费者及其潜在食物源的稳定碳、氮同位素组成进行了分析,并利用氮稳定同位素数据计算了消费者的营养级。结果表明:枸杞岛近岸海域消费者潜在食源浮游植物、POM、SOM和大型海藻的δ13C值范围为-21.7‰~-14.7‰,浮游动物、大型无脊椎动物和鱼类等消费者的δ13C值范围为-21.1‰~-13.7‰。初级生产者的C/N平均值为8.5,消费者的C/N平均值3.7,差异极显著(P0.001)。根据消费者的δ15N值,可将枸杞岛近岸海域的消费者分为滤食性浮游动物、食藻或碎屑的小型底栖动物、杂食性的大型无脊椎动物和鱼类以及凶猛的肉食性鱼类4大类,消费者共有4个营养等级,黑鲷的营养级最高为4.33。     

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。     

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。     

人为营养物质输入对汉丰湖不同营养级生物的影响--稳定C、N同位素分析

以长江一级支流小江上游的汉丰湖为研究对象,设置了4个采样点(影响组:A, B;对照组:C, D),应用碳、氮稳定性同位素探讨人类生活污水和农业面源污染对汉丰湖水生生态系统中不同营养级水平生物类群的影响。结果表明:影响组POM(颗粒有机物)和螺类碳、氮稳定性同位素比值范围分别为-25.93‰--24.63‰、4.12‰-9.86‰,-14.28‰--21.60‰、7.97‰-19.99‰;对照组POM(颗粒有机物)和螺类碳、氮稳定性同位素比值范围分别为-25.62‰--22.51‰、0.01‰-6.56‰,-22.96‰--19.21‰、6.75‰-8.89‰;不同组间POM和初级消费者螺类碳同位素比值无明显空间变化(P>0.05), 而氮稳定性同位素比值空间变化显著(P<0.05)。因此,在汉丰湖食物网中,氮稳定性同位素特征更好地反应了营养物质(人为输入)吸收和富集的信息。与固着藻类、鱼类等相比,POM和软体动物螺类更适合作为环境评价的指示物。影响组A、B样点的部分生物类群已经受到了人为营养物质输入的影响,影响强度B样点区域>A样点区域。结果建议加强汉丰湖水环境保护,控制污水排放量及提高污水处理水平,对于保护小江和三峡库区水质具有十分重要的意义。     

草海湿地食物链稳定碳氮同位素特征与食物链结构

以国家级自然保护区贵州威宁草海为研究对象,利用稳定同位素技术,分析草海湿地食物链碳(δ~(13)C)、氮(δ15N)同位素特征,计算各生物类群营养级别,建立草海食物链结构。结果表明:草海湿地生态系统中δ13C比值范围为-27.56‰～-13.25‰(均值±标准差,-21.52‰±3.61‰);δ15N值范围为0.32‰～15.14‰(8.69‰±3.92‰),δ13C与δ15N呈显著负相关(r=-0.423,P0.01)。草海湿地食物链中消费者营养级处于0.8～3.7,其中:鱼类营养级为0.8～2.5,相对其他地区偏低;底栖动物营养级为2.0～2.8,鸟类营养级为1.0～3.7。鱼类和底栖动物的营养级别均表现为肉食性杂食性植食性。草海食物链结构复杂,主要的两条碳流动途径分别为:底泥和浮游植物→浮游动物→鱼类→鸟类以及水生植物→鱼类和鸟类。     

基于稳定同位素技术的辽宁浑太河流域水生食物网研究

为探究辽宁省浑太河流域水生生物营养结构特征及其变化,分别于2020年秋季(10月)和2021年春季(5月)对该流域开展渔业资源调查,依据主要消费者及饵料生物样品的碳、氮稳定同位素值(δ¹³C和δ¹⁵N),利用SIBER和MixSIAR模型分析渔获物群落营养结构的时空差异,并初步构建该流域的食物网。结果表明,主要渔获物的δ¹³C和δ¹⁵N值分别为–37.18‰—–19.28‰和7.98‰—16.51‰,且季节性差异不显著(P>0.05),但δ13C值空间差异极显著(P<0.01)。浑太河流域渔获物的营养级为1.71—4.39,同种鱼类营养级具有极显著的时空差异(P<0.01)。与春季相比,鱼类在秋季摄食的食物资源更丰富、所占的生态位更宽,同时太子河的各项群落营养结构指标均优于浑河。基础食源分析结果表明水生植物与陆生植物分别为浑太河两个季度的主要碳源,陆生植物和POM分别为浑河和太子河中鱼类的主要碳源。研究填补了对浑太河流域水生生物食物网及群落营养结构研究的空缺,为该流域后续的保护、修...     

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。     

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.     

