长江口及南黄海水域春季生物摄食生态的稳定同位素研究

根据长江口及毗邻南黄海水域多种生物的碳稳定同位素比值，计算其摄食生态类型，结果表明，一些生物的摄食生态类型计算结果存在时空与计算方法差异，其原因是生物的食性存在季度或年际上的时间变化，并会随栖息环境的变化而相应发生改变；统一稳定同位素法与胃含物分析法计算生物摄食生态的判断类型后，2种方法计算的结果基本一致，24种共有生物有21种生物的判断结果一致，推断稳定同位素法计算生物摄食生态类型可行。     

应用氮稳定同位素技术研究辽东湾海域主要渔业生物的营养级

应用氮稳定同位素技术分析了2010年6月和8月辽东湾海域主要渔业生物的氮稳定同位素比值,研究了28种鱼类和26种无脊椎动物的营养位置。结果表明,辽东湾海域主要渔业生物的营养级处于2.98～4.84,集中在3.70～4.56;相比6月δ15N值的分析结果,8月有50%的鱼类δ15N值增加,孔鳐(Raja porosa)增幅最大,增加了1.06‰;9种鱼类δ15N值减少,鯒(Platycephalus indicus)减幅最大,减少了1.84‰,可见鱼类样品的δ15N值随季节的变化因种类而各异;8月有87.5%的无脊椎动物δ15N值减少,其中,减少幅度大于1‰的有6种,占37.5%,可见无脊椎动物的δ15N值随季节的变化较明显。通过对不同采样点同种生物δ15N值的比较发现,辽东湾近岸海域的10种无脊椎动物的δ15N值均高于远岸海域,差值范围为0.05‰～1.49‰,差异极显著(P<0.01),说明人类活动引起的陆源污水排放使近岸海洋生物的δ15N值升高。     

柘林湾海洋牧场不同功能区食物网结构

海洋牧场是由多个功能区组成的生态系统工程,不同功能区的生态环境和食物网结构各不相同,通过研究不同功能区食物网结构有助于了解功能区之间生态系统差异。实验通过对南澳柘林湾海洋牧场渔业资源环境调查,利用碳氮稳定同位素技术对海洋牧场不同功能区食物网结构进行比较,并借助SIBER对稳定同位素数据进行分析。结果显示,海洋牧场调查共采获生物种类78种,其中,消费者的δ~(13)C比值介于–19.94‰~–13.62‰,δ~(15)N比值介于8.78‰~15.29‰,营养级范围介于1.73~3.64。不同功能区同位素数据对比表明,人工鱼礁区生物资源相对丰富,食物网结构较为复杂;海藻增殖区中生物生态位分布最广,营养冗余程度较高;贝类增殖区生物生态位较窄,营养级分布较为集中。在不同功能区生态系统稳定性对比中,人工鱼礁区生态系统稳定性最佳,海藻增殖区生态系统稳定性较差。     

基于碳、氮稳定同位素的大亚湾渔业生物群落营养结构

根据2017年夏季和2018年冬季于大亚湾海域进行的底拖网渔业生物调查,该研究采用碳、氮稳定同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)技术,分析了大亚湾渔业生物的δ~(13)C、δ~(15)N基本特征,构建了连续营养级谱,并探讨了不同季节渔业生物营养结构的差异。结果显示,大亚湾海域渔业生物的δ~(13)C介于-19.66‰～-15.19‰,均值为(-17.26±0.86)‰;δ~(15)N介于11.63‰～16.01‰,均值为(13.59±0.96)‰。以小型浮游动物的δ~(15)N平均值作为基准构建渔业生物营养级谱,发现大亚湾海域渔业生物的营养级介于2.99～4.28,鱼类的营养级跨度最广,食性较复杂。运用SIBER模型计算了渔业生物的7个营养结构量化指标,发现部分生物摄食共同的饵料,存在生态位重叠现象。此外,夏季群落营养冗余度比冬季低。     

万山群岛秋季鱼类营养级及营养生态位研究

为探究万山群岛鱼类群落的营养结构特征,构建万山群岛渔业生物简要食物网,于2021年秋季(9月)利用稳定同位素技术分析了万山群岛主要渔业生物的营养结构特征,并计算了其营养结构的量化指标。结果表明,万山群岛海域鱼类δ¹³C值变化范围为-21.23‰(鲻Mugil cephalus)～-14.00‰(黑边布氏鲾Eubleekeria splendens),均值为(-16.96±0.41)‰, δ¹⁵N值变化范围为9.93‰(卵形鲳鲹Trachinotus ovatus)～14.83‰(截尾白姑鱼Pennahia anea),均值为(12.52±0.34)‰,鱼类的营养级变化范围为2.54～3.98,平均营养级为3.30。鱼类的δ¹³C变幅(CR)为7.23,δ¹⁵N变幅(NR)为4.90,凸多边形总面积(TA)为23.64,矫正后的标准椭圆面积(SEAc)为3.73,平均离心距离(CD)为1.30,平均最邻近距离(MNND)和平均最邻近距离标准差(SDNND)均为0.24。基于碳氮稳定同位素值可将万山群岛...     

