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。     

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。     

山东东营和烟台潮间带海草床食物网结构特征

为了探明海草床内主要生物类群间的营养关系以及食物网结构, 作者于2018年8月分别在东营黄河口潮间带和烟台西海岸潮间带海草床采集大型底栖生物样品, 采用δ ¹³C和δ ¹⁵N稳定同位素方法, 对生物样品的碳、氮同位素组成进行了测定和分析。结果表明: 东营海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-21.99‰至-12.13‰和5.23‰-11.05‰, 烟台海草床内生物的δ ¹³C、δ ¹⁵N值范围分别为-18.11‰至-14.06‰和6.60‰-10.22‰。东营海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.85, 烟台海草床主要生物的营养级范围为2.00-3.15。根据δ ¹⁵N值计算所得的营养级图分析可知两区域海草床内初级消费者主要为滤食性双壳类和多毛类, 次级消费者为植食性或杂食性甲壳类,肉食性鱼类和腹足类。与近海海域大型底栖生物食物网相比, 海草床内底栖生物的营养级均值普遍较低。     

三亚蜈支洲岛海洋牧场区域夏季食物网研究

三亚蜈支洲岛海洋牧场在针对珊瑚礁修复工作、热带海洋牧场建设等方面取得了不错的效果,但海洋牧场区域的营养结构仍需要长期的监测评估。于2020年7月海洋生物调查共采集52种主要消费者,以碳(δ¹³C)、氮(δ¹⁵N)稳定同位素技术为基础,首次构建三亚蜈支洲岛海洋牧场区域食物网并进行研究。结果表明：(1)主要消费者的δ¹³C值范围在-19.10‰—-12.74‰之间,平均值为(-16.99±1.52)‰;δ¹⁵N值范围为6.43‰—14.03‰,平均值(11.24±1.70)‰。单因素方差分析结果显示,不同类群之间碳氮稳定同位素均有显著性差异(P<0.01)。(2)大型海藻和底栖微藻对主要消费者的贡献率最大为41.50%,沉积有机物(SOM)和浮游植物也是消费者的重要碳源(贡献率分别为20.05%、19.97%),悬浮颗粒有机物(POM)对消费者的碳源贡献率最低,为18.48%。(3)三亚蜈支洲岛牧场区域主要消费者的营养级范围为1.53—3.76,主要消费者营养层次分布两端少,中间多。通过系统聚类分...     

基于稳定同位素的湿地食物源判定和食物网构建研究进展

湿地生物营养动力学是湿地生态系统结构和功能评价研究的基础.碳、氮稳定同位素作为识别营养关系的方法,已在湿地生态系统食物来源、组成和食物链传递研究中得到广泛运用.本文系统综述了稳定同位素食物贡献度计算模型和营养级确定的基本方法和理论;讨论了动物营养分馏值和基线的选择依据;概括了湿地生态系统典型食物源及其稳定同位素变化特征;总结了草食、杂食和肉食等不同营养级动物的食物来源.指出了稳定同位素在湿地食物源溯源和食物网研究中的不足;基于国内外研究现状和发展趋势及需求,展望了未来同位素技术在湿地食物网生态学研究中的运用前景和研究重点,提出需要加强稳定同位素营养分馏和基线的影响因素、样品处理和保存方式研究以及胃含物、分子标记物和多元素同位素结合分析.     

群落水平食物网能流季节演替特征

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可以用来判断食物网中不同生物的能量来源;δ15N主要用于确定生物在食物网中所处的营养位置.通常用δ13C—δ15N图来表征某一特定时间或空间的食物网结构,但是这种方法在比较不同时间和空间食物网结构中功效较差.同时这种定性描述食物网结构也无法满足食物网复杂变化下的假说验证.应用环形统计方法,以太湖梅梁湾鱼类群落为例,定量评价了群落水平食物网能流季节演替特征.结果表明太湖梅梁湾鱼类营养生态位移动的季节特征明显.进一步物种水平分析结果表明,各种鱼类角度和幅度随季节均有变化.Rayleigh检验结果表明,群落中不同种类在秋冬、冬春和夏秋均有显著的一致的方向变化;而春夏期间不显著.Watson-William检验结果表明,群落水平的鱼类营养生态位移动在秋冬和冬春季节转换中有显著差异.引起鱼类群落水平营养生态位在食物网空间中季节性移动的主要因素为可利用资源稳定同位素的季节变化和不同鱼类种群自身的食性季节性转变.同时,由于梅梁湾食物网鱼类群落杂食性水平高,季节性浮游初级生产力成为食物网能量流动的重要驱动作用.因此,在富营养化生态系统中,食物网群落水平营养生态位季节波动也暗示了系统稳定性的下降.定量评价食物网变化有助于认识和理解食物网结构与功能在生态学和生态系统管理等方面的重要.     

