长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网动态的季节性变化

长江上游是我国鱼类生物多样性最为丰富的地区之一,漫滩作为河流生态系统的重要组成部分对维持区域鱼类生物多样性具有重要作用。于2019年丰水期(8月份)和枯水期间(11月份)应用碳、氮稳定同位素技术并结合Bayesian混合模型和SIBER分析方法,对长江上游弥陀漫滩水体鱼类食物网结构动态的季节性变化特征进行了研究。结果显示：丰水期基础碳源的δ¹³C、δ¹⁵N平均值分别为-23.02‰和2.58‰,范围分别为-31.01‰—-11.2‰(δ¹³C)和-0.51‰—6.84‰(δ¹⁵N);枯水期其δ¹³C、δ¹⁵N平均值分别为-21.93‰、7.22‰,范围分别为-26.31‰—-15.36‰(δ¹³C)和4.89‰—8.81‰(δ¹⁵N)。丰水期鱼类食物网能量主要依赖于外源性营养物质,食物链长度达到3.6级;枯水期内源性营养物质是食物网能量的主要贡献者,食物链长度为2.6级。相对于枯水期,丰水期间鱼类群落拥有更大的生...     

基于稳定同位素的黄河三角洲盐碱地稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物源分析

为探讨盐碱地稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物源构成,2020年6—10月,在山东东营垦利区,采集稻田中华绒螯蟹及其所有可能食物来源样品,包括植物(伊乐藻、菹草、金鱼藻、浮萍、水稻茎叶、稻谷)、动物(底栖动物、浮游动物)、有机碎屑和人工饲料(配合饲料、玉米粕),并利用碳、氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)值进行分析,定量其在中华绒螯蟹食物组成中的贡献率。结果表明: 食物源样品δ¹³C值范围为-30.09‰～-11.24‰,δ¹⁵N值范围为0.03‰～12.78‰,不同食物源δ¹³C和δ¹⁵N值呈现明显差异。中华绒螯蟹肌肉中δ¹³C值变化范围为-24.61‰～-20.08‰,δ¹⁵N值变化范围为4.74‰～9.21‰,表明稻蟹种养系统中华绒螯蟹食物来源较丰富。养殖期间各食源贡献率为植物(46.7%～57.1%)>动物(21.5%～24.5%)>人工饲料(10.9%～21.3%)>有机碎屑(7.1%～7.9%)。可见,盐碱地稻田系统天然饵料基本能够满足中华绒螯蟹摄食需求,即使本试验投喂非动物性人工饵料,也未改变中华绒螯蟹主要食源贡献率。     

不同林型地表甲虫食性及营养级关系：基于碳氮稳定同位素分析

土壤动物联结着生态系统地上与地下部分的物质循环和能量流动,对生态系统的结构、功能及过程起着重要的调控作用。地表甲虫作为典型的大型土壤动物,在食物网中占有重要的位置,因此对不同林型地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N同位素特征及营养关系研究对了解森林土壤动物的食性特征进而保护森林生物多样性是十分必要的。采集了小兴安岭凉水自然保护区6种不同林型的地表甲虫共10科31种,利用稳定同位素技术测定了甲虫中的δ¹³C、δ¹⁵N含量,并分析不同林型内地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N值及营养级差异。结果表明6、7月份不同林型地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N值差异显著(P<0.05),其中δ¹³C值在原始阔叶红松林和次生白桦林显著高于落叶松人工林和阔叶红松择伐林。δ¹⁵N值在阔叶红松择伐林显著高于其他5种林型。不同林型地表甲虫的营养级差异显著(P<0.05),林型内各物种营养级差异不显著(P...     

栓皮栎叶片δ13C和δ15N的纬向趋势及其影响因子

以东亚广布种栓皮栎为例,通过对南北样带(26°-40° N)上7个群体的调查取样,并结合2个生活史阶段,探讨栓皮栎碳氮同位素比值随纬度环境的变异规律.结果表明: 在纬向梯度上,栓皮栎叶片δ¹³C和δ¹⁵N随纬度的增加分别呈现非线性的增加和下降趋势,且成年树叶片δ¹³C和δ¹⁵N均显著高于幼树;同时,树龄和纬度对叶片δ¹⁵N和δ¹³C均无显著交互作用,表明栓皮栎幼树和成年树纬向环境变化的响应较为一致.随机森林模型结果显示,栓皮栎叶片δ¹⁵N主要受土壤养分,如土壤有机质、磷和氮含量的影响,而叶片δ¹³C主要受水分因子,如空气相对湿度、降水量等的影响.     

