我国几种常见头足类角质颚碳氮稳定同位素分析

头足类角质颚具有稳定的化学成分和物理结构,其稳定同位素分析已成为头足类生态学研究的主要方法之一。本文分别对4种近海头足类(曼氏无针乌贼、杜氏枪乌贼、短蛸和剑尖枪乌贼)角质颚进行稳定同位素分析,研究角质颚中碳、氮稳定同位素比值(~(13)C/~(12)C,δ~(13)C;~(15)N/~(14)N,δ~(15)N)、摄食生态和栖息环境在物种间的差异,分析可能形成差异的原因以及δ~(13)C、δ~(15)N值与头足类胴长间的相关性,旨在解读不同头足类所生活栖息的渔场,了解它们所处生态系统中的地位,为渔业开发与管理提供材料,同时也为我们可以更好地利用这些物种提供基础。结果表明,4种头足类的平均胴长关系为杜氏枪乌贼剑尖枪乌贼曼氏无针乌贼短蛸(122.72 mm67.93 mm67.93 mm35.3 mm),平均体质量关系为杜氏枪乌贼曼氏无针乌贼短蛸剑尖枪乌贼(70.39 g50.67 g47.35 g19.93 g),其中:曼氏无针乌贼的δ~(15)N值最大(10.81‰±0.38‰),δ~(13)C值最小(-14.98‰±0.55‰),C/N比值最小(3.08±0.03);剑尖枪乌贼的δ~(15)N值最小(8.21‰±0.30‰),δ~(13)C值最大(-13.00‰±0.54‰),C/N比值最大(3.57±0.06)。曼氏无针乌贼可能具有较高营养水平,剑尖枪乌贼、杜氏枪乌贼相较于短蛸、曼氏无针乌贼生活在较浅水域的栖息环境。杜氏枪乌贼与短蛸的δ~(13)C、δ~(15)N值无显著差异(ANOVA,P0.05),它们的生态位圆存在重叠,处于相近的营养级,其他物种间角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值存在显著差异(ANOVA,P0.05),生态位圆无重叠。此外杜氏枪乌贼角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值与胴长(ML)均呈显著的线性关系(δ~(13)C=0.023 6×L_(ML)-17.429,P0.05;δ~(15)N=0.017 6×L_(ML)+6.873,P0.05),而曼氏无针乌贼、短蛸以及剑尖枪乌贼的胴长与角质颚的δ~(13)C、δ~(15)N值相关性不显著(P0.05),说明其摄食习性随体长变化无显著相关。     

脂类去除对赤道外海茎柔鱼软组织稳定同位素的影响

为探究脂类去除对赤道海域茎柔鱼Dosidicusgigas中碳氮稳定同位素(δ13C、δ15N)的影响及不同软组织间的稳定同位素差异,对茎柔鱼(胴长为195～324 mm)肌肉、性腺和消化腺等3种软组织进行去脂与不去脂处理,以测定组织中稳定同位素并进行对比分析.结果表明:3种软组织中δ13C、C/N在脂类去除前后均有显著性差异(P<0.05),肌肉和性腺中δ15N在脂类去除前后均有显著性差异(P<0.05),而消化腺中δ15N在脂类去除前后无显著性差异(P>0.05);脂类去除前或去除后δ13C、δ15N、C/N在3种不同的软组织间均有显著性差异(P<0.05);不同组织稳定同位素含量比较显示,δ13Cbefore、813Cafter依次均为肌肉>消化腺>性腺;δ15Nbefore、δ15 Nafter依次均为肌肉>消化腺>性腺,C/Nbefore依次为性腺>消化腺>肌肉, C/Nafter依次为消化腺>性腺>肌肉.研究表明,脂类的存在对茎柔鱼软组织的稳定同位素含量测定产生显著影响,因此,建议利用软组织稳定同位素技术对头足类进行摄食分析时应先进行脂类去除.     