长江口水生动物食物网营养结构及其变化

为研究长江口水生动物食物网营养结构及其变化, 运用胃含物分析法研究了2016—2017年长江口及其邻近水域捕获的43种水生动物的食性类型与营养结构, 并与20世纪90年代和2006年文献数据进行了比较, 结果表明, 长江口及其邻近水域捕获的水生动物分为4种食性类型: 浮游生物食性、底栖生物食性、游泳生物食性、混合食性, 其中浮游生物食性消费者占绝对优势, 为39.53%; 游泳生物食性消费者所占比例最少, 为11.63%。所分析样品的营养级可分为3级, 其中植食性消费者占优势, 为76.75%; 中级肉食性消费者所占比例最少, 为4.65%; 与20世纪90年代相比, 12种常见鱼类的平均营养级由3.80下降到2.87。长江口水生动物食物网结构较为复杂, 生产者类型包括底栖藻类、浮游植物、有机碎屑3种, 主要由牧食食物链和碎屑食物链构成复杂的食物网。     

应用稳定性同位素技术（δ13C、δ15N）研究长江中游干流主要鱼类的营养级

应用稳定性同位素技术（δ13C、δ15N）对2011年3月至2013年12月采自长江中游干流宜昌、荆州、石首、监利、城陵矶、鄂州、九江和湖口江段的44种鱼类及3种水生无脊椎动物进行了营养级研究。长江中游干流鱼类的δ13C值范围﹣33.83‰（鳙Aristichthys nobilis） ~ ﹣17.36‰（南方鲇Silurus meridionalis）,δ15N值范围4.83‰（泥鳅Misgurnus anguillicaudatus）~ 15.13‰（翘嘴鲌Culter alburnus）。以梨形环棱螺（Bellamya purificata）的δ15N均值5.48‰作为营养级基准线（营养级 = 2）,计算出该江段水生动物的营养级处于2.42 ~ 4.88,主要集中在2.83 ~ 3.61之间,鱼类平均营养级为3.28。营养级大于2.83的鱼类种类数量占了总生物种数的80.85%。大刺鳅（Mastacembelus armatus）和长春鳊（Parabramis pekinensis）营养级最低,分别为2.42 ± 0.49和2.56 ± 0.52,营养层级大于4.0的高级消费者为太湖新银鱼（Neosalanx taihuensis）、短颌鲚（Coilia brachygnathus）、鳙和长蛇鮈（Saurogobio dumerili）,分别为4.88 ± 0.01、4.37 ± 0.27、4.32 ± 0.35和4.09 ± 0.78,小黄黝鱼（Micropercops swinhonis)、鱤（Elopichthys bambusa）、鱖（Siniperca chuatsi）、翘嘴鲌、青鱼（Mylopharyngodon piceus）和南方鲇的营养级分别3.99、3.92 ± 0.16、3.89 ± 0.27、3.87 ± 0.62、3.59 ± 0.69和3.59 ± 0.57。本研究旨为长江中游渔业资源评估及其合理利用提供基础科学资料,为进一步研究长江中游干流渔业资源营养结构的动态变化及受人为活动干扰影响等提供科学参考依据。     

土壤动物食物网研究方法

长期以来关于陆地生态系统的研究都集中在地上部分,而对于地下部分知之甚少。地下生态系统营养关系是生态系统中各生物成员之间最重要的联系,是物质循环、能量流动的重要载体。研究土壤动物食物网已成为现代地下/土壤生态学研究的热点与前沿。由于土壤动物的个体小、食性复杂、栖息环境隐蔽等原因,使得对土壤动物食物网的研究困难重重,所以选择合适的研究方法尤为重要。本文总结了国际上近几十年来土壤动物食物网研究方法,将其分为传统方法(野外直接观察法、室内培养实验观察法、显微镜下肠容物分析法)、常用方法(消化酶分析法、脂肪酸分析法、稳定同位素技术、特定化合物分子的稳定同位素分析技术)和现代分子方法(DNA分子跟踪食物链网络技术、单克隆抗体技术)3大类,具体介绍了每一种方法的发展历史和应用现状。根据土壤动物自身特性及对各方法的优势与劣势的比较,脂肪酸分析法和稳定同位素分析法是当前土壤动物食物网研究的常用方法;随着未来物种分子鉴定技术的改进和数据库的积累,DNA分子跟踪食物链网络技术将会成为未来的主流发展方向。     