大连海域食物网连续营养谱

根据2008年1月—2017年6月在大连海域收集的因搁浅、误捕及救助无效而死亡的斑海豹、江豚、小须鲸等海洋哺乳动物及2016年秋季和2017年春季在该海域进行的渔业资源调查,应用稳定同位素技术,分析了大连海域海洋哺乳动物及主要生物样品的碳、氮稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N),并计算其营养级,进而构建大连海域食物网的连续营养谱.结果表明: 大连海域食物网的δ¹⁵N值范围为8.0‰～14.7‰,δ¹³C值范围为-21.1‰～-16.7‰.主要生物种类可划分为初级消费者、次级消费者及顶级捕食者3个营养组群.δ¹⁵N值分析显示,主要生物种类的营养级范围为2.63～4.59,其中,小须鲸、江豚、斑海豹的营养级依次为3.16、4.11、4.25,棘皮动物为3.24～3.84,头足类为3.81～3.93,腹足类为3.65～4.13,双壳类为2.63～3.15,甲壳类为3.58～4.12,鱼类为3.20～4.59.营养结构特征显示,初级消费者主要为双壳类,次级消费者主要为小须鲸、头足类、棘皮类、腹足类、甲壳类,顶级捕食者主要为江豚、斑海豹、鱼类.随着江豚体长的增加,δ¹⁵N值有增大趋势,说明随着江豚生长和摄食能力的增强,其摄食的食物趋向于更高营养层次的生物.研究建立了大连海域食物网的连续营养谱,可以为海洋哺乳动物和渔业资源的保护提供依据.     

栓皮栎叶片δ13C和δ15N的纬向趋势及其影响因子

以东亚广布种栓皮栎为例,通过对南北样带(26°-40° N)上7个群体的调查取样,并结合2个生活史阶段,探讨栓皮栎碳氮同位素比值随纬度环境的变异规律.结果表明: 在纬向梯度上,栓皮栎叶片δ¹³C和δ¹⁵N随纬度的增加分别呈现非线性的增加和下降趋势,且成年树叶片δ¹³C和δ¹⁵N均显著高于幼树;同时,树龄和纬度对叶片δ¹⁵N和δ¹³C均无显著交互作用,表明栓皮栎幼树和成年树纬向环境变化的响应较为一致.随机森林模型结果显示,栓皮栎叶片δ¹⁵N主要受土壤养分,如土壤有机质、磷和氮含量的影响,而叶片δ¹³C主要受水分因子,如空气相对湿度、降水量等的影响.     

浙江南部近海前肛鳗营养生态位变化研究——基于稳定同位素技术

基于2016年和2020年浙江南部近海收集的71尾前肛鳗样品,通过测定碳氮稳定同位素比值计算其营养生态位指标,对比分析前肛鳗不同发育过程、不同季节及不同年份营养生态位的差异,探究营养生态位的变动规律及对资源的利用情况。结果表明：(1)2016年和2020年前肛鳗平均δ¹³C值分别为(-15.19±0.31)‰、(-15.90±0.45)‰;平均δ¹⁵N值分别为(12.42±0.45)‰、(12.92±0.25)‰;(2)单因素方差分析表明,2016年前肛鳗不同发育过程δ¹³C值差异不显著(P>0.05),δ¹⁵N值差异显著(P<0.05),不同季节间δ¹³C值和δ¹⁵N值均存在显著差异(P<0.05),而2020年前肛鳗不同发育过程δ¹³C值和δ¹⁵N值差异均不显著(P>0.05),不同季节间δ¹³C值存在显著差异(P<0.05),δ¹⁵N...     

