海洋性聚落先民的食物结构:昙石山遗址新石器时代晚期人骨的碳氮稳定同位素分析

本文对18例昙石山文化墓葬出土人骨进行骨胶原的提取和碳氮稳定同位素测定,并通过污染鉴别,其中的17例为有效数据。有效骨样的δ~(13)C值在-20.9‰~-16.5‰范围,δ~(15)N值在8.5‰~14.4‰范围。就稳定同位素整体分析结果而言,昙石山先民主体所处营养级较高,以广泛的肉食来源和一定量的C_3类植物为生。推测肉食来源中主要有大量的海生类资源,也包含了陆生动物。进一步的分析表明,昙石山先民的食物营养级可能与社会贫富并无关联。单因素方差分析显示,未成年人的食物结构和成人基本相似,但可能更偏向于食用高营养级的食物;两性的食性未表现显著性的差异。作为一个海洋性聚落,昙石山遗址的经济活动应以渔猎采集为主,水稻种植很可能仅为辅助性的经济行为。     

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。     

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.     

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。     

早期鲜卑人和动物骨骼的稳定同位素分析

本文对呼伦贝尔地区扎赉诺尔、团结和东乌珠尔早期鲜卑墓地出土的人和动物骨骼进行了稳定同位素分析,以期揭示早期鲜卑的食物结构和生计方式。C、N稳定同位素分析结果表明,早期鲜卑人的食物来源兼具C_3类和C_4类,其中C_4类食物很可能来自其从事的少量粟作农业。人具有较高的δ~(15)N值,且与动物的δ~(15)N值差异较大,表明人的营养级较高,肉食资源在食物结构中占据较大比重,这可能来自于早期鲜卑人所从事的游牧及狩猎经济的贡献。C、N、S稳定同位素分析结果表明,动物和人的食物来源来自于当地的陆生系统,而个体马(DW M3(1))具有较高的δ~(13)C和δ~(15)N值以及明显不同于其他样品的异常高的δ~(34)S值,说明此个体可能属于来自于其他地质环境的"外来者"。     

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。     

农业区游牧民族饮食文化的滞后性——基于大同东信广场北魏墓群人骨的稳定同位素研究

不同地域的人群具有不同的饮食传统和饮食文化。然而,当人们持续不断的直接或间接接触时,一方或双方原有的饮食文化将会产生变化,如拓跋鲜卑的饮食文化就经历了从游牧向农业的转变。本文对山西大同东信广场北魏墓群26例人骨进行了C、N稳定同位素分析,结果 (δ~(13)C值为-11.5±2.7‰,n=26;δ~(15)N值为9.8±1.2‰,n=26)显示,先民的食物类型差异较大,并包含大量的肉食资源。研究表明,以C_3类食物为主的先民主要放牧或狩猎,以C_4类食物为主的先民主要以种植粟、黍等C_4型农作物喂养家畜。大同东信广场北魏墓群人群中两种不同饮食传统的存在,显示游牧民族新的饮食习惯(以粟作农业产品为食)的形成滞后性于北魏政权的建立,这可能与气候变冷及他们的排斥有关。     

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。     

姜寨遗址先民食谱分析

尽管通过C、N稳定同位素分析已对陕西临潼姜寨遗址先民的食物结构和粟作农业进行了初步探索,但研究中的一些重要问题,如不同时期先民食物结构的演变,姜寨与半坡、史家先民食物结构间的差异等,依然未能深入讨论。为此,本文对姜寨遗址出土的不同时期(一期、二期)人骨进行了C、N稳定同位素分析,试图揭示先民食物结构的演变历程,探索姜寨与半坡、史家先民食物结构间的差异,并初步探讨产生这种差异的可能原因。人骨的δ13C平均值(-9.7±1.0‰)和δ15 N平均值(8.5±0.5‰),表明粟类食物(包括粟类作物以及依赖于粟类作物的动物等)在姜寨先民食谱中占据主要地位,且动物资源在食物中的比例相对较低。两期先民的δ13C和δ15N值,无显著性差异,表明先民一直从事粟作农业以及家畜的饲养活动。食谱分析并未发现第二期先民食用更多野生动物的证据,这可能与先民样品量相对偏少、二期先民食用的野生动物比例上升较小、动物类食物在先民食谱中所占比例较小等原因有关。对比地理位置毗邻、文化年代相近的姜寨、史家、半坡遗址先民δ13C值,姜寨(-9.7±1.0‰,N=19)与史家(-10.0±0.7‰,N=9)接近,而远高于半坡(-14.8±1.9‰,N=5),表明半坡遗址粟作农业的种植规模要逊于姜寨和史家遗址。我们认为,不同遗址间先民δ13C值的差异,可能受半坡样品量偏少、遗址间小生态环境不同等因素的影响。     