长江口青草沙水库刀鲚食性转变

采用胃内含物法并结合碳氮稳定同位素分析,探讨长江口青草沙水库刀鲚(Coilianasus)食物组成及其食性转变。基于胃内含物数据的聚类分析表明,刀鲚食物重量百分比(W%)在小个体(99 mm)、中等个体(100～150 mm)和大个体(150 mm)间两两差异显著;出现率(F%)和相对重要性指数百分比(IRI%)大个体与其他2个体长组差异显著,后两者无显著差异;数量百分比(N%)各体长组间均无显著差异。以上4种指数综合显示,小个体和大个体刀鲚分别主要摄食浮游动物和虾鱼类,中等大小个体刀鲚主要摄食浮游动物(F%、N%和IRI%占优势)和鱼类(W%占优势);碳氮双稳定同位素混合模型亦表明,虾类和鱼类对大个体刀鲚有较大的食物贡献率。刀鲚的δ~(15)N随体长线性增加,δ~(13)C与体长呈二次多项函数关系,大个体的δ~(15)N[(15.18±0.79)‰]和营养级(TL:3.63±0.23)显著高于中等个体的δ~(15)N[(13.87±0.68)‰]和TL (3.26±0.20)(P0.01),δ~(13)C差异不显著(P0.05)。胃内含物法结合稳定同位素分析表明,刀鲚在生长发育中发生了食性转变,转变前后分别以水层和底层生物为主要食物来源,推测其作为优势种对该水库底层和水层食物网的营养耦合起着重要作用。     

基于稳定同位素方法的珊瑚礁鱼类营养层次研究

以珊瑚礁生态系统中的鱼类作为研究对象,对2006年9月至2007年8月期间在徐闻珊瑚礁海区采集到的鱼类样本分类鉴定后,运用稳定碳氮同位素方法进行鱼类营养层次的分析。结果表明,δ13C值和δ15N值的跨度都很大,δ13C值的范围为–20.98‰～–9.05‰,相差11.93‰;δ15N值的范围为11.66‰～18.15‰,差值达6.49‰。与其他海区相比,δ13C值和δ15N值显得更为富集。由δ15N值计算出来的营养层次表明,徐闻珊瑚礁鱼类分布在两端(杂食性鱼类与高级肉食性鱼类)的只占少数,绝大多数居于中间的层次(低级肉食性鱼类与中级肉食性鱼类)。在134种鱼类中,种类数最多的是以条尾鲱鲤、少鳞代表的低级肉食性鱼类,有70种,占鱼类总数的52%;其次是以细鳞鯻、龙头鱼为代表的中级肉食性鱼类,有47种,占鱼类总数的35%;鰶以斑、前鳞骨鲻为代表的杂食性鱼类和以宽尾斜齿鲨、杂食豆齿鳗为代表的高级肉食性鱼类各有11种、6种,分别占鱼类总种类数的8%和5%。在此基础上选取54种鱼类进行稳定同位素方法与胃含物法分析结果对比,发现约85%的鱼种采用两种方法测定的结果在0.5个营养级的误差范围内一致,只有少数鱼种的差值大于0.5个营养级。由此可见稳定同位素分析法与传统的胃含物分析法所得的结果有很好的一致性,稳定同位素分析法是一种研究海洋食物网营养层次的有效方法。     