黔西南北盘江镇喀斯特高原峡谷区植被演替阶段碳氮稳定同位素特征

为了探究森林不同演替阶段碳氮(C、N)、稳定碳氮同位素值(δ¹³C、δ¹⁵N)随演替发生的变化特征与内在联系,该文以喀斯特高原峡谷区草灌、灌木、乔灌和乔木4个演替阶段的森林植物群落为研究对象,测定了叶片-凋落物-土壤的C、N及稳定同位素值,并分析其在不同层次间的互作效应。结果表明：(1)喀斯特地区森林叶片-凋落物-土壤δ¹³C值分别为-31.31‰～-28.23‰、-29.96‰～-20.07‰、-26.83‰～-21.14‰,相应的δ¹⁵N值依次为-3.41‰～1.54‰、-2.61‰～0.99‰、5.36‰～8.63‰,总体上土壤表现出富集效应。(2)伴随着演替发生,叶片δ¹³C值与土壤δ¹⁵N值均为先减小后增大,土壤、凋落物δ¹³C值呈降低趋势,叶片和凋落物δ¹⁵N值均无明显变化规律。(3)乔灌阶段叶片-土壤δ¹⁵N值最低,表明该阶段生态系统N饱和程度较小,N含量相对亏缺。(4)叶片-...     

基于多组织稳定同位素比值的热带大西洋4种鲨鱼营养生态位分化

不同代谢速率组织间的碳、氮稳定同位素比值(δ¹³C和δ¹⁵N)可以反映生物不同时间尺度的摄食信息,对探讨物种间摄食、栖息地利用和营养生态位的变化具有重要的指示作用。本研究以在大西洋热带海域兼捕的大青鲨、长鳍鲭鲨、拟锥齿鲨和尖吻鲭鲨为对象,通过测定其肌肉、肝脏和血液的δ¹³C和δ¹⁵N值,探讨4种鲨鱼营养生态位分化。结果表明: 与长鳍鲭鲨相比,尖吻鲭鲨、拟锥齿鲨和大青鲨的δ¹⁵N值相似且相对较高;大青鲨与其他鲨鱼存在摄食隔离,表现出独特的营养生态位;尖吻鲭鲨营养生态位宽幅最大,摄食食物种类和(或)栖息环境类型更多样化,其与拟锥齿鲨的营养生态位重叠度最高,说明两种鲨鱼具有潜在的资源竞争关系。尖吻鲭鲨、拟锥齿鲨和大青鲨组织间的δ¹³C、δ¹⁵N差值与其叉长均无显著相关关系,说明3种鲨鱼近期内无明显摄食变化;而长鳍鲭鲨的肝脏、血液和肌肉组织的δ¹⁵N差值与叉长显著相关,说明长鳍鲭鲨在短期内存在摄食变化。肝脏和血液的δ¹³C、δ¹⁵N值的相似性反映了两种组织整合摄食时间周期相近,其较高的代谢速率可以反映相对短时间周期的摄食信息。     

食物资源的枯竭对丹顶鹤营养位的影响

随着扎龙湿地生物资源的迅速减少,在该地栖息的丹顶鹤种群的营养关系可能发生显著的变化.本文使用稳定同位素(δ¹⁵N和δ¹³C)监测食物资源的枯竭对丹顶鹤营养位的影响.结果表明:丹顶鹤种群的δ¹⁵N和δ¹³C的丰度范围分别为6.9‰～8.1‰和-17.8‰～-18.5‰.扎龙湿地系统以大型水禽为食物顶端的食物链长度为3.8±0.2,其中丹顶鹤种群所处的平均营养位为3.1(范围在2.9～3.3).丹顶鹤的δ¹⁵N的丰度近年波动范围为7.4‰～8.8‰(波动幅度1.4,小于营养位发生显著变化的阈值3.4),这说明在该地区活动的丹顶鹤的营养位并没有随着大面积的栖息地和食物资源的消失而发生显著变化.然而,随着本地区生物资源的枯竭,丹顶鹤种群规模迅速减少,当前必须合理解决当地居民从湿地获取生活资源的需求与丹顶鹤觅食之间的矛盾,从而更好地保护这种濒危种群.     

土壤剖面碳氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式及其影响机制

土壤碳、氮稳定同位素自然丰度(δ13C和δ15N)随土壤深度变化的研究,对揭示碳、氮元素生物地球化学循环机制具有重要意义.本文在概述土壤剖面δ13C和δ15N垂直分布特征的基础上,重点介绍了土壤δ13C和δ15N垂直分布模式的影响机制.土壤剖面δ13C垂直分布模式的影响机制主要有3种:1)植被δ13C值的历史变化;2)...     

南海中西部海域鸢乌贼中型群和微型群的营养生态位

为了深入了解南海鸢乌贼不同种群的碳氮稳定同位素特征及营养生态位之间的关系,于2017年8月在南海中西部海域采集其中型群和微型群样品,分析不同胴长组的碳氮稳定同位素值和营养级变化,并比较其营养生态位差异.结果表明:中型群鸢乌贼的δ^13C范围在-19.54‰^-18.10‰,δ^15N范围在7.79‰~9.45‰,营养级范围在2.72~3.21,平均营养级为2.90;微型群鸢乌贼的δ^13C范围为-19.69‰^-18.43‰,δ^15N范围为8.02‰~8.99‰,营养级范围为2.79~3.08,平均营养级为2.91.两个鸢乌贼种群间δ^13C差异不显著,δ^15N差异显著.胴长显著影响了鸢乌贼的δ^13C和δ^15N值,且随着胴长的增大,δ^15N值有增大的趋势.中型群鸢乌贼的营养生态位宽幅和营养级的多样性程度都大于微型群.     

基于稳定同位素技术的海州湾海洋牧场食物网基础及营养结构的季节性变化

基于稳定同位素技术对2015年春季海州湾海洋牧场海域采集的中小型生物消费者,包括鱼类、虾类、蟹类、头足类、螺类和双壳类等与其潜在碳源样品进行分析,利用IsoSource模型计算该海域消费者碳源贡献率,并对2014年夏季生物学样品与2015年春季样品比较,分析食物网营养结构的季节性变化,根据稳定同位素测定结果绘制二维双标图,计算出6种营养结构的量化指标.结果表明: 2015年春季海州湾海洋牧场海域消费者的δ¹³C值范围为-18.9‰～-17.1‰,3种潜在碳源[浮游植物、悬浮颗粒有机物(POM)、沉积物(SOM)]的δ¹³C值范围为-18.1‰～-23.4‰,根据模型计算得出浮游植物对消费者的平均碳源贡献最大,为80.8%,其余依次为SOM和POM,分别为10.8%和8.4%.2014年夏季生物样品与2015年春季样品的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值无显著性差异;6种量化指标表明群落营养结构存在季节性差异, 2014年夏季的δ¹³C比值范围(CR)、总面积(TA)、平均最邻近距离(NND)和平均最邻近距离标准差(SDNND)均大于2015年春季,δ¹⁵N比值范围(NR)和平均离心距离(CD)无明显变化,夏季群落营养结构冗余度小于春季,且食源多样性水平高于春季,存在季节差异.     

Benthic algae support zooplankton growth during winter in a clear-water lake

We used stable carbon (δ¹³C) and nitrogen (δ¹⁵N) isotopes to assess the importance of benthic algae for the zooplankton individual growth in winter in a shallow, clear subarctic lake. The δ¹³C values of calanoid ( Eudiaptomus graciloides ) and cyclopoid ( Cyclops scutifer ) zooplankton in autumn suggest a food resource of pelagic origin during the ice-free period. The zooplankton δ¹³C values were high in spring compared to autumn. E. graciloides did not grow over winter and the change in δ¹³C was attributed to a decrease in lipid content during the winter. In contrast, the increase in δ¹³C values of C. scutifer over the winter was explained by their growth on organic carbon generated by benthic algae. The δ¹⁵N of the C. scutifer food resource during winter was low compared to δ¹⁵N of the benthic community, suggesting that organic matter generated by benthic algae was mainly channelled to zooplankton via ¹⁵N-depleted heterotrophic bacteria. The results demonstrate that benthic algae can sustain zooplankton metabolic demands and growth during long winters, which, in turn, may promote zooplankton growth on pelagic resources during the summer. Such multi-chain omnivory challenges the view of zooplankton as mainly dependent on internal primary production and stresses the importance of benthic resources for the productivity of plankton food webs in shallow lakes.     