山西晋中小南庄墓地人骨的C、N稳定同位素:试析小麦在山西的推广

小麦何时何地对中国北方传统的粟黍农业产生影响是近些年学术界研究的焦点问题之一。相关研究表明,小麦对中国北方不同地区粟黍农业的影响存在时间上的差异。古文献及考古研究表明,小麦在龙山时期就开始在中国北方地区出现,但直到东周及其后才逐步对粟黍农业产生显著的影响。为了探索小麦在东周时期在山西地区推广的程度和其对先民食物结构和生业经济的影响程度及其背后的内在动因等,本文选取晋中小南庄墓地东周时期人骨进行了C、N稳定同位素分析,结果显示先民的δ~(13)C值和δ~(15)N值都比较集中(δ~(13)C值的范围为-9.0‰～-7.5‰,均值为-8.0‰±0.4‰,n=16;δ~(15)N值的范围为9.0‰-11.7‰,均值为10.5‰±0.9‰;n=16),说明他们以C_4类食物为主,也有少量C_3类食物,但动物蛋白消费有所区分。据他们对动物蛋白占有的不同,晋中小南庄墓地东周时期人至少可以划分为两个经济群体,第一个群体可能从事农耕经济,第二群体可能从事畜牧经济。从事农耕经济人群的食物中的C_3食物应该主要来源于小麦,这说明小麦在东周时期开始在晋中地区有所推广。小麦在山西地区的推广、种植和使用,对传统的粟黍农业产生了相应的影响,使得先民种植农作物的种类有所增加,这应该加快了秦汉时期农业高峰期的形成。然而,山西地区小麦的推广相对缓慢,这可能与当地根深蒂固的粟黍经济和饮食习惯密切相关。     

利用碳氮稳定同位素技术分析东海银鲳食性

利用稳定同位素技术分析了东海银鲳(Pampus argenteus)及其可能摄食饵料的碳、氮稳定同位素比值,以期探讨东海银鲳可能的食物来源.结果表明:东海区银鲳平均碳(813C)和氮(δ15N)稳定同位素比值分别为-18.22‰、8.16‰,其可能摄食饵料的δ13C值变化范围为-17.33‰～-21.58‰,差值为4.25‰,δ15N值变化范围为3.89‰～7.96‰,差值为4.07‰;东海银鲳可能的食物来源主要为箭虫、虾类、水母类、头足类、仔稚鱼和浮游动物等,其中箭虫为主要可能的食物来源,其贡献率为24%～78%,平均贡献率为57%;银鲳可能摄食的其他饵料中,贡献率从大到小依次为虾类、水母类、头足类、仔稚鱼、＞1000 μm浮游动物、500～1000 μm浮游动物和100～500 μm浮游动物,其平均贡献率分别为11.8%、8.4%、7.1%、5.0%、4.9%、3.2%和2.6%.由以上结果可知,银鲳是一种广食性鱼类,其饵料种类较多,碳和氮的来源均较为复杂.     

应用稳定同位素测定贵州凤冈麻湾洞洞穴陆生动物的食物来源及营养级

以贵州凤冈麻湾洞洞穴生态系统为研究对象,运用δ~(13)C、δ~(15)N测定了洞穴动物及其有机碳源的同位素比值,分析了洞穴生态系统的营养级关系及洞穴动物食源。结果表明:洞内植物δ~(13)C范围为-41. 78‰～-38. 80‰,较洞外植物低;δ~(15)N范围为-1. 31‰～1.23‰,在洞外陆源有机质δ~(15)N范围内;洞穴土壤有机质的δ~(13)C范围为-31. 09‰～-24.95‰,δ~(15)N范围为-1.08‰～7.72‰;洞穴动物δ~(13)C范围为-30.41‰～-12.02‰,δ~(15)N范围为2.07‰～8.94‰;洞穴土壤有机质对动物的食源贡献率超过72%,远高于植物对动物的食源贡献率,即洞穴土壤有机质是洞穴动物的主要食物来源。麻湾洞生态系统主要由4个营养层次组成:植物为第一营养层次;闪夜蛾、螺类、马陆类处于第二营养层次;裸灶螽、长头地蜈蚣处于第三营养层次;蜘蛛类处于第三或第四营养层次。即大部分同种(或同类群)动物在洞穴中所处的营养级位置相对稳定,少部分同种动物在不同光带或同种类群的不同种动物在同一光带所处的营养级位置有差异。     

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.     

基于稳定同位素技术对长江口主要渔业生物营养级的研究

2014年11月至2015年10月在长江口采集到33种鱼类和9种无脊椎动物,分析了常见渔业生物的同位素组成与营养级结构。结果表明:长江口常见渔业生物的同位素变化幅度较大,其中鱼类的δ~(15)N和δ~(13)C值范围分别为9.26‰~15.39‰和-29.78‰~-14.25‰;无脊椎动物δ~(15)N和δ~(13)C值范围分别为7.73‰~13.53‰和-22.22‰~-14.84‰。以底栖动物毛蚶(Scapharca subcrenata)作为基线生物,计算出各物种相应的营养级,鱼类营养级范围为2.49~4.60,属于3个营养级,其中中华鲟(Acipenser sinensis)营养级最高(4.60±0.02),杂食性鲢(Hypophthalmichthys molitrix)营养级最低(2.49±0.02);无脊椎动物营养级范围是2.00~3.84,属于2个营养级,中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)最高(3.84±0.02)。对棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)、中国花鲈(Lateolabrax maculatus)和斑尾刺虾虎鱼(Acanthogobius ommaturus)3种鱼类不同体长的营养级进行分析,结果发现,随鱼体体长的增加营养级均有相应增大趋势,这可能是由于随着鱼类生长及其摄食习性发生变化导致其营养级也随之发生改变。本研究初步建立了长江口水域食物网连续营养谱,为渔业资源开发及保护提供了依据。     

山西乡宁内阳垣遗址先民食物结构分析

本文应用C、N稳定同位素分析方法,对山西乡宁内阳垣遗址先民的食物结构进行了分析,旨在揭示该遗址先民的生活方式及社会经济状况,探索戎狄对该遗址先民的影响。分析表明,该遗址先民的δ13C平均值为-8.27‰,δ15N平均值为9.54‰,由此推测他们主要的经济模式应为畜牧业。考古学证据显示该遗址主体文化为晋,但食物结构分析却反映,先民的经济模式主要为畜牧业,明显受到了游牧民族(戎狄)的影响。样品XNM50具有异常的δ13C值(-15.36‰)和较高的δ15N值(9.88‰),当与其从事狩猎活动有关。δ13C和δ15N的统计分析表明,不同性别的先民在食物结构上无明显差异,而不同规格的墓葬却差异明显。     

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。     

中街山列岛海域三种恋礁性鱼类的营养生态位及潜在碳源

为明确中街山列岛重要恋礁性鱼类的营养关系，本研究以中街山列岛的3种典型恋礁性鱼类条石鲷、褐菖鲉和星康吉鳗为对象，利用碳、氮稳定同位素技术分析了其在2020年夏季的营养生态位，并计算主要碳源(大型海藻、浮游植物、悬浮颗粒有机物、底质有机物)的贡献值。结果表明：1)条石鲷、褐菖鲉和星康吉鳗的δ¹³C值范围在-21.44‰～-15.21‰,平均值为(-16.85±1.12)‰;δ¹⁵N值范围在8.32‰～10.96‰,平均值为(9.69±0.66)‰,三者之间的碳氮稳定同位素均有显著性差异；2)条石鲷和褐菖鲉的营养生态位重叠很小，说明其种间竞争并不激烈，而条石鲷和褐菖鲉与星康吉鳗之间均不存在生态位重叠，说明它们之间的摄食种类有所分化；3)星康吉鳗的生态位总面积、校正核心生态位面积和食物来源多样性均最大，表明星康吉鳗的食性泛化，食物来源更为丰富；4)以厚壳贻贝作为基线生物，星康吉鳗的营养级最大，为3.38,其次是褐菖鲉，为3.09,条石鲷的营养级最小，为3.00;5)稳定同位素混合模型(SIAR)显示，悬浮颗粒有机物是三者的主要碳源，贡献率分别为57...     

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。     

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。     

基于胃含物分析和稳定同位素技术研究鳀的摄食生态

鳀是重要的渔业资源捕捞对象,同时也是生态系统营养动力学研究的关键种。基于2020年和2008—2009年东海区采集的鳀样品,结合胃含物分析和肌肉碳、氮稳定同位素技术,分析了鳀的食物组成、食性昼夜差异、不同发育阶段的食性转变及其营养级,研究鳀的摄食生态。胃含物分析显示,鳀主要摄食浮游甲壳类和小型鱼类,优势饵料依次为太平洋磷虾[相对重要指数百分比(IRI)=87.6%,出现频率(F)=57.6%]、小拟哲水蚤(IRI=3.2%,F=15.3%)和细足法虫戎(IRI=2.1%,F=13.1%);同位素分析显示,桡足类是鳀的主要食物来源,其次是磷虾类,端足类的食源贡献率最小,不足1%。鳀食物组成昼夜差异明显,摄食强度白天比晚上高,下午最高,午夜最低;叉长90 mm是鳀食性转变的拐点,小于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,大于90 mm的鳀主要摄食浮游动物,兼食小型鱼类。鳀的δ¹³C值范围为-21.66‰～-18.14‰,平均值为(-19.92±0.86)‰;δ¹⁵N值范围为4.07‰～10.78‰,平均值为(8.14±2.48)‰;鳀的δ¹³C和δ¹⁵N比值与叉长呈极显著正相关。基于胃含物分析的鳀营养级为3.4,基于δ¹⁵N稳定同位素的鳀营养级为2.7。本研究可为中上层小型鱼类在生态系统中的营养地位提供参考依据,为构建食物网营养通道提供基础资料。