基于碳、氮稳定同位素研究黄海及东海北部主要鱼类的营养级和食性

本研究通过对2011~2014年间在黄海及东海北部采集的36种海洋鱼类进行碳、氮稳定同位素测定，利用碳稳定同位素比值(δ13C)计算底层饵料贡献比(Bp)来确定鱼类的食性，利用氮稳定同位素比值(δ15N)计算其营养级(TL)。结果显示，这36种鱼类的营养级范围为2.75~4.34，平均值为3.47。其中，4种为完全浮游生物食性，8种为底栖生物食性，完全底栖生物食性为12种，混合食性为12种。中(TL=3.5~4)、低(TL<3.5)营养级的种类占大多数(91.67%)，而高营养级(TL>4)种类较少，仅为3种，且全部为混合食性。营养级的研究结果与1986、1992和2004年的研究对比发现，个别种类发生了改变。如蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)营养级有不同程度的下降；而黄鲫(Setipinna taty)却有不同程度的上升。食性的研究结果与2004、2009和2011年的研究对比发现，有些种类食性发生了较大变化，如白姑鱼(Argyrosomus argentatus)；有些种类食性几乎没有变化，如小黄鱼(Larimichthys polyactis)。     

基于稳定同位素方法分析东海中北部及黄海南部春季主要鱼类的食性特征

根据2010年春季东海中北部和黄海南部底拖网渔业资源调查样品,利用稳定同位素分析方法对该海域内主要鱼类的营养生态学特征进行研究。结果显示,海域内主要鱼类的δ13C比值具有显著的空间差异;调查鱼类主要摄食类型偏底层生物,浮游生物食性类型较少,海域中鱼类的食性类型存在一定空间差别;食源贡献率分析表明,2010年春季小黄鱼(Larimichthys polyactis)的饵料生物组成中,头足类如神户枪乌贼(Loligo kobiensis)是其优势食源贡献者(56.1%),甲壳类如凹管鞭虾(Solenocera koelbeli)也是其重要的食物来源(28.3%)。本研究结果证实了稳定同位素方法在鱼类食性分析应用中的可行性,也为海洋鱼类的营养生态动力学研究提供了一定的参考依据。     

黄海南部不同体长鳀对食物粒级的选择

基于2000年6月和2014年11月黄海南部采集的浮游动物和不同生长阶段鳀(Engraulis japonicus)的胃含物(饵料)组成分析资料,研究鳀的饵料粒级分布与摄食粒级选择性及其与环境生物组成的关系,旨在推进粒级在传统摄食生态分析中的应用。结果显示:黄海南部鳀的饵料种类组成与环境中生物种类组成有关;各体长组中,鳀的饵料粒级多样性与种类多样性分布趋势相似;体长为110 mm左右的鳀的饵料种类多样性和粒级多样性水平最高;鳀的饵料粒级均值随鱼体体长增加而增加;体长约为30 mm和≥70 mm的鳀有明显的饵料粒级转换。根据上述结果,认为在鳀胃含物分析过程中,整合环境中饵料生物的相对组成和粒级大小,可有效评价鱼类对饵料的粒级选择性。     

Uncertainties associated with trophic discrimination factor and body size complicate calculation of δ15N-derived trophic positions in Arapaima sp.

Stable isotope ratios of nitrogen (δ¹⁵N) have been used to estimate trophic position (TP) of organisms due to the predictable enrichment of nitrogen-15 in consumer tissues relative to their diet. We explored estimates of trophic position using liver and muscle δ¹⁵N and stomach content analysis in a broad size range of Arapaima sp. from Amazonian floodplain lakes. Estimates of TP based on liver δ¹⁵N were more closely related to the stomach content data than estimates based on muscle δ¹⁵N, possibly because of the higher turnover of nitrogen in liver. Total length and season explained most of the variation in TP values estimated from δ¹⁵N, showing that they have more effect than prey trophic position on δ¹⁵N values. The TP estimated by identification of stomach content was 3.6 and was unrelated to the size of the arapaima. This highlights the need for a better understanding of the factors that affect values of δ¹⁵N and stomach content analysis is still needed to unravel the trophic ecology of predatory fishes.     

长江径流对河口及邻近海区渔业影响的初步研究

根据对近年调查资料的分析，本文试就长江径流变化对邻近海区理化环境的影响、对河口及邻近海区的浮游动物的数量分布以及渔业的影响等方面进行了讨论。长江径流的变化关系到邻近海区温、盐度和冲淡水的分布，并且存在着较强的相关；不少经济鱼类的渔场正位于浮游动物总生物量高区，而近海浮游动物总生物量与长江径流量之间有着显著的正相关关系；径流量的变化不仅改变渔场位置，而且影响海区渔获量的变化。文中着重讨论了长江口、舟山和鱼山渔场的带鱼、鲐鲹鱼的分布，渔场形成，渔获量的大小与径流量关系．     

