基于稳定碳同位素技术研究青藏高原东部高寒区植被的光合型

通过对青藏高原东部玛多县境内高寒地区20个科、38个属、62种植物叶片的稳定性碳同位素的测定，来确定植物群落的光合型。结果表明，所测定的62种植物的稳定性碳同位素比值(δ^13C)介于-28．6‰和-25．2‰之间，说明这62种植物均属于C3植物，没有C3植物或CAM植物。植物这种光合型的分布与该研究区的环境因素有密切关系，低温是该区没有C3植物分布的关键因素，同时光合型的分布也反映了植物对独特地理环境的适应。  

高寒草甸生态系统食物链结构分析--来自稳定性碳同位素的证据

稳定性同位素技术应用于生态系统物质流动和食物链营养关系的研究方法 ,是基于生物体内天然存在的同位素比值与它们食物密切相关这一原理建立起来的。即将生物体内的稳定性同位素比值 (如δ1 3C)作为一自然标记 ,根据物种间该值的相对差异 ,追踪生态系统中的主要物质 (如碳源 )的来源和物质流动。于 2 0 0 2年 4～8月测定了高寒草甸生态系统主要生物群落中物种的稳定性碳同位素比值 (δ1 3C) ,依据得到的系统的富集因子( 1 0 5± 0 4 5 )‰ ,分析并确定了所测物种间的取食与被取食关系。结果发现 :高寒草甸生态系统由 5条主要的食物链构成 ,其中 1条为“植物→小型哺乳类→食肉兽 /猛禽”的三节点食物链 ,2条为“植物→牲畜和植物→植食性鸟类”的二节点食物链 ,2条分别为“植物→昆虫→雀形目鸟类→猛禽 /食肉兽”和“植物→昆虫→两栖类→猛禽 /食肉兽”的四节点食物链 ;系统食物链的最大长度为 3 5 3 ,与系统的最大节点数相近。表明稳定性碳同位素可以作为分析高寒草甸生态系统食物网和食物链结构以及食物链长度的有效代理 (proxy)。  

青藏高原东部典型高山植物叶片δ13C的季节变化

通过对青藏高原高寒草甸生态系统28种高山植物叶片不同月份稳定碳同位素组成的测定,研究植物δ 13C值在不同季节变化及其与环境之间的关系,试图找出影响δ 13C值变化的关键环境因子.结果表明植物δ13C值在不同月份间有显著性差异(P<0.01),生长初期(6月)δ13C值明显高于生长末期(8月).植物的δ13C值变化主要是由于温度和降水引起的,随温度和降雨量降低而偏重.另外,不同生长期植物叶片的成熟度可能对植物δ13C的变化有一定的贡献.不同种植物稳定性碳同位素值变化差别很大,反应了不同植物对环境变化的不同响应.  

角百灵和小云雀的孵化行为

鸟类的个体发育是在双亲、雏鸟及巢组成的一种特殊环境中完成的,稳定的热环境是它们完成孵化和雏鸟生长发育的必要条件(White et al., 1974; Purdue, 1976; Ellis, 1982; Haftorn, 1983; Morton et al., 1985; Schnace et al., 1991; Vatnick et al., 1998; 张晓爱等,1995).因此亲鸟的伴巢行为及时间花费在保证繁殖成功中起重要作用.伴巢行为是指亲鸟在繁殖期间,为筑巢、防御、抱卵、孵雏及递食而出现在巢中或附近的所有行为(Oppenhaim, 1972).亲鸟拌巢的时间分配与巢环境有密切关系,已有大量的报道(如Purdue, 1976; Ellis,1982; Schnace et al., 1991;张晓爱等, 1995). 张晓爱等(1995)比较了高寒草甸地区的地面、灌丛及洞穴3种不同营巢类型亲鸟的伴巢时间分配模式,但是对亲缘关系较近,营巢生境相同鸟类之间的伴巢时间分配模式,以及坐巢行为与巢环境之间关系没有报道,国外对这方面的报道也甚少.本项研究选择高寒草甸的两种百灵科鸟:角百灵(Eremophila alpestris)和小云雀(Alauda gulgula)作为研究对象来比较亲鸟在孵化期坐巢行为与巢址微环境的关系,对研究鸟类繁殖行为与环境关系及从生活史进化角度研究相似种的共存机制提供理论依据.  