茎柔鱼氨基酸氮稳定同位素特征及营养位置估算

生物的营养位置(trophic position,TP)是评价和描述食物网结构的基础。相较于传统的营养位置研究方法,氨基酸氮稳定同位素分析法能够更加准确地估算海洋生物TP,特别是高度洄游的大洋性物种。茎柔鱼(Dosidicus gigas)是一种广泛分布于东太平洋的大洋性头足类。研究以采集自3个海域的茎柔鱼为研究对象,对其肌肉氨基酸氮稳定同位素比值(δ~(15)N)进行测定、分析和比较,并估算其营养位置。结果显示,各海域茎柔鱼肌肉氨基酸δ~(15)N值存在显著差异,但苏氨酸在不同海域均具有最低的δ~(15)N值,可能与苏氨酸的特殊氮分馏机制有关。氨基酸δ~(15)N值的空间异质性主要是由脯氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和赖氨酸导致,说明茎柔鱼肌肉的δ~(15)N值同时受食物来源和同位素基线影响。此外,应用多种氨基酸δ~(15)N值估算营养位置的准确性可能高于仅利用谷氨酸和苯丙氨酸。本研究可为进一步开展大洋性头足类摄食生态学研究提供有益参考。     

秘鲁外海茎柔鱼胴长组成及性成熟初步研究

根据2001年6-8月我国鱿钓船对秘鲁外海（79°～90° W、5°～16° S）茎柔鱼资源的调查,对其胴长组成和性成熟作了初步分析.结果表明,渔获物胴长范围为200～880 mm,优势胴长为240～480 mm,约占总数的80%左右.依据胴长组成和性成熟度,调查海域茎柔鱼存在3个群体.雌雄性别比为2.52∶1.00.渔获物中,雄性个体的性成熟度高于雌性,雄性Ⅲ和Ⅳ期占总数84.3%,雌性仅占47.5%.同一性成熟阶段,雌性个体的胴长范围均大于雄性.经估算,雌性和雄性个体的初次性成熟胴长分别为374 mm、228 mm.     

秘鲁外海茎柔鱼胴长组成及性成熟初步研究

根据2001年6-8月我国鱿钓船对秘鲁外海（79°～90° W、5°～16° S）茎柔鱼资源的调查,对其胴长组成和性成熟作了初步分析.结果表明,渔获物胴长范围为200～880 mm,优势胴长为240～480 mm,约占总数的80%左右.依据胴长组成和性成熟度,调查海域茎柔鱼存在3个群体.雌雄性别比为2.52∶1.00.渔获物中,雄性个体的性成熟度高于雌性,雄性Ⅲ和Ⅳ期占总数84.3%,雌性仅占47.5%.同一性成熟阶段,雌性个体的胴长范围均大于雄性.经估算,雌性和雄性个体的初次性成熟胴长分别为374 mm、228 mm.     

北太平洋柔鱼角质颚形态及生长年间差异

根据2010年、2015年和2016年在北太平洋海域所采集的柔鱼样本,分析其胴长、体质量及角质颚形态的年间差异和性别差异,并计算角质颚的月平均生长率,结合不同年份各月索饵场海表面温度(sea surface temperature,SST)和叶绿素a浓度(chlorophyll a,Chl.a)的分布,研究环境对角质颚形态和生长的影响。研究发现,3年的个体胴长和体质量均存在显著差异(P0.01),2016年的个体和角质颚的形态值最大,2015年的个体和角质颚形态值最小。不同年份间角质颚的各项参数均存在显著差异(P0.01)。分析角质颚形态值与胴长的关系发现,2010年生长参数b最大,2015年则最低。不同年份的角质颚月生长率中,2010年角质颚在8—9月有着较高的生长率,而2015年同期的生长率则最低。分析渔汛期索饵场SST和Chl.a的变化发现:2015年8—9月的SST相对其他年份较低,而2010年8—9月索饵场的Chl.a值较为分散,但高浓度(0.7 mg/m~3)所占比例较高;2016年由于适宜的SST和适宜的Chl.a,使得其个体有着形态较大的角质颚,同时个体也相对较大。不同年份间角质颚形态存在一定的差异,同时8—9月的SST和Chl.a的变化是影响该年度个体角质颚形态的主要因素之一。     

