應用穩(wěn)定同位素技術研究長江口及南黃海水域主要魚類攝食生態(tài)和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu).pdf

1、海洋生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)動力學是生態(tài)學家們長期關注的熱點，了解海洋生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其時空變化，可為研究氣候變化和人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)漁業(yè)資源牛態(tài)系統(tǒng)水平的管理提供科學數(shù)據(jù)。生物間的攝食關系是食物網(wǎng)研究的重點，經(jīng)典的食物關系研究方法是胃含物分析法，胃含物直觀明了，但也存在分析周期長、餌料種類識別困難、餌料定量不準及定量指標不統(tǒng)一等諸多缺陷。穩(wěn)定同位素法是一種生物內(nèi)部標志法，因捕食者與其餌料的碳穩(wěn)定同位素接近，氮穩(wěn)定同位素沿食物鏈基本

2、上是逐級遞增，所以碳穩(wěn)定同位素常用來判斷捕食者的餌料組成，氮穩(wěn)定同位素用于計算生物的營養(yǎng)級，其正確性也得到了廣泛驗證。在選定生態(tài)系統(tǒng)的基線生物后，即可構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)，該法對生物營養(yǎng)級的計算和食物網(wǎng)時空變化的研究具有較強的優(yōu)勢。但在判斷捕食者餌料組成及其貢獻比時存在缺陷，只有在餌料間的碳穩(wěn)定同位素差異較大時才具有較高的精確度，所以在判斷食物組成時有時須輔以胃含物分析法。本文以穩(wěn)定同位素法為主，胃含物分析法為輔對長江口及南黃海水域幾種

3、魚類的食物組成、食物競爭、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)與其時空變化進行了研究，并對穩(wěn)定同位素法的正確性進行了驗證。 (1)首先分析了虻魚由與魚是魚的食物組成。穩(wěn)定同位素法對虻魚由的營養(yǎng)級計算結(jié)果為3.40～3.74，平均為3.55，與胃含物法計算結(jié)果接近。虻魚由主要食物為大于900μm的浮游動物，貢獻率為69％～75％，其它餌料的相對重要性依次為：細螯蝦、太平洋褶柔魚、脊腹褐蝦、火槍烏賊、仔稚魚、雙喙耳烏賊和日本槍烏賊，貢獻率分別為：21％～3

4、1％、0-7％、0～4％、0～2％、0～2％、0～1％和0～1％。穩(wěn)定同位素法能識別胃含物法不能識別的太平洋褶柔魚、雙喙耳烏賊、日本槍烏賊和火槍烏賊等軟體動物和仔稚魚。虻魚由的碳氮穩(wěn)定同位素與其體長間不存在相關性，在體長60mm時虻魚由食性發(fā)生較大轉(zhuǎn)化。虻魚由的碳氮穩(wěn)定同位素存在一定的站位差異，長江口北部海域的虻魚由與南黃海其它站位相比存在碳氮穩(wěn)定同位素的顯著差異。 長江口海域魚是魚的碳氮穩(wěn)定同位素與南黃海其它站位也存在顯著的

5、差異。長江口海域魚是魚的碳氮穩(wěn)定同位素與氮百分濃度與體長間不存在顯著的相關性。但黃海中南部魚是魚的碳氮穩(wěn)定同位素與碳百分濃度與體長間卻存在顯著的負相關性。整個黃海中南部鯤魚的營養(yǎng)級范圍為3.73～5.01，平均值為4.26，穩(wěn)定同位素法計算鯤魚的食物基本上為仔稚魚矛H>900μm的浮游動物，仔稚魚的貢獻比較胃含物分析結(jié)果偏大，最高貢獻比例達到了74％。 (2)在用穩(wěn)定同位素法估算出魚是魚和赤鼻棱魚是的食物貢獻比的基礎上，同時采

6、用食物重疊指數(shù)法、聚類分析法和穩(wěn)定同位素法三種方法對南黃海魚是魚與赤鼻棱魚是的餌料相似程度進行計算。三種方法的平均計算結(jié)果相差不大，都在70％左右，三者間的計算偏差≤5％。仔稚魚在兩者的食物貢獻中占了很大一部分比例，是兩者首要的能量與營養(yǎng)源，兩者的食物競爭可能也主要是針對仔稚魚展開的。 小黃魚的碳氮穩(wěn)定同位素也存在長江口北部海域與南黃海間的站位差異，推測在所調(diào)查海域可能存在3個小黃魚地方種群和1個皮氏叫姑魚地方種群。小黃魚與皮

7、氏叫姑魚的碳氮穩(wěn)定同位素與體長間不存在明顯的線性關系，但小黃魚體長間的碳氮穩(wěn)定同位素差異大于皮氏叫姑魚。穩(wěn)定同位素法分析小黃魚與皮氏叫姑魚的優(yōu)選食物為紅狼牙虎魚、六絲矛尾虎魚、中華櫛孔虎魚、龍頭魚、葛氏長臂蝦、口蝦蛄六種生物餌料，兩者在體長為100-109mm左右時食物競爭達到頂值，食物重疊系數(shù)為81.04％。從小黃魚與皮氏叫姑魚碳氮穩(wěn)定同位素的站位差異及體長差異推測兩者可能同時采取了不同棲息地的攝食分化策略和一定的食物資源分化來緩和食

8、物競爭。 (3)從魚是魚、虻魚由及小黃魚與皮氏叫姑魚的碳氮穩(wěn)定同位素比值站位間的差異及前人的研究結(jié)果判斷，所調(diào)查海域因受長江徑流、沿岸流等多種因素的影響而人致分為兩部分，即30.5°～32.5°N(包括32.5°N)和H32.5°N～33.5°N(分別以CSl和CS2表示)。 在統(tǒng)一基線生物氮穩(wěn)定同位素值對營養(yǎng)級計算的影響后，春季CSl海域中的生物與CS2海域相比除脊腹褐蝦與鷹爪蝦的營養(yǎng)級維持不變，六絲矛尾虎魚和細螯

9、蝦的營養(yǎng)級些微增大外，其它生物的營養(yǎng)級都是減少的。同胃含物分析法一樣，穩(wěn)定同位素法對生物食性類型的判斷也存在時空差異。春季CSl與CS2兩海域21種共有生物只有10種生物的食性類型一致、秋季CS1與CS2兩海域18種共有生物只有14種生物的食物類型一致、CS2海域春秋兩季12種共有生物只有7種生物的食性類型一致、CSl海域春秋兩季16種共有生物中只有8種生物的食性類型一樣?？傮w判斷，秋季生物的底棲餌料貢獻比春秋低。春季或秋季CS1與CS

10、2海域生物間碳或氮穩(wěn)定同位素的變化幅度及CS1海域春秋兩季牛物的碳或氮穩(wěn)定同位素變化不同步，但CS2海域春秋兩季生物間的碳或氮穩(wěn)定同位素變化幅度基本是一致的。 盡管CS1與CS2兩海域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)存在時間與空間的差異，但在同海域不同季節(jié)、同季節(jié)不同海域及不同海域不同季節(jié)時生態(tài)系統(tǒng)中生物間的碳、氮穩(wěn)定同位素或碳氮比基本上都存在顯著的相關性。推測可能是生態(tài)系統(tǒng)中生物的攝食結(jié)構(gòu)基本一致才使得這種相關性普遍存在。 從CS1