流沙湾食物网结构的初探——基于稳定同位素方法的分析结果

海洋食物网的传统研究方法是胃含物分析法,即通过胃肠道的解剖,直接分析残留物的组成来计算生物体的营养层次。它反映的是捕食者的瞬时摄食情况,不能提供动物长期的摄食信息以及食性变化情况,存在很大的局限性[1]。     

夏季若尔盖高寒湿地水生生物群落食物网结构特征

为了解若尔盖高寒湿地夏季水生生物群落食物网结构及营养关系特征,应用稳定同位素技术分析了若尔盖湿地 3个不同区域(ZS1、ZS2和ZS3)水生生物群落碳、氮稳定同位素比值,并计算了13C-15N同位素生态位中的6个营养结构量化指标。结果显示:外源性营养源陆生植物13C、15N值分别为-28.23- -26.07,-1.20-5.98; 内源性营养源颗粒有机物 (POM:主要成分为藻类)和水生植物13C、15N值分别为-26.39- -21.17、-25.37- -24.15,3.68-6.61、3.50-4.01; 其中POM样品13C、15N组成存在明显的区域性差异(P0.05,P0.001)。食物网营养结构分析显示若尔盖湿地外源性碳源输入(优势陆生植物)对于维持该水域生态系统结构稳定有着十分重要的作用。若尔盖湿地水域食物网营养级介于2-3,暗示了其生态系统结构的相对脆弱性。同位素量化指标标记发现若尔盖湿地水生动物群落生态结构存在明显的空间异质性,可能与若尔盖湿地发达的畜牧产业相关。     

太湖介形虫分布与水环境因子间关系的典范对应分析

2004年9月至2005年8月间对太湖介形虫分布状况进行了季节性的调查,共获得介形虫15种,其中克氏瘤丽星介Physocypria kraepelini,豆形豆形玻璃介(比较种)Fabaeformiscandona cf.fabaeformis和塔尔薄丽星介Dolerocypria taalensis的出现频度分别达71.05%、44.74%和42.11%,为太湖水体中的常见种。相似性分析(UPGMA)结果表明太湖介形虫可分为四个不同的类型,即终年出现物种、仅秋季出现物种、夏秋季出现物种和仅春季不出现的物种。应用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)对太湖38个样点的15种介形虫与9个环境因子关系研究的结果是介形虫与环境因子间的相关性高达100%,提示太湖水体环境因子变化影响了介形虫的分布和季节性变化;水体的9个环境因子中的pH值、植被密度、总磷和总氮对介形虫的分布影响最大;而化学需氧量和溶氧量对其也有一定的影响。从物种分布状况看,稳定湖花介Limnocythere stationis对水体中环境因子的敏感性明显高于其它物种,其高分布频度对高总磷和高叶绿素具指示作用;太湖中的三种常见种介形虫(克氏瘤丽星介、豆形豆形玻璃介(比较种)和塔尔薄丽星介)的分布主要受总磷和化学需氧量的影响,其高分布频度是水体高化学需氧量的良好指标种;在高总氮和高化学需氧量的春季水体中无角尾狭星介Stenocyprisderupta,近球形金星介Cyprissubglobosa,上野湖湾介Strandesiauenoi,绿色湖湾介S.viridis,条纹湖湾介S.vittata,环星介(未定种)Zonocypris sp.和史氏达尔文介Darwinula stevensoni的出现,暗示这些物种的高分布频度可以指示水体中的低总氮和低化学需氧量。     

花背蟾蜍繁殖种群食物多样性及营养生态位的研究

作者于１９９５年４～５月份在长春市调查了花背蟾蜍繁殖种群不同繁殖时期的食性,并通过食物多样性和营养生态位对食性变化进行了分析。结果表明,繁殖种群繁殖后的食物多样性指数、营养生态位宽度较繁殖期为大;繁殖期和繁殖后的食物百分率相似性指数及营养生态位重叠值小,而食物百分率相异性及营养生态位分离值大。繁殖期雄体的食物多样性指数及营养生态位宽度均大于雌体,繁殖后雌体的食物多样性指数及营养生态位宽度均大于雄体,雌雄个体间的食物百分率相异性指数及营养生态位分离值小。摄食活动性受繁殖影响,并随繁殖结束而增强。     