北太平洋2种鱿鱼类角质颚生长特性及其种类判别

根据2018年9—11月中国鱿钓船在北太平洋海域（41°05''N~43°45''N,154°05''E~159°43''E）采集的柔鱼（Ommastrephes bartramii）和北方拟黵乌贼（Gonatopsis borealis）样本,对样本的胴长（mantle length,ML）、体质量（body mass,BM）以及角质颚的12个形态学参数进行了测定,研究角质颚的生长特性。结果显示,两个种类在胴长和体质量上均存在极显著差异。主成分分析认为,上脊突长（UCL）最适合用来表征柔鱼角质颚的生长,UCL和下侧壁长（LLWL）最适合用来表征北方拟黵乌贼角质颚的生长。赤池信息量准则（akaike’s information criterion,AIC）认为：柔鱼的上头盖长（UHL）、下头盖长（LHL）、LLWL、下翼长（LWL）与胴长呈幂函数关系,UCL、上侧壁长（ULWL）、上翼长（UWL）、下脊突长（LCL）与胴长呈对数函数关系;北方拟黵乌贼的UHL、下喙长（LRL）和LLWL与胴长呈幂函数关系,UCL和LCL与胴长呈指数函数关系,上喙长（URL）、ULWL和LHL与胴长呈对数函数关系。逐步判别分析显示,上、下角质颚的判别正确率分别为92.70%和84.50%,并建立判别方程。研究认为,角质颚外部形态可较好地应用于2种头足类的判别。     

角质颚色素沉积可视化及其在头足类判别分类中的应用

角质颚是研究头足类各种生物信息的重要组织，为实现头足类角质颚色素沉积的精确化测量，探究色素沉积在头足类角质颚判别分类中的作用，研究选取茎柔鱼、柔鱼以及翼柄柔鱼3种头足类生物的角质颚下颚为研究对象，以其侧视图像为基础，对其色素沉积按照等级Ⅰ：黑色、等级Ⅱ：灰色、等级Ⅲ：浅灰色、等级Ⅳ：透明四个等级进行可视化，分别计算出茎柔鱼、柔鱼以及翼柄柔鱼角质颚四种等级的色素沉积面积与头盖-翼部区域以及脊突-侧壁区域面积的比例关系，并且采用逐步判别分析法对3种头足类角质颚之间的色素沉积差异进行分析，结果显示等级Ⅰ、Ⅳ在脊突、侧壁区域各色素梯度占比对判定分类的结果具有显著意义，判别成功率为74.4%。研究认为，3种头足类的角质颚色素沉积情况存在一定差异，而这些差异有可能是由于3种头足类不同的生活特性和摄食习惯导致。研究实现了角质颚色素沉积的数值化和色素沉积等级的精确化划分，并按照划分的结果，将色素沉积情况作为全新的定量测量方法，为头足类生物角质颚色素沉积研究提供了新的思路。     

哥斯达黎加外海茎柔鱼生物学特性初步研究

根据2009年7-8月在哥斯达黎加外海探捕期间采集的281尾茎柔鱼样本,对其生物学特性进行初步分析。结果表明:茎柔鱼样本胴长范围为205～429 mm,优势胴长为260～360 mm,占81.14%;体重范围为0.17～1.69 kg,优势体重为0.2～1.0 kg,占88.26%;雌雄性比约为3.76∶1,性腺成熟度以Ⅲ和Ⅳ期为主,雄性、雌性性成熟的比例分别为94.92%和66.67%;摄食等级以0～1级为主,占89.32%。体重与胴长关系W=2.35×10-7LM2.5944。相对于加利福尼亚湾、秘鲁和智利外海的茎柔鱼,哥斯达黎加外海茎柔鱼个体较小且体型偏瘦,属于小型或中型群体。     

