應(yīng)用穩(wěn)定同位素技術(shù)研究長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)動(dòng)力學(xué)是生態(tài)學(xué)家們長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)，了解海洋生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其時(shí)空變化，可為研究氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)漁業(yè)資源牛態(tài)系統(tǒng)水平的管理提供科學(xué)數(shù)據(jù)。生物間的攝食關(guān)系是食物網(wǎng)研究的重點(diǎn)，經(jīng)典的食物關(guān)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(zhǎng)、餌料種類識(shí)別困難、餌料定量不準(zhǔn)及定量指標(biāo)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(biāo)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(jí)遞增，所以碳穩(wěn)定同位素常用來(lái)判斷捕食者的餌料組成，氮穩(wěn)定同位素用于計(jì)算生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其正確性也得到了廣泛驗(yàn)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(duì)生物營(yíng)養(yǎng)級(jí)的計(jì)算和食物網(wǎng)時(shí)空變化的研究具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。但在判斷捕食者餌料組成及其貢獻(xiàn)比時(shí)存在缺陷，只有在餌料間的碳穩(wěn)定同位素差異較大時(shí)才具有較高的精確度，所以在判斷食物組成時(shí)有時(shí)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(duì)長(zhǎng)江口及南黃海水域幾種

3、魚類的食物組成、食物競(jìng)爭(zhēng)、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)與其時(shí)空變化進(jìn)行了研究，并對(duì)穩(wěn)定同位素法的正確性進(jìn)行了驗(yàn)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(duì)虻魚由的營(yíng)養(yǎng)級(jí)計(jì)算結(jié)果為3.40～3.74，平均為3.55，與胃含物法計(jì)算結(jié)果接近。虻魚由主要食物為大于900μm的浮游動(dòng)物，貢獻(xiàn)率為69％～75％，其它餌料的相對(duì)重要性依次為：細(xì)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(xiàn)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(shí)別胃含物法不能識(shí)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(dòng)物和仔稚魚。虻魚由的碳氮穩(wěn)定同位素與其體長(zhǎng)間不存在相關(guān)性，在體長(zhǎng)60mm時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)間不存在顯著的相關(guān)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(zhǎng)間卻存在顯著的負(fù)相關(guān)性。整個(gè)黃海中南部鯤魚的營(yíng)養(yǎng)級(jí)范圍為3.73～5.01，平均值為4.26，穩(wěn)定同位素法計(jì)算鯤魚的食物基本上為仔稚魚矛H>900μm的浮游動(dòng)物，仔稚魚的貢獻(xiàn)比較胃含物分析結(jié)果偏大，最高貢獻(xiàn)比例達(dá)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(xiàn)比的基礎(chǔ)上，同時(shí)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(duì)南黃海魚是魚與赤鼻棱魚是的餌料相似程度進(jìn)行計(jì)算。三種方法的平均計(jì)算結(jié)果相差不大，都在70％左右，三者間的計(jì)算偏差≤5％。仔稚魚在兩者的食物貢獻(xiàn)中占了很大一部分比例，是兩者首要的能量與營(yíng)養(yǎng)源，兩者的食物競(jìng)爭(zhēng)可能也主要是針對(duì)仔稚魚展開的。 小黃魚的碳氮穩(wěn)定同位素也存在長(zhǎng)江口北部海域與南黃海間的站位差異，推測(cè)在所調(diào)查海域可能存在3個(gè)小黃魚地方種群和1個(gè)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(zhǎng)間不存在明顯的線性關(guān)系，但小黃魚體長(zhǎng)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(zhǎng)臂蝦、口蝦蛄六種生物餌料，兩者在體長(zhǎng)為100-109mm左右時(shí)食物競(jìng)爭(zhēng)達(dá)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(zhǎng)差異推測(cè)兩者可能同時(shí)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(lái)緩和食

8、物競(jìng)爭(zhēng)。 (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(zhǎng)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(duì)營(yíng)養(yǎng)級(jí)計(jì)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(yíng)養(yǎng)級(jí)維持不變，六絲矛尾虎魚和細(xì)螯

9、蝦的營(yíng)養(yǎng)級(jí)些微增大外，其它生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)都是減少的。同胃含物分析法一樣，穩(wěn)定同位素法對(duì)生物食性類型的判斷也存在時(shí)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(xiàn)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(shí)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(shí)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(guān)性。推測(cè)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(guān)性普遍存在。 從CS1