2010年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源

于2010年8月对珠江口海域20个站位的颗粒有机碳(POC)进行采样,分析了POC的空间分布特征,讨论了POC与环境因子之间的关系,并利用碳稳定同位素(δ13C)分析了POC的来源及其贡献率。结果显示,研究区域POC的浓度范围98.5—1929.8μg/L,平均浓度541.9μg/L,空间分布总体呈现自北部海域向中部海域逐渐降低,中部海域至南部海域又逐渐升高,底层大于表层的特点。总悬浮颗粒物、叶绿素a、水动力是影响POC空间分布的重要原因。研究区域总悬浮颗粒物δ13C值的变化范围-27.05‰—-21.03‰,平均为-24.57‰,反映出珠江口海域颗粒有机碳为陆源和水生源混合来源,其分布呈现沿盐度梯度自口门内向口门外逐渐递增,底层高于表层的特点。陆源输入和海洋生物生产是影响δ13C值分布的主要原因。运用二元混合模型计算得知,珠江口北部和中部海域POC以陆源有机碳为主,贡献率平均为64%;南部海域POC以水生源有机碳为主,贡献率平均为68%。与20多年前相比,POC的分布特征与来源已经发生了改变,珠江口海域含沙量减少与营养盐含量增加可能是导致POC组成发生变化的主要原因。     

沉积物生源要素对水体生态环境变化的指示意义

受人类活动影响,输入到湖泊、河口中的营养盐剧增,导致水体富营养化、食物链结构改变、底质季节性缺氧等生态环境变化。这些环境变化会在沉积物中留下记录,沉积物中生源要素及其稳定同位素的变化是指示水域古生产力、营养盐水平的有效指标。总结归纳了沉积物中生源要素(碳、氮、磷、硅)指标对水体环境中初级生产力、物质来源、营养盐水平3方面变化的指示作用。沉积物中TOC、TN、δ13C、CaCO3和BSi可以反映水体沉降有机质含量和浮游植物的生长状况,是指示水域初级生产力水平的有效指标。根据不同类型植物来源的有机质中δ13C、δ15N和C/N的差异,可以追踪沉积物中有机质的来源。有效地区分有机质来源对于研究人类活动对水体环境的影响及水体富营养化具有重要的价值。沉积物中TN、δ15 N、TP和非磷灰石磷(NAIP)含量的升高直接反映了陆源输入氮、磷的增加。BSi在指示浮游植物生长状况的同时,还反映了水体溶解硅浓度水平和富营养化状况。水体中的生源物质在沉降和埋藏的过程中,会受到早期成岩作用、水动力搬运等众多因素的作用,使沉积物记录的环境变化信息发生改变,从而干扰其对水体环境演变的重建作用。因此综合分析各生源要素指标反映的环境变化信息及其可能的干扰因素,方能正确地反映水域的环境变化过程。     

应用碳、氮稳定同位素研究鄱阳湖枯水末期水生食物网结构

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鄱阳湖北部湖口县、都昌县、星子县、吴城镇4个采样点95条鱼和其他食物网成分样品的碳、氮稳定同位素比值,构建了鄱阳湖枯水期末期水生食物网.结果表明,不同水域颗粒有机物(POM)的δ13C值不同,范围为-27.5‰～-24.6‰可以区分赣江、修水、鄱阳湖、长江和鄱阳湖湖交汇处水体的颗粒有机物特征.江西鄱阳湖国家级自然保护区受人类活动干扰少,核心区生物δ15N相对较低,而周边人类活动频繁的星子、都昌两县附近水域生物体内的δ15N偏高,反映了人类活动引起的营养输入对系统的影响.在湖区不同位置捕获的相同品种水生生物δ13C值不同,反映了其不同的食物来源,用δ15N值计算发现其所占据的相对营养位置较为一致.     

沉积物单/多壳体底栖有孔虫稳定氧碳同位素组成、比较及其指示意义

提要底栖有孔虫壳体稳定氧碳同位素在古海洋学研究中发挥了重要作用,获得可靠的稳定氧碳同位素数据是研究的关键。但同位素数据的精度通常受有孔虫属种个体差异的影响,用多少壳体进行测试可忽略个体差异带来的影响是个值得研究的问题。本研究对位于葡萄牙岸外的IODP U1391站位顶部～10 m岩心的多个沉积物样品中的底栖有孔虫Uvigerina mediterranea,Cibicidoides pachyderma,Cibicidoides wuellerstorfi和Uvigerina peregrina parva进行单个和多个壳体的稳定氧碳同位素测试。测试结果显示,U. mediterranea个体间δ¹³C差异高达0.74‰,而δ¹⁸O相对稳定,差异不超过0.26‰。C. pachyderma和C. wuellerstorfi则与之相反,两属种的个体间δ¹³C差异分别不超过0.20‰和0.23‰,而个体间δ¹⁸O差异分别高达0.76‰和0.60‰。生命效应、微生境异质性和底层水环境变化可能是造成个体差异...     