北太平洋中东部2个海区柔鱼生物学特性比较研究

根据2010年4-7月北太平洋中东部海域采集的854尾柔鱼样本,分东经海域(170°E～180°E)和西经海域(170°W～180°W)分析其胴长组成、性别比、性成熟度和性成熟指数等生物学特性。结果表明,西经海域雌性个体的优势胴长组为25～29 cm和35～43 cm,平均胴长为32.9 cm;雄性个体优势胴长组为23～27 cm,平均胴长为24.5 cm。而东经海域雌性个体优势胴长组为35～43 cm,平均胴长为36.9 cm,雄性个体仅1尾。体重-胴长关系表明,雌性个体生长速度明显快于雄性,尤其是西经海域。渔获物中性别组成均不符合1∶1。西经海域雌性个体以性成熟度Ⅰ、Ⅱ期为主,占总数的97.9%,对应的优势胴长分别为23～27 cm、35～43 cm,Ⅲ期雌性个体的优势胴长为45～49 cm;雄性个体的性成熟度为Ⅰ、Ⅱ期,对应的优势胴长分别为23～27 cm和25～27 cm。东经海域雌性个体性成熟以Ⅰ、Ⅱ期为主,对应的优势胴长分别为29～35 cm和35～43 cm。西经海域和东经海域雌性个体初次性成熟胴长分别为47.3 cm和50.7 cm。分析认为,调查海域渔获均为秋生群,东经海域主要以大型群为主体...     

东太平洋不同海区茎柔鱼渔业生物学的初步研究

根据我国鱿钓船多年在秘鲁、智利和哥斯达黎加外海生产调查所采集的茎柔鱼样本,对3个不同作业海区茎柔鱼渔业生物学特性进行比较分析。研究表明,秘鲁、智利和哥斯达黎加外海茎柔鱼胴长范围分别为209～1 149 mm、166～837 mm和204～429 mm,优势胴长分别为250～400 mm、300～450 mm和250～350 mm,对应的渔获物中雌雄性比平均值分别为3.87∶1、2.50∶1、3.75∶1。根据胴长组成以及性成熟,认为秘鲁外海存在大型、中型和小型3个群体,智利外海以中型群体为主体并存在少量的大型群体,哥斯达黎加外海以小型群体为主体并存在少量的中型群体。秘鲁和智利外海茎柔鱼体重与胴长关系式的生长参数b值为3.06～3.17,而哥斯达黎加外海为2.57～2.63。秘鲁和智利外海茎柔鱼性腺成熟度均以Ⅰ级和Ⅱ级为主,而哥斯达黎加外海则以Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级为主。各月间摄食等级差异变化较为显著,但基本上以0～2级为主体。研究表明,3个海区茎柔鱼种群结构和生物学特性总体上有所差异。研究亮点:首次对秘鲁、智利和哥斯达黎加外海3个不同作业海区茎柔鱼渔业生物学特性进行比较分析,研究认为秘鲁外海存在大型、中型和小型3个群体,智利外海以中型群体为主体并存在少量的大型群体,哥斯达黎加外海以小型群体为主体并存在少量的中型群体。生长参数存在差异,各月间摄食等级差异变化较为显著。研究表明,3个海区茎柔鱼种群结构和生物学特性总体上有所差异。     

碳、氮同位素在牛肉产地溯源中的应用研究

【目的】探索稳定性同位素对中国牛肉产地溯源的可行性，了解牛不同组织中δ13C和δ15N指标在其中的作用。【方法】利用同位素比率质谱仪测定了来自吉林、贵州、宁夏、河北4个地域牛肉、牛尾毛、饲料中的δ13C和δ15N值，比较了不同地域牛组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异，分析了各组织中同位素组成的相关关系，并结合牛的喂养方式，研究了δ13C和δ15N值的变化规律。【结果】不同地域牛组织中稳定性碳同位素组成有极显著差异，排序依次为吉林>贵州>宁夏>河北。吉林、宁夏两地样品与贵州、河北两地样品之间的δ15N值有极显著差异，且后者高于前者。不同地域喂养牛的主饲料成分有其明显的地域特征。脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中碳、氮同位素之间呈极显著相关性。【结论】牛组织中δ13C值可预测其膳食中C4植物所占的比例，δ15N值可区分牧区与农区喂养的牛；δ13C指标对牛肉产地来源的正确判别率高于δ15N指标，两项指标相互补充可显著提高产地来源的正确判别率；脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中δ13C、δ15N值均可作为牛肉产地溯源的指标，它们对牛肉产地来源的判别规律一致。     