岱海水质咸化过程中营养状况的变化

通过1996年夏季对岱海的综合考察,采用营养状态指数(TSI)法对岱海进行了水质营养状况的综合评价和比较分析,并结合自往年关于岱海的理化因子和营养元素含量资料,对岱海水质咸化过程中水体营养状况的变化进行了比较分析。在此基础上,还初步探讨了岱海水质咸化过程与营养状况变化之间的关系。       

肇庆星湖浮游植物状况及其富营养化评价

研究了 1 996年 4月至 1 997年 7月肇庆星湖 5个子湖泊浮游植物种类和数量变化。在 1 996年 4月至 1 997年 7月 6次采样中 ,共鉴定出浮游植物 82种 ,其中绿藻门 37种 ,其次为硅藻和蓝藻门 ,优势种有鼓藻、栅藻、衣藻、席藻、直链藻、多甲藻和裸藻等。大多数采样点年平均浮游植物密度为 1 0 4 个 /L至 1 0 5个 /L,整个湖泊年平均密度为 4.2 8× 1 0 5个 /L。星湖各子湖泊全年的总氮、总磷含量分别低于 1 mg/L和 0 .1 mg/L ,以叶绿素 a、总氮、总磷、氨氮、COD和 BOD为参数的营养状态指数 (TLI) ,除波海湖外均小于 50。根据浮游植物种类和密度及综合营养状态指数评价结果 ,星湖的富营养化状况属于中营养化至富营养化之间 ,其中波海湖已达到富营养化水平 ,5个湖泊的富营养化程度由高至低依次为 :波海湖、仙女湖、里湖、青莲湖、中心湖。     

一株太湖水域蓝藻噬藻体的分离与鉴定

研究首次报道在太湖筛选到的一株感染铜绿微囊藻的噬藻体。在太湖蓝藻水华暴发区域采集水样, 经0.22 μm 微孔滤膜过滤、超滤浓缩后感染对数期的不同株微囊藻, 对感染效果明显的进行进一步研究。研究发现M. aernginosa 905 有明显感染, 用CsCl 不连续密度梯度离心的方法对噬藻体进行纯化并研究噬藻体的一步生长曲线。研究发现: 在MOI=10-5 的感染条件下, 该噬藻体感染M. aernginosa 的潜伏期为2h, 裂解期为4—6h, 稳定期为6—12h, 裂解量为4 pfu/cell。透射电镜观察此噬藻体头部为二十面体, 直径约50 nm, 具一很短尾部。此外在不加任何保护剂的情况下, 此噬藻体在-20℃和-80℃下保存感染力丧失, 但在4℃条件下保存, 其感染活性可维持50d 以上。研究为探讨用噬藻体控制蓝藻水华提供了重要基础       

11000年以来太湖的形成与演变

１１０００年以来太湖的形成与演变ＷｉｌｌｉａｍＹ．Ｂ．Ｃｈａｎｇ（ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＧｒｅａｔＬａｋｅｓａｎｄＡｑｕａｔｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ,ｔｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏ...     

洞庭湖区东方田鼠的食物组成调查

采用胃内容物显微组织学鉴定法,定量调查了洞庭湖区东方田鼠（Ｍｉｃｒｏｔｕｓｆｏｒｔｉｓｃａｌａｍｏ－ｒｕｍ）的食物组成。该鼠的主要食物,在苔草地是苔草和水田碎米荠,在芦荻场是碎米荠、苦草、荻和镜子苔,在稻田区是水稻和双穗雀稗,在岗地是三毛草、一年蓬、千金子和水稻。植物叶片是其主要利用对象,在绿色食物资源不足的情况下,也取食植物种子。其食物组成的变化表明,该鼠能依不同栖息地的植被结构调整摄食对象,因而能适应湖区生活环境的灾变性变化。     

中国太湖1950年以来主要环境的变化和迅速富营养化的开始

太湖是我国第三大淡水湖,面积２３５０ｋｍ＾２,位于长江三角洲（面积３５０００ｋｍ＾２）的中部,自６０００年前太湖形成以来,湖泊经历了几个主要变化,１９５０年以前太湖最明显的变化发生在海侵和湖盆大小,海侵是太湖形成的主要原因。太湖形成后,在不同的干燥和湿润时期,湖盆经历了由一系列的小湖或统一湖盆之间的波动,但一般来说,近２０００年以来,湖盆的大小在增大,然而１９５０年以后,为适应人口的增长,许多浅水