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...     

应用脂肪酸组成研究热带东太平洋同域中上层鲨鱼营养生态位分化

物种对食物资源利用方式的差异,即营养生态位分化是物种共存的先决条件之一,对种间营养生态位的比较研究有助于了解同域分布物种的共存机制。脂肪酸组成可反映生物较长时间尺度的摄食信息,对探讨物种间营养生态位分化具有重要指示作用。热带东太平洋主要栖息有8种大型中上层鲨鱼,大青鲨(Prionace glauca)、大眼长尾鲨(Alopias superciliosus)、镰状真鲨(Carcharhinus falciformis)、长鳍真鲨(Carcharhinus longimanus)、浅海长尾鲨(Alopias pelagicus)、尖吻鲭鲨(Isurus oxyrinchus)、路氏双髻鲨(Sphyrna lewini)和锤头双髻鲨(Sphyrna zygaena),通过比较其肌肉脂肪酸组成,分析种间食性差异,营养关系及营养生态位分化。结果表明,尖吻鲭鲨营养级相对较高,大青鲨相对较低。3种鼠鲨与5种真鲨存在食性差异或栖息地隔离。浅海长尾鲨与大眼长尾鲨营养生态位重叠程度较高,存在激烈的资源竞争。大青鲨与镰状真鲨生态位宽度较大,表征其对环境的可塑性较强;尖吻鲭鲨和路氏双髻鲨生态位宽度较小,表现为其食性的特化。本研究解释了脂肪酸组成分析在鲨鱼摄食研究中的潜在应用,对分析大洋性鲨鱼的营养生态位分化,资源分配方式及同域共存机制有一定的应用价值。     

基于稳定同位素技术的南海北部蓝圆鲹的营养生态位

蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)是南海北部重要的经济鱼类之一。根据2019年9—10月在南海北部陆架区采集的样品,利用稳定同位素分析蓝圆鲹的营养生态位变化。结果表明：以长肋日月贝作为营养级计算的基线,蓝圆鲹营养级范围2.77～4.19,平均值为3.81;δ¹⁵N值范围7.29‰～12.10‰,平均值为10.83‰;δ¹³C值范围-19.32‰～-16.10‰,平均值为-17.94‰;δ¹⁵N与δ¹³C值呈正相关;δ¹⁵N和δ¹³C值随体长增大而升高,在约100 mm体长附近达到峰值,后趋于稳定并略有下降;C/N值随体长增大而降低,至约100 mm体长达到最低值,后略有升高;不同水深样品的C/N值无显著性差别(P>0.05);在对大体长样品(≥140 mm)分析发现,雌性蓝圆鲹的δ¹⁵N值显著高于雄性(P<0.05),但δ¹³C值和C/N值无显著差别(P>0.05)。     

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...     

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)植物群落C3-C4植物优势度变化;3)分解过程中¹³C富集的微生物源碳的积累。此外,讨论了¹³C休斯效应对土壤剖面δ¹³C垂直分布模式的影响。土壤剖面δ¹⁵N垂直分布模式的影响机制主要有4种: 1)反硝化过程产生的¹⁵N贫化气体的损失;2)分解过程中¹⁵N富集的微生物源氮的积累;3)菌根将¹⁵N贫化的含氮化合物转移到植物而在深层土壤积累¹⁵N富集的菌根真菌残留物;4)土壤有机质-矿物相互作用。最后提出了未来土壤剖面碳、氮稳定同位素自然丰度的垂直分布模式研究应该关注的重点。     

不同时期北部湾日本带鱼营养生态位差异

基于2008—2009年和2018年对北部湾日本带鱼的采样,通过测定碳氮稳定同位素,计算其营养级、营养生态位等指标,对比分析10年前后日本带鱼营养生态位的差异,探究其生态适应能力的变动。结果表明: 2个时期北部湾日本带鱼碳稳定同位素(δ¹³C)值差异明显,2018年δ¹³C值范围变窄,平均值变小,推测日本带鱼食物来源由偏中上层向偏中下层水域转变;氮稳定同位素(δ¹⁵N)值的范围和平均值基本保持不变,营养级范围和平均值(3.38和3.43)变化不明显,说明近10年来北部湾日本带鱼在生态系统中的营养层次比较稳定。日本带鱼δ¹³C值与肛长相关性不显著,δ¹⁵N则为极显著正相关性。在营养生态位方面,2018年的生态位指标均出现不同程度的下降,下降幅度的范围为1.1%~32.1%;生态位总面积和核心生态位面积分别由20.20和4.68缩小至14.20和3.18,说明北部湾日本带鱼的营养生态位发生了显著变化,对资源利用能力和环境适应能力下降。推测,10年来北部湾日本带鱼的营养级变化不明显,但由于食物来源发生变化,营养来源多样性下降,营养生态位变小。     

马鞍列岛海洋牧场褐菖鲉和小黄鱼营养生态位差异

海洋牧场是近岸渔业资源保护和恢复的有效途径,为评估海洋牧场建设对褐菖鲉和小黄鱼营养生态位和种间竞争关系的影响,基于2013年和2016年调查的碳氮稳定同位素数据,分析种内营养生态位变化趋势与种间竞争的关系.结果表明: 从2013年到2016年海洋牧场区褐菖鲉和小黄鱼种内营养生态位明显增大,凸多边形总面积(TA)营养生态位分别由1.89和0.34增加到12.43和8.86,两者的种间生态位重叠面积由 0.13 增加到7.69;标准椭圆营养生态位分别由1.11和0.14增加到4.94和4.06,两者的种间生态位重叠面积由0增加到0.26.随时间变化,褐菖鲉和小黄鱼δ¹³C和δ¹⁵N呈减小趋势,且δ¹³C值差异显著,δ¹⁵N不显著,两者的种间饵料重叠度从68.9%增加到90.6%.     