饲料中C3植物含量对牛组织中稳定同位素碳、氮组成的影向

研究了饲料中C3植物含量不同时对牛不同组织中稳定性同位素碳、氮组成的影响。18头12~14月龄的青年牛随机分为6组,分别饲喂C3植物含量为50.0%、60.0%、70.0%、80.0%、90.0%、100.0%的饲料,132 d后屠宰。利用同位素比值质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ13C和δ15N值。结果表明,牛组织中碳同位素主要受饲料的影响,牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值随着C3植物含量在牛饲料中的比例增大而降低,并且均与C3植物含量呈极显著的负相关关系,用牛组织中的δ13C值可以预测饲料中C3植物所占的比例。牛组织中的氮同位素一定程度上受饲料因素的影响,但未随C3植物含量呈现规律性变化。牛不同组织中δ13C和δ15N与饲料之间的富集或贫化比例与其他报道并不一致。     

羊组织中碳、氮同位素组成及地域来源分析#br#

 【目的】探讨羊组织中C、N同位素组成特征及其在地域间的变化规律,为利用稳定性同位素技术进行羊肉产地溯源提供科学依据。【方法】利用稳定性同位素比率质谱仪（IRMS）测定来自内蒙古自治区锡林郭勒盟、阿拉善盟和呼伦贝尔市3个牧区,重庆市和山东省菏泽市2个农区羊肉、羊颈毛及饲料样品中的δ13C和δ15N值,比较不同地域羊组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异,分析羊组织同位素组成的相关关系,结合羊的饲喂方式和地域环境,探讨C、N同位素组成的变化规律。【结果】不同地域羊组织的δ13C、δ15N值有显著性差异,其δ13C值与牧草δ13C值高度相关,主要受牧草种类的影响;δ15N值与饲料和地域环境有关。脱脂羊肉、粗脂肪及羊颈毛的δ13C、δ15N值均呈极显著性相关。【结论】稳定性C、N同位素可以作为追溯羊肉产地及其饲喂体系的参考指标。脱脂羊肉、羊颈毛、粗脂肪均可用于羊肉产地溯源研究。     

小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素的测定与分析

 【目的】利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪（gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS）测定小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素组成。【方法】以小麦临汾50744为材料,水解得到其籽粒蛋白质氨基酸,将氨基酸标准样品以及小麦籽粒氨基酸衍生化为N-新戊酰基,O-异丙醇（N-pivaloyl-isopropyl,NPP）氨基酸酯,利用GC-C-IRMS测定其碳氮稳定同位素组成。【结果】氨基酸标准样品的碳氮同位素组成分析表明,NPP氨基酸酯的平均重现性δ13C为0.47‰,δ15N为0.28‰,并没有产生大的同位素分馏,因此δ13C和δ15N都能得到满意的测定结果。运用GC-C-IRMS测定了小麦临汾50744籽粒蛋白质氨基酸的稳定碳氮同位素的自然丰度,其中δ13C的变化范围在-28.7‰到-34.7‰,δ15N的变化范围为-6.2‰到9.5‰。采用系统聚类分析进行分类,根据δ13C可以将氨基酸分为两类;根据δ15N可以将氨基酸分为三类。【结论】运用GC-C-IRMS结合NPP氨基酸酯衍生物可以测定小麦籽粒氨基酸的稳定碳氮同位素,这对于揭示氨基酸代谢途径的差异以及逆境胁迫下氨基酸的合成差异具有重要的意义。     