人工食物对高原鼠兔稳定性碳和氮同位素组成的影响

以玉米面、小米面和绿豆粉 (质量比为 5∶3∶2 )的混合食物饲喂青藏高原地区特有种高原鼠兔 ,4 0d后断头杀死 ,取其后腿肌肉测定稳定性碳和氮同位素组成。结果表明 ,用混合食物饲喂后 ,高原鼠兔的稳定性碳同位素比值显著升高 ,由对照的 (- 2 4 6 6± 0 2 5 )‰上升为 (- 19 0 5± 0 0 9)‰ ;稳定性氮同位素的组成变化较小 ,仅由对照的 (3 2 8± 0 13)‰增加为饲喂后的 (3 6 1± 0 32 )‰。经人工食物饲喂后 ,高原鼠兔与其食物间稳定性碳同位素的分馏效应为 4 73‰ ,稳定性氮同位素的分馏效应为 2 79‰。C4组分食物的加入影响高原鼠兔的稳定性同位素 (特别是氮同位素 )代谢模式 ,其稳定性同位素代谢周转率可能高于原来预测的 4 0d。  

海北高寒草甸生态系统研究定位站没有发现C4植物——来自于稳定性碳同位素的证据

通过对海北高寒草甸生态系统研究站25个科、70个属、102种植物叶片的稳定性碳同位素的测定，以确定植物群落的光合型。结果表明，所测定的102种植物的稳定性碳同位素比值(δ^13C)介于-28．24‰和-24．84‰之间，说明这102种植物均属于C3植物，无C4植物或CAM植物。植物这种光合型的分布与该生态系统中的环境因子密切相关，是低温、强辐射等环境因素长期作用的结果，也反映了植物对这种特殊环境的适应。  

大鵟的食性改变:来自稳定性碳同位素的证据

通过对大规模灭鼠后的海北高寒草甸生态系统大鵟、小型哺乳类以及雀形目鸟类肌肉稳定性碳同位素比值的测定发现，大篱的肌肉稳定性碳同位素比值介于-22．60‰和-23．10‰之间；小型哺乳类和主要雀形目鸟类肌肉稳定性碳同位素比值分别介于-25．57‰和-25．78‰以及-24．81‰和-22．51‰之间，且它们之间差异性显著。基于碳同位素的分馏模式(即动物和它食物之间稳定性碳同位素分馏在1‰～2‰之间)，我们推断经大规模灭鼠后，大篱的食性发生了较大变化，其食物主要来源于高寒草甸的雀形目鸟类，而非原来的小型哺乳类。通过稳定性同位素营养级模型的运算发现，大蔫处在4．23左右的营养级；雀形目鸟类处在2．4到3．39左右的营养级，而小型哺乳类则处在1．45到1．82左右的营养级。进而采用稳定性同位素质量平衡模型计算得出，大篱的食物由35．04％的小型哺乳类和64．96％的雀形目鸟类所组成，进一步说明小型哺乳类在大量灭鼠后仅占大篱食物的很小一部分。由此可见，采取大规模的化学灭鼠，不仅降低了小型啮齿类天敌——大鵟的数量，而日使得其食谱发毕了巨大改变而转向草甸主要雀形目鸟类[动物学报49(6)：764～768，2003]。  

普通大鵟胃容物和食茧分析

对青海省玛多县境内的普通大鵟(Buteo hemilasius)的14个胃容物和118个食茧中的猎物逐个分析鉴定，共分为3种类型：①高原鼠兔(Ochotona curzoniae)，②青海田鼠(Lasiopodomys fuscus），③小型鸟类，分别计算各类猎物出现率(Pi)和生物量比率(bi)。高原鼠免、青海田鼠、小型鸟类在胃容物中，pi分别为0．28、0．68和0．04；bi则分别为0．59、0．40和0．02；食茧中，pi分别为0．70、0．27和0．02，bi则分别为0．89、0．10和0．01。χ^2检验表明取食个体数和生物量在胃容物和食茧之间差异显著，但均说明高原鼠兔和青海田鼠等小型哺乳类是普通大鵟的主要食物来源。  

鸬鹚雏鸟的生长发育

对青海省青海湖国家级自然保护区内鸬鹚（Phalacrocorax carbo)雏鸟的生长发育进行了观察和研究。结果表明，在发育过程中，鸬鹚雏鸟跗足迹和嘴峰的发育早于翅和尾；通过体长与其它各生长指标的相对生长指数的计算。得出跗足迹和翅长的生长比体长快，嘴峰和尾长的生长比体长慢，另外，根据各生长指标特性的变化，将整个生长期划分为0-9日龄，10-23日龄，24-33日龄和34-离巢出飞4个生长阶段。  

两种雀形目鸟类孵化行为对子代质量的影响

对高寒草甸地面营巢的小云雀 (Alaudagulgula)和灌丛筑巢的黄嘴朱顶雀 (Acanthisflavirostris)繁殖方式的研究表明 :①小云雀孵化异步性较弱 (1d) ;平均卵重与产卵顺序不显著相关 ,但最后 1枚卵最重 ;出壳顺序与雏鸟生长率极显著正相关 (P <0 0 1) ;出壳顺序对幼鸟的雏期和离巢体重无显著影响 (P >0 0 5 )。②黄嘴朱顶雀孵化异步性较强 (2～ 3d) ;平均卵重与产卵顺序显著正相关 (P <0 0 5 ) ,最后 1枚卵最重 ,第 1枚次之 ;出壳顺序对雏鸟生长率、雏期和离巢体重均无显著影响 (P >0 0 5 )。结果分析表明 ,2种雀形目鸟类都选择了异步孵化和加强窝雏数对策的繁殖模式。