浮游动物稳定碳、氮同位素特征及其在水生态系统研究中的应用

浮游动物在水域生态系统食物网中起着承上启下的作用,其稳定碳、氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)被广泛用于研究对食物资源的利用,揭示物质循环路径及与其他生物之间的营养关系等.浮游动物的稳定同位素也常用于解释初级生产力,判断水体污染物和环境变化过程.明确浮游动物稳定同位素组成的时空变化及影响因子,对于以其稳定同位素组成作为研究水生态系统生态过程和环境变化的指示物尤为重要.本综述基于国内外学者对水生态系统中浮游动物δ¹³C、δ¹⁵N特征及其应用的研究成果,梳理了浮游动物δ¹³C 和δ¹⁵N在不同类型水体、不同类群及时空变化的差异:浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N时空变化则主要受食物来源及其同位素组成的影响,后者又受到初级生产力和氮源及水体物理化学性质等因素的影响.未来,浮游动物稳定同位素技术通过与新兴污染物、新兴技术及统计分析方法结合,将在地学、生物学等领域形成多手段、多学科、多尺度的研究方向.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

基于碳、氮稳定同位素研究胶州湾普氏栉虾虎鱼的摄食习性

普氏栉虾虎鱼属于小型暖温性底层鱼类,是胶州湾鱼类群落中的优势种之一,在胶州湾食物网和生态系统中发挥着重要作用.本文应用碳、氮稳定同位素技术,基于胶州湾渔业资源底拖网调查采集的样品,对普氏栉虾虎鱼的摄食习性进行了研究.结果表明: 胶州湾普氏栉虾虎鱼的δ¹⁵N值范围为11.24‰～13.99‰,平均值为(12.70±0.70)‰,δ¹³C值范围为-20.67‰～-18.46‰,平均值为(-19.08±0.36)‰;各体长组的营养级范围为3.49～3.76,平均营养级为(3.62±0.21),其δ¹⁵N值和营养级与体长呈显著负相关,δ¹³C值与体长无显著相关性.普氏栉虾虎鱼摄食的主要饵料生物类群为多毛类、虾类和软体动物,浮游动物和颗粒有机物(POM)的饵料贡献率较小.聚类分析结果表明,普氏栉虾虎鱼各体长组食物组成的相似性均在92%以上,相似性较高,说明其摄食习性随体长变化无明显差异.普氏栉虾虎鱼在胶州湾生态系统中属于中级消费者,其摄食各饵料生物类群比例的变化可能是其营养级与体长呈负相关关系的主要原因.     

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.     

基于胃含物和碳、氮稳定同位素研究浙江南部近海蓝圆鲹的摄食生态

蓝圆鲹是浙江南部近海的重要经济鱼类。本文根据2020年5月、8月、11月和2021年1月在浙江南部近海进行的底拖网调查,应用胃含物分析和碳氮稳定同位素分析对浙江南部近海蓝圆鲹的摄食习性进行研究。结果表明: 浙江南部近海蓝圆鲹δ¹³C平均值为(-16.55±0.60)‰,范围为-17.76‰～-15.25‰,与叉长呈显著负相关;蓝圆鲹δ¹⁵N平均值为(11.76±0.88)‰,范围为9.06‰～13.03‰,与叉长呈显著正相关。根据δ¹⁵N值计算浙江南部近海蓝圆鲹的平均营养级为3.89±0.26。胃含物分析表明,浙江南部近海蓝圆鲹的主要饵料类群为鱼类、虾类、蟹类、头足类、多毛类和小型甲壳类。稳定同位素分析表明,虾类对浙江南部近海蓝圆鲹的营养贡献率最高(40%～84%),其次为多毛类、小型甲壳类、蟹类、头足类和鱼类。蓝圆鲹的摄食习性有明显的生长变化,随着蓝圆鲹叉长的增加,其倾向于摄食更高营养级的饵料生物。     

基于稳定同位素方法的吕泗渔场近岸海域夏季主要生物营养级

2018年9月对吕泗渔场近岸海域的渔业资源进行调查,对比分析了该海域主要生物的碳、氮稳定同位素值及营养级。结果表明: 吕泗渔场近岸海域主要生物的δ¹³C值范围在-24.27‰～-13.24‰,平均值为(-17.15±1.85)‰;δ¹⁵N值范围在4.30‰～14.61‰,平均值为(11.21±1.90)‰。聚类分析表明,吕泗渔场近岸海域主要生物可划分为4大营养类群:第一类群包括多数中、小型鱼类、虾类及其他无脊椎动物;第二类群包括斑鰶、鲻鱼等鱼类和安氏白虾、脊尾白虾等虾类;第三类群为浮游植物;第四类群为浮游动物。在连续营养谱中,鱼类、虾蟹类和贝螺类的营养级范围分别为3.2～4.7、3.2～4.2和2.0～4.1,大多数物种归属中、高级消费者的范畴。本次调查吕泗渔场近岸海域相同生物种类的营养级平均值比东、黄海偏高0.6,且多数鱼、虾、蟹类出现生态位重叠现象,表明该海域多数生物的生长环境和营养结构比较相近。