环境因子对长江口咸淡水混合水体中硅酸盐浓度的影响

通过室内培养实验,模拟了不同条件下(水体盐度、温度、pH值、富氧缺氧等)长江径流淡水和东海外海水的混合过程,初步了解了上述主要环境因子对长江口硅酸盐(SiO3-Si)混合模式的影响。结果表明,在实验条件下:1)长江淡水(包括已滤和未滤)与外海水在混合过程中,SiO3-Si浓度在大约40 h后可基本达到平衡。2)混合水体中SiO3-Si浓度与其盐度表现出良好的负相关关系,长江口SiO3-Si浓度主要受物理混合稀释影响,已滤长江淡水与未滤长江淡水同外海水混合,二者混合水体中SiO3-Si浓度随盐度的变化无显著差异。实验条件下,水体泥沙等颗粒物的存在对SiO3-Si在稀释过程中的浓度没有显著影响。3)随着混合水体温度升高,其SiO3-Si浓度略有升高,表明长江冲淡水对外海海域SiO3-Si的补充存在季节性差异。4)pH为4-8时,混合水体中SiO3-Si浓度相差不大,pH=10时,SiO3-Si浓度发生改变,可能是悬浮颗粒物对SiO3-Si的解吸增加、pH影响了SiO3-Si的存在形式。5)在富氧和缺氧状态下长江淡水同外海水混合,混合水体中SiO3-Si浓度无显著差异。     

Trophic fingerprint of fish communities in subtropical floodplain lakes

Stable nitrogen isotope ratios (δ¹⁵N) and gut content analysis are commonly used to detect trophic relationships in aquatic systems. Nonetheless, the use of δ¹⁵N in determining the suitability of quantitative and qualitative dietary data as representations of trophic relationships in lake ecosystems remains unverified. Quantitative and qualitative dietary data on 46 fish species were obtained from field surveys in the floodplain lakes of the Yangtze Plain to calculate trophic position and benthivory. Dietary measures using the stable isotope approach were validated. The dietary approach yields comparable results in detecting trophic relationships in lake ecosystems. Our estimation of the benthivory of the 46 fish species ranged from 1.5% to 100%, with an average of 60.3%. These figures support the assumption that benthic energy pathways account for more than half of total fish consumption. Our feeding guild data confirm that more than 50% (including 25 species) of the studied fish species in the floodplain lakes of the Yangtze Plain are omnivorous, suggesting that omnivory is prevalent among subtropical floodplain lakes.     

基于Ecopath模型的长江口及毗邻水域生态系统结构和能量流动研究

根据2000年和2006年秋季长江口及毗邻水域渔业资源和生态环境调查数据,利用Ecopath with Ecosim软件,构建2个时期的长江口及毗邻水域生态能量通道模型,比较分析了三峡工程蓄水前后长江口及毗邻水域生态系统的结构和能量流动特征.模型包含鱼类、虾类、蟹类、头足类、浮游动物、浮游植物、底栖动物、碎屑等17个功能群,基本覆盖了能量流动的途径.分析结果表明,2006年秋季长江口及毗邻水域生态系统的总生物量、系统总流量比2000年秋季有所下降,碎屑链的重要性略有降低;由于低营养级层次渔获物数量的增加,渔获物平均营养级有所下降.2个时期长江口及毗邻水域生态系统的再循环率较低,仍有较高的剩余生产量有待利用,均处于不成熟的发育期.     

长江口外海域夏末温跃层与底层水低氧现象研究

基于长江口外海域2009年夏末调查的温盐和溶解氧(DO)资料,采用垂向梯度法对夏末长江口外海域温度垂向结构类型进行划分,计算了温跃层深度、强度和温跃层处DO垂向梯度等参数。长江口外海域夏末水温垂向结构类型及其温跃层强度的分布表现为长江冲淡水、黄海沿岸流、台湾暖流表层暖水和台湾暖流深层冷水交汇、混合的态势。相关性分析表明,温跃层深度与温跃层处DO垂向梯度之间为负相关,温跃层深度与垂向最小DO浓度之间为正相关,温跃层强度与温跃层处DO垂向梯度之间为正相关。最接近DO供给源的上温跃层强度与温跃层处DO垂向梯度具有较强的相关性(r=0.69)。温跃层越浅、强度越大,对底层水低氧现象的影响越大。温跃层、特别是上温跃层引起的水体层化阻碍DO向底层输运,起到了物理隔氧的作用,与低氧现象具有紧密的联系,是低氧现象在长江口外海域从春末到秋季发生、发展、维持和消亡过程的重要环境控制因素。     

Trophic Ecology of Arapaima sp. in a ria lake—river–floodplain transition zone of the Amazon

Neotropical floodplