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.     

海南新村湾海草床主要鱼类及大型无脊椎动物的食源

利用稳定碳同位素技术,分析了海南岛新村湾海草床中主要鱼类及大型无脊椎动物的食物来源。结果显示,有机碳源δ¹³C值的变化范围为-16.9‰--6.8‰,以海草叶片及其碎屑最高(-7.8‰ ±0.2‰),悬浮颗粒有机质(POM)最低(-16.9±0.2)‰,而附生藻类(-12.0±0.9)‰和沉积物有机质(SOM)(-13.2±0.2)‰居中。消费者δ¹³C值的变化范围为-15.4‰--6.4‰,表明其食物来源较广。IsoSource 混合模型计算结果表明,本海草床棘皮动物、多毛类、甲壳类和大部分的鱼类以海草为主要有机碳源,双壳类主要同化附生藻类和SOM的混合有机碳源,少数鱼类以POM为主要碳源。以上结果表明,海草是海草床中主要鱼类及大型无脊椎动物的重要食物来源。     

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。     

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。     

应用碳氮稳定同位素研究斑海豹(Phoca largha)的食性

通过检测以毛鳞鱼和大西洋鲱饲养6个月以上的幼年和成年豢养斑海豹(Phoca largha)肌肉、肝脏、肾脏、肺、毛发、触须和趾甲等组织的δ13C和δ15N值,获得各组织的分馏系数,结合辽东湾海域斑海豹肌肉、肝脏和肾脏等组织及辽东湾海域潜在食物的δ13C和δ15N值,推测斑海豹在辽东湾海域的食物来源。结果发现:豢养斑海豹对食物中的δ13C值各组织分馏系数依次为触须(3.5‰)毛发(3.2‰)趾甲(3.0‰)肌肉(1.3‰)肺(1.0‰)肝脏(0.5‰)肾脏(0.3‰);对食物中的δ15N值各组织分馏系数依次为肾脏(2.8‰)肝脏(2.7‰)肌肉、趾甲和触须(均为2.6‰)肺(2.4‰)毛发(1.8‰);豢养斑海豹幼崽肌肉、肾脏和肝脏组织的δ13C值分别为-22.4‰、-23.0‰和-22.1‰,母兽乳汁的δ13C值为-24.8‰;辽东湾海域成年斑海豹肌肉、肾脏和肝脏组织的δ13C值分别为-18.6‰、-19.1‰和-18.7‰。通过豢养斑海豹肌肉组织δ13C的分馏系数(1.3‰)推测辽东湾海域斑海豹的食物以鱼类为主,喜食中上层和中下层鱼类,同时也摄食一些头足类和虾类。     

三峡库区蓄水初期大宁河鱼类重金属污染特征

三峡水库蓄水后,库区不同水域的水体状态存在差异.为揭示三峡库区中不同水体环境条件对鱼类重金属含量的影响,以大宁河河口(巫山)和回水区(大昌)分别代表库区中的河流型和湖泊型水体,在两地分别采集了11种鱼类,利用稳定同位素分析了两地鱼类食物来源和营养等级,并测定鱼类样本中的Cr、Cd、As、Pb、Ni、Cu和Zn 7种重金属含量.结果显示,大昌鱼类的稳定同位素δ13C值范围(-28.8‰～-22.5‰)宽于巫山鱼类的δ13C值范围(-26.2‰～-23.1‰),但大昌鱼类的δ15N值普遍负于巫山鱼类.两地鱼体重金属含量除As外均处于较低水平.两地的中上层鱼类体内重金属含量无明显区别,但大昌的底层鱼类体内重金属含量显著高于采自巫山的底层鱼类含量,与沉积物的较多接触可能是该地区底层鱼类部分重金属水平显著升高的重要原因.     

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.     

三峡水库蓄水初期鱼体汞含量及其水生食物链累积特征

于2011-2012年在三峡库区干流水域及7条典型支流采集了11种鱼类样品,以稳定同位素(δ13C和δ15N)营养等级分析为基础,研究了三峡水库蓄水后的鱼类汞含量水平及其食物链累积特征.结果表明,库区鱼类(以鲤为例)平均总汞含量为57.1 μg/kg,与蓄水前鱼体总汞水平相当,但在库区不同水域鱼体总汞含量差异显著:干流入库水域(洛碛断面)鱼体总汞含量平均值为88.0μg/kg,显著高于水库腹区水域(巫山断面)的平均值43.1μg/kg.稳定同位素分析表明,库区支流鱼体的δ13C范围为-22.08‰--28.92‰,大于干流鱼体的δ13C范围(-23.11‰--26.87‰),表明支流鱼类的食物来源具有更明显的湖沼型特征.同时,支流鱼类食物链上汞的累积放大效率显著高于干流水域.水文水动力差异可能是库区内汞累积等生态过程存在空间差异的重要原因.     

沙棘属植物叶片碳稳定同位素含量与气候的关系

本试验以131个沙棘属植物种群为研究对象,通过测定其叶片碳稳定同位素(δ13C)值,分析了碳稳定同位素特征与环境因子之间的关系.结果 表明:沙棘属植物叶片的δ13C值介于-24.65‰～-29.11‰‰,平均值为-26.97‰,属于C3植物,叶片δ13C值变异系数为种内大于种间,表明环境因子是影响沙棘属植物叶片δ13C...     

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。     

稳定碳同位素技术在北京市公园湖泊沉积物有机质来源分析与评价中的应用

湖泊是陆地水圈的重要组成部分,湖泊沉积物是水体污染物的源和汇,北京湖泊生态环境和环境质量评价越来越受关注。本研究对2012—2013年北京市19个公园湖泊表层沉积物中δ13Corg、C/N值及TOC、TON含量进行分析,探讨了湖泊生产力分布、湖泊营养输入、表层沉积物营养含量以及各沉积物有机质来源。结果表明,湖泊表层沉积物由于存在地域差异,δ13Corg、C/N、TOC、TON含量的差别较大、湖泊生产力与营养水平各不相同;通过有机指数评价法推断,所研究的湖泊中只有3个湖泊较清洁,其他均受到不同程度的有机污染;结合δ13Corg(-27.6‰~-22.1‰)和C/N(8.2~58.1)2个特征值对沉积物进行有机质来源的定性及半定量分析,推断出北京市公园湖泊有机质大多来源为污水有机质,应主要从控制污水输入方面降低湖泊污染风险。     

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。     

太湖贡湖湾食物网特征研究

应用稳定性同位素技术(13C和15N)研究了太湖贡湖湾食物网特征, 结果显示由于食物来源变化多样性影响, 导致贡湖的食物网结构和营养级关系变化较为复杂, 贡湖主要生物类群13C、15N值表现出较大的种间差异。消费者13C值从摇蚊幼虫的-32.3到锯齿米虾的-22.1, 其值大小与营养级的关系没有规律性。消费者平均15N值从褶纹冠蚌的10.3到位于顶端间下鳙的19.0, 随营养级位置而升高。群落中所有种类的15N、13C值之间没有相关性(r=0.1835, P0.05), 表明该食物网是非线性食物网。研究结果验证了杂食性生物有机体普遍存在于富营养化的贡湖水域生态系统中, 且13C结果表明, 浮游植物、固着藻类以及沉水植物为贡湖食物网中大多数生物有机体的主要碳源。贡湖食物链长度为4.44营养级。     

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。     

川东南小型水库营养结构特征的稳定C、N同位素分析

为了解我国水库生态系统营养结构特征, 研究应用稳定同位素技术分析了四川省东南部的典型小型水库松林水库中不同水生生物碳、氮稳定性同位素比值。基于Bayesian混合模型(SIAR)分析了不同消费者基础碳来源, 并计算了δ13C–δ15N同位素生态位中6个营养结构量化指标。结果表明: 调查期间松林水库处于富营养化状态; 初级生产者POM(主要成分为浮游藻类)、固着藻类、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides和水蓼Polygonum hydropiper的δ13C值范围为–29.20‰—18.81‰, δ15N值范围为4.01‰—12.73‰; 其中POM和固着藻类是多数消费者的主要碳源; 松林水库食物网营养级长度为3级, 以杂食性鱼类为优势类群并存在营养冗余现象, 暗示了该生态系统鱼类群落结构的相对稳定性; 入侵物种福寿螺Pomacea lineata、罗非鱼Oreochromis spp.与土著物种铜锈环棱螺Bellamya aeruginosa、鲫Carassius auratus等之间存在明显的同位素生态位重叠现象。建议加强水生生物资源管理, 减少外来物种入侵对当地土著物种的保护具有重要意义。     

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。     

异龙湖近百年来湖泊沉积物有机碳、氮稳定同位素变化及其环境指示意义

通过对异龙湖沉积物岩芯(YLH-1)样品有机碳、氮及其稳定同位素、C/N值测定,结合人类活动的阶段性特征,分析了近百年来异龙湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响下湖泊的生态环境变化过程。结果表明:异龙湖沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素分别为-25.9‰～-22.5‰和0.5‰～4.7‰,C/N值16.4～20.4,表明异龙湖有机质主要受大型水生植物影响,而藻类和陆源有机质贡献较小。δ~(13)C逐渐偏负的过程反映了异龙湖富营养化加剧的过程,可能与藻类吸收有机质降解产生的CO_2有关,而δ~(15)N的变化则与流域内工业污染物、农业化肥和大气氮沉降有关。异龙湖的生态环境变化可以分为3个阶段:19世纪80年代至20世纪60年代初期,湖泊初级生产力较低,水质好,受人类活动干扰较小; 20世纪60年代中后期至20世纪90年代,随着人类活动的加强,湖泊生产力迅速提高,富营养化程度加剧,水质恶化,藻类大量繁殖; 20世纪90年代之后,湖泊处于高生产力水平,湖泊富营养化严重。因此,未来管理部门要重视人类活动对湖泊生态环境影响,加强湖泊生态环境治理,改善湖泊生态环境。     

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。