基于碳氮稳定同位素技术研究辽东湾海蜇的食性和营养级

应用稳定同位素技术分析了渤海辽东湾海蜇及其可能摄食饵料生物的碳、氮稳定同位素比值,对其食物组成和营养级进行了研究.结果表明： 辽东湾海蜇的δ¹³C值范围是-20.27‰～-23.06‰,跨度为2.79‰,平均值为-21.33‰;δ¹⁵N值范围是6.82‰～10.03‰,跨度为3.21‰,平均值为8.25‰.海蜇的饵料生物主要包括悬浮物、浮游植物、鱼卵、≤1000 μm 浮游动物、1000～1500 μm 浮游动物和＞1500 μm 浮游动物,其中以≤1000 μm 浮游动物为主,贡献率高达71%～88%;其他饵料生物的重要性由高到低依次为>1500 μm浮游动物、1000～1500 μm浮游动物、悬浮物、浮游植物和鱼卵,其平均贡献率分别为6%～19%、0%～22%、0%～10%、0%～8%、0%～2%.经检验发现,海蜇伞径长与δ¹⁵N的相关性不显著(P >0.05),而与δ¹³C呈显著负相关(P<0.05).以悬浮物为基准的辽东湾不同伞径组海蜇的营养级范围为2.79～3.88,平均营养级为3.28.本研究结果说明,海蜇作为大型浮游动物在辽东湾生态系统中对小型浮游动物的能量传递起着关键的调控作用,研究结果将为深入研究辽东湾生物群落的营养结构及整个生态系统的物质循环与能量流动提供基础资料.     

基于稳定同位素方法的闽江口常见鱼类群落营养结构的季节性变化

为了解闽江口常见鱼类群落的营养结构特征,于2015年冬季(1月)、春季(5月)、夏季(8月)、秋季(11月)采集闽江口底拖网渔业资源样品,利用稳定同位素分析闽江口常见鱼类群落营养结构特征及其季节性变化,并计算了基于δ¹³C-δ¹⁵N量化的7个营养结构的群落范围指标.结果表明: 闽江口常见鱼类群落除夏季和秋季的δ¹³C值之间不存在显著性差异,其余各季节之间δ¹³C值均差异显著;δ¹⁵N值春季与其余3个季节都表现出显著性差异,而其余3个季节δ¹⁵N值互相之间均无显著性差异.稳定同位素的量化指标表明: 闽江口常见鱼类群落的营养结构存在季节差异,春季的生态位总空间(TA)、核心生态位空间(SEAc)、鱼类基础食物来源(CR)、营养长度(NR)、鱼类营养多样性(CD)均为四季的最大值;从夏季至秋季再到冬季,生态位总空间(TA)、核心生态位空间(SEAc)、鱼类基础食物来源(CR)、营养长度(NR)、鱼类营养多样性(CD)和营养位置差异(MNND)均逐步上升.闽江口常见鱼类群落营养结构的季节差异可能与鱼类生殖洄游和群落内食源多样性的变化密切相关.     

鼎湖山森林演替序列植物-土壤碳氮同位素特征

植物群落对水分利用和养分利用的优化策略, 土壤碳周转和氮循环过程对演替变化如何响应, 森林土壤有机碳积累机制等都是森林生态学需要解决的关键问题。然而, 这些生态学过程的变化在短时间内通过传统的研究手段难以被精确观测, 碳氮同位素(¹³C、¹⁵N)技术的应用或许能提供更多有价值的信息。该文通过对鼎湖山森林演替序列代表性群落——马尾松(Pinus massoniana)针叶林(PF)、针阔叶混交林(MF)和季风常绿阔叶林(BF)植物-土壤碳氮同位素自然丰度的测定, 分析了叶片稳定碳同位素比率(δ¹³C)和稳定氮同位素比率(δ¹⁵N)与其叶片元素含量的关系, 以及叶片-凋落物-土壤δ¹³C、δ¹⁵N在演替水平和垂直方向上的变化特征。结果显示: 1)主要优势树种叶片δ¹³C与其C:N极显著正相关(p < 0.01), 凋落物和各层土壤δ¹³C均表现为PF > MF > BF, 沿演替方向逐渐降低; 2)叶片δ¹⁵N与叶片N含量正相关(p = 0.05), 凋落物和表层土壤(0-10 cm) δ¹⁵N沿演替方向逐渐增大; 3)不同演替阶段土壤δ¹³C、δ¹⁵N均沿垂直剖面呈现增大的趋势。结果表明: 南亚热带地区植物群落的发展并不一定受水分利用和氮素利用的补偿制约; δ¹³C自然丰度法的应用有助于森林土壤有机碳积累机制, 尤其有助于成熟森林土壤“碳汇”机制的阐释; 植物-土壤δ¹⁵N值可作为评估土壤氮素有效性和生态系统“氮饱和”状态的潜在指标。