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。     

C3植物稳定碳同位素组成与盐分的关系

植物在盐生环境中δ13C值的改变可能包含两个成分:一个是盐分对CO2的扩散、传递或光合速率的影响而引起的δ13C值的改变;另一个是光合途径的转换引起的δ13C值的变化,δ13C值的大小与诱导发生CAM或C4代谢的程度有关.植物组织的δ13C值随盐度的变化趋势除了与植物本身固有的耐盐性有关以外,盐度和胁迫时间是影响植物δ13C的重要因素.根据盐生条件下同位素分馏特点可知,盐生植物与非盐生植物的δ13C随盐度的变化趋势有所不同.对非盐生植物而言,在低盐度和短期的盐处理下,随盐度的增加和胁迫时间的延长植物的δ13C值增大,这个阶段限制光合作用的主要因素是气孔导度;但是如果盐度过低,δ13C变化很小,则难以表现出应有的相关性;随着胁迫的加强,当限制光合作用的非气孔因素成为主导因素时,由于光合作用受到强烈抑制(光合结构遭到破坏),δ13C将随之降低.对盐生植物而言,其δ13C与最适盐度有关.最适盐度下,植物的δ13C低于其它盐度条件下的δ13C值.盐生条件下,有些C3植物可能发生光合途径的转换,无论诱导发生的是C4代谢还是CAM代谢,δ13C值均趋于增大.但是,一般情况下,盐处理诱导的光合途径的改变对植物组织整体的δ13C的影响很小.在密闭环境中或郁闭林地,植物和土壤呼吸释放的CO2再次参与光合作用,也会改变植物的δ13C值.为了更加全面地考察植物δ13C与盐度的关系,需要设置较大的盐度范围和进行长期的胁迫处理,才能够获得相对充分的数据,才有利于全面分析植物δ13C值与耐盐性的关系.     

珠江口老鼠簕稳定性碳氮同位素组成分析

植物体内稳定性碳氮同位素组成能在一定程度上反映环境因子的变化。本研究对自然分布于珠江口(珠海淇澳和广州南沙)的红树植物老鼠簕(Acanthus ilicifolius)及其底泥的碳氮含量、稳定同位素δ~(13)C、δ~(15)N进行分析。结果表明:两地底泥和老鼠簕根的C、N含量差异不显著,但茎(P0.05)、叶(P005)中的N含量及C/N(P0.01)有显著差异;老鼠簕为C3植物,两地老鼠簕植物根茎叶δ~(13)C值有逐渐下降趋势,且淇澳的δ~(13)C值均高于南沙的相应值,这可能与底泥盐度有关;两地老鼠簕根茎叶δ~(15)N值则有逐渐上升趋势,且淇澳的δ~(15)N值均高于南沙的相应值;两地的底泥、老鼠簕茎叶的δ~(15)N值差异明显,但根中的差异不显著,这与根茎叶中N含量的变化规律较一致;整体上,植物体中δ~(13)C、δ~(15)N值与底泥中的值无明显相关性。     

广东连州自然分布的3种植物体内及根际环境中稳定性碳和氮同位素的分析

以广东连州自然分布的3种国家重点保护野生植物南方红豆杉〔Taxus chinensis var.mairei(Lemée et Lévl.)Cheng et L.K.Fu〕、半枫荷(Semiliquidambar cathayensis Chang)和金荞麦〔Fagopyrum dibotrys(D.Don)Hara〕为研究对象,分析了根、茎和叶片及根际土壤和岩石的C、N含量和C:N比以及δ13 C和δ15 N值的差异;在此基础上,通过δ13 C和δ15 N值的散点图比较了3种植物生态位的差异.结果表明:在同种植物中,根、茎和叶片的C和N含量及C:N比总体高于根际土壤和岩石,其中,叶片中C和N含量均最高,茎的C:N比最高;而根际土壤和岩石的δ13 C和δ15 N值总体高于根、茎和叶片.在供试的3种植物间,根际土壤和岩石中C和N含量总体上无明显差异,但根、茎和叶片中C和N含量以及根、茎和叶片及根际土壤和岩石的C:N比、δ13 C和δ15 N值均有一定差异;其中,金荞麦根中C含量显著(P<0.05)低于南方红豆杉和半枫荷,其根、茎和叶片中N含量和δ15 N值均极显著(P<0.01)高于后二者,其根、茎和叶片的C:N比和δ13 C值均极显著低于后二者,其根际土壤和岩石的C:N比和δ13 C值总体上也低于后二者;南方红豆杉和半枫荷的叶片中C和N含量以及茎和叶片的δ13 C值、根际土壤和岩石的δ13 C和δ15 N值均存在显著差异,但二者的整体差异相对较小.从散点图上看,金荞麦的生态位远离南方红豆杉和半枫荷,而后二者的生态位有交集.综合分析结果显示:草本植物金荞麦与木本植物南方红豆杉和半枫荷的C和N含量以及δ13 C和δ15 N值的差异不仅与植物自身的生活型有关,而且与各自生境中的光照和土壤因子等相关.另外,供试3种植物的根、茎和叶片的δ13 C值变幅为-31.69‰~-26.46‰,符合C3植物的δ13 C值范畴.     

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。     

湖泊水生植物稳定碳同位素分馏机制与应用研究进展

水生植物是维持湖泊生态系统健康发展的重要基础与支撑。与陆地植物相比,水生植物稳定碳同位素(δ~(13)C)的分馏过程较复杂,为系统的了解水生植物δ~(13)C的分馏过程及其在湖泊现代生态系统和古环境研究中的应用,调研了国内外相关研究进展。总结已有研究表明,水生植物的δ~(13)C主要与其吸收利用的碳源和水体环境要素等密切相关,影响因素较复杂,而且目前在利用水生植物的δ~(13)C研究不同时间尺度上湖泊环境变化时所选用的载体存在差异。植物不同组分样品的选择对解释水生植物δ~(13)C与环境之间的关系至关重要。因此,以太湖典型水生植物为研究实例,探讨了水生植物不同组分稳定碳同位素的分布特征及其对环境因子的响应差异,结果显示水生植物不同组分的δ~(13)C存在一定的差异,而且对环境的响应也不同,未来在利用水生植物δ~(13)C研究湖泊环境变化时对于水生植物样品组分的选择应谨慎考虑。