流溪河水库颗粒有机物及浮游动物碳、氮稳定同位素特征

为了解影响流溪河水库颗粒有机物(POM)碳和氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)变化的主要因素,及其与浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N之间的关系,于2008年5月至12月份对POM及浮游动物的δ¹³C和δ¹⁵N进行了研究。颗粒有机物碳稳定同位素(δ¹³C_POM)和氮稳定同位素(δ¹⁵N_POM)的季节性变化幅度分别为5.1‰和2.2‰,5月和7月份δ¹³C_POM较高,而在10月和12月份降低,这主要与降雨将大量外源有机物带入水库而引起的外源及内源有机物在POM组成上发生变化有关。δ¹⁵N_POM总体呈上升趋势,可能是由降雨引起的外源负荷、初级生产力、生物固氮等因素共同作用的结果。浮游动物的δ¹³C及δ¹⁵N总的变化趋势与POM的相似,也具有明显的季节性变化,食物来源的季节变化可能是造成其变化的主要原因。在5月份,浮游动物的食物来源为POM中δ¹³C较高的部分,也就是外源有机物,而在10月及12月份,其食物则可能主要为浮游植物。     

应用稳定同位素研究广西东方洞食物网结构和营养级关系

稳定性同位素技术已经成为研究生态系统食物网结构和营养级关系及其动态变化的重要手段。应用稳定同位素技术(δ13C和δ15N)研究了东风洞的食物网结构和营养级关系。研究结果表明,东风洞主要为腐食食物链,由于在洞穴内黑暗带中无光照也无植物生长,所以碳源主要为东风洞中的土壤有机质,作为第一营养级;主要摄食关系为马陆与土壤有机物质,螺类与土壤有机物质等;在该洞生态系统中,将3种马陆直接作为初级消费者,以隅蛛和其它马陆平均值之间的差值(2.04‰)作为东风洞食物网稳定氮同位素的富集因子。根据营养级模型可知,马陆类群、细长钻螺等土壤动物,裸灶螽和涂闪夜蛾形成第二营养级,即初级消费者;第三营养级包括蜘蛛类、盲蛛、地蜈蚣以及黑眶蟾蜍,为次级消费者。     

How well are velocity effects on ∂13C signatures transmitted up the food web from algae to fish?

1. Benthic algae fractionate carbon isotopes less at low water velocities because of reduced boundary layer exchange, and this effect on δ¹³C is passed on to consumers via trophic transfer. This study examines the relationships between δ¹³C signatures of consumers (invertebrates and salmonid fishes) and water velocity in the Sainte Marguerite River, QC, Canada, and compares them to patterns for periphyton, both along the river main‐stem and in a small tributary. 2. Relationships of δ¹³C signatures of herbivore/grazers and collector/gatherers with water velocity were strong and similar to those of periphyton, but relationships for filter‐feeders were weak, probably reflecting the effect of spatial averaging of their food supply as a result of downstream transport. 3. Velocity effects on salmonid signatures were much weaker than those of lower trophic levels, being barely significant except in the small tributary where the fish were resident and isolated from the main river. In the river main‐stem, even when reach standardised (reach mean subtracted from each data point), fish signatures were only weakly related to water velocity. 4. The fidelity with which velocity effects are transmitted to consumers from benthic algae is highly variable, and depends on a combination of consumer and resource movements, in addition to the trophic position of the consumer.     

Trophic position and growth stages of Caddisfly (Stenopsyche marmorata Navas) larvae in the Echi River, Japan

We investigated the trophic position of the larval filter-feeding caddisfly species—Stenopsyche marmorata Navas in the Echi River (Japan) using δ¹³C and δ¹⁵N measurements by instar growth stage. We also analyzed δ¹³C and δ¹⁵N of food sources (periphyton and suspended and benthic POM) along the course of the river. The larvae showed some degree of spatial variation in δ¹³C and δ¹⁵N values with a downstream increase in δ¹³C and δ¹⁵N values. Our results demonstrate that the trophic structure of S. marmorata of different larval stages were spatially varying, depending on food sources. Small-sized instars displayed a higher trophic position than larger instars, confirming that their non-selective feeding behavior leads to consumption of items with high δ¹⁵N values according to the spatial distribution of food sources in the riverine system.     