运用稳定同位素技术研究千岛湖秋季刺网渔获物的食性和营养级

利用稳定性同位素技术,对2011年9月至11月期间利用浙江千岛湖主要渔具之一的刺网采集的渔获物开展了食物源和营养级的分析研究。结果表明,千岛湖鱼类主要食物源的δ13C值跨度范围较大(-29.7‰~-23.9‰),其中浮游植物的δ13C值最高,颗粒有机物(POM)的δ13C值最低。食物源的δ15N值变化范围较小,以浮游植物最高(8.5‰),颗粒有机物最低(5.1‰)。与食物源的同位素值分布趋势相反,消费者的δ13C值浮动范围相对较小(-29.7‰~-21.6‰),而δ15N值的浮动范围相对较大(5.1‰~14.8‰)。消费者的营养级从1.9到3.6,分属于3个营养等级,鱼类的营养级全部分布在第3到第4营养级之间,且与其食性特征有较好的一致性,但是两种外来种鱼类中的一种草食性鱼类团头鲂的营养级却高达3.4,而肉食性的斑点叉尾的营养级则仅为3.0,说明其在千岛湖的食性均已发生了很大变化。同位素示踪方法研究的结果还表明千岛湖水体中的碳源主要是浮游植物。     

稳定性氮同位素技术研究太湖梅梁湾区域营养盐差异

稳定同位素技术通常用于指示外源输入对环境的影响,采用该技术分析了太湖北部不同湖区悬浮颗粒有机物和浮游动物的碳氮稳定同位素比值的差异。结果表明,不同粒径的悬浮颗粒有机物和浮游动物稳定同位素比值存在显著的季节变化,夏季普遍高于冬季,其中δ13C高3.19‰~7.21‰,δ15N高4.20‰~9.36‰。各有机物δ13C不能有效区分各湖区的环境差异,而δ15N在各湖区存在显著差异。δ15N聚类分析显示,河口区由于受外源输入的影响,其δ15N显著低于其他湖区,单独聚为一类,而交汇处和湖心区影响较小,同河口区存在显著差异。整体来讲,总颗粒有机物和浮游动物δ15N同水体TP浓度呈显著正相关,同总溶解性无机氮浓度、铵根离子浓度呈显著负相关。可见,太湖北部悬浮颗粒有机物和浮游动物δ15N受环境营养盐差异的影响强烈,悬浮颗粒有机物δ15N可以作为指示湖区区域差异的有效指标。     

日粮中玉米含量对肉鸡碳·氮同位素组成的影响

[目的]研究日粮中玉米含量对肉鸡肌肉中δ^23 C和分δ15 N值的影响。[方法]以不同玉米含量的基础日粮饲喂160只1日龄的从肉鸡21d,然后更换日粮继续饲喂21d,取其胸部肌肉测定稳定性碳和氮同位素组成。[结果]结果表明：在试验的前21d鸡肉中δ^13 C的值与基础日粮中δ^13 C的值呈显著正相关（相关系数达0．97,P〈0．01）;更换基础日粮后,鸡肉中δ^13 C的值与日粮中δ^15 C的值仍呈高度正相关（相关系数达0．84,P〈0．01）,而鸡肉中δ^15N值无明显的变化规律。[结论]基础日粮中玉米含量决定了鸡肉中稳定性碳同位素的组成,而鸡肉中稳定性氮同位素的组成受日粮中玉米含量的影响较小。     

The transition from stiff to compliant materials in squid beaks

The beak of the Humboldt squid Dosidicus gigas represents one of the hardest and stiffest wholly organic materials known. As it is deeply embedded within the soft buccal envelope, the manner in which impact forces are transmitted between beak and envelope is a matter of considerable scientific interest. Here, we show that the hydrated beak exhibits a large stiffness gradient, spanning two orders of magnitude from the tip to the base. This gradient is correlated with a chemical gradient involving mixtures of chitin, water, and His-rich proteins that contain 3,4-dihydroxyphenyl-L-alanine (dopa) and undergo extensive stabilization by histidyl-dopa cross-link formation. These findings may serve as a foundation for identifying design principles for attaching mechanically mismatched materials in engineering and biological applications.