克氏原螯虾两种养殖模式的食物网结构及其食性比较

为比较克氏原螯虾(Procambarus clarkii)精养模式和稻虾共作模式下的食物网结构及其食性差异, 对两种养殖模式的基础食源与消费者的δ13C和δ15N进行了分析, 并借助SIBER考察了各自的食物网结构, 定量计算不同饵料对克氏原螯虾食物的贡献率。结果显示: 在采集的19种样品中, 消费者的δ13C值介于–34.22‰—–25.34‰, δ15N值介于2.33‰—8.05‰, 营养级介于1.46—3.64; 在精养模式下克氏原螯虾的营养级(2.34)高于共作模式(1.79)。食物网结构参数对比表明, 两种模式下克氏原螯虾的生态空间利用率接近, 但共作模式的食物网营养结构多样性较高, 群落的营养生态位范围较宽, 食物网的营养冗余程度较低, 不同物种竞争激烈程度较低; 食性分析显示, 在两种模式下克氏原螯虾的δ15N值与其体长、体重具有线性正相关关系, 说明克氏原螯虾营养级随着其体型增大而提高, 另外克氏原螯虾在两种养殖模式中均偏向于摄食动物性饵料, 共作模式中克氏原螯虾饵料来源分布较精养模式更均匀, 其植物性饵料贡献率较精养模式更高。研究表明: 精养模式的物质能量从基础食源传至克氏原螯虾的传递损耗较共作模式要高; 与精养模式相比, 稻虾共作模式中克氏原螯虾更偏向植食性。     

Use of a δ13C–δ15N relationship to determine animal trophic positions in a tropical Australian estuarine wetland

Stable isotope composition of organisms from different trophic groups collected from a semi‐isolated wetland pool in the Ross River estuary, northern Australia, was analysed to determine if there was a consistent relationship between δ¹³C, δ¹⁵N and trophic level that could be used to assign trophic positions. A strong linear negative relationship between δ¹³C and δ¹⁵N was detected for the three trophic levels considered (primary producers, primary consumers and secondary consumers). This relationship was consistent among trophic levels, differing only in height, that is, on δ¹⁵N values, which indicate trophic positions. A difference of 3.6–3.8‰ between trophic levels was present, suggesting a δ¹⁵N fractionation of approximately 3.7‰, a value slightly higher than the commonly assumed δ¹⁵N fractionation of approximately 3.4‰. The relationship between δ¹³C and δ¹⁵N was similar for invertebrate and fish primary consumers, indicating similar δ¹⁵N trophic fractionation for both groups, meaning trophic positions and trophic length could be reliably calculated based on either invertebrates or fish.     

Sulfur stable isotope signature identifies the source of reduced sulfur in benthic communities in macrophyte zones of Lake Biwa, Japan

Carbon, nitrogen and sulfur stable isotope ratios (δ¹³C, δ¹⁵N and δ³⁴S) were measured from water column sulfate, sediments, particulate organic matter (POM), macrophytes, periphyton, macroinvertebrates and fish, sampled from the littoral, open water and macrophyte zones of Lake Biwa. In most of the littoral zones, the δ¹³C and δ¹⁵N values of organisms indicated that POM and periphyton support the consumers. However, in the dysoxic interior macrophyte (IM) zone, the δ¹³C values of Sinotaia quadrata histrica, Propsilocerus akamusi and Anodonta woodiana were lower than that of all resources. The δ¹⁵N values of S. quadrata histrica were lower than those of P. akamusi and A. woodiana. δ¹³C and δ¹⁵N values thus failed to distinguish the foods of these consumers. The δ³⁴S values of sediment and S. quadrata histrica were lower than those of water column sulfate, suggesting that this consumer incorporated reduced sulfur derived from sulfate reduction in the sediment by ingesting detritus. In contrast, the δ³⁴S values of P. akamusi and A. woodiana were higher than that of S. quadrata histrica, suggesting that they incorporated sulfur derived from water column sulfate by ingesting POM. Consequently, δ¹³C, δ¹⁵N and δ³⁴S signatures provide complementary estimates of foods for consumers in this freshwater lake.     

基于稳定同位素方法的吕泗渔场近岸海域夏季主要生物营养级

2018年9月对吕泗渔场近岸海域的渔业资源进行调查,对比分析了该海域主要生物的碳、氮稳定同位素值及营养级。结果表明: 吕泗渔场近岸海域主要生物的δ¹³C值范围在-24.27‰～-13.24‰,平均值为(-17.15±1.85)‰;δ¹⁵N值范围在4.30‰～14.61‰,平均值为(11.21±1.90)‰。聚类分析表明,吕泗渔场近岸海域主要生物可划分为4大营养类群:第一类群包括多数中、小型鱼类、虾类及其他无脊椎动物;第二类群包括斑鰶、鲻鱼等鱼类和安氏白虾、脊尾白虾等虾类;第三类群为浮游植物;第四类群为浮游动物。在连续营养谱中,鱼类、虾蟹类和贝螺类的营养级范围分别为3.2～4.7、3.2～4.2和2.0～4.1,大多数物种归属中、高级消费者的范畴。本次调查吕泗渔场近岸海域相同生物种类的营养级平均值比东、黄海偏高0.6,且多数鱼、虾、蟹类出现生态位重叠现象,表明该海域多数生物的生长环境和营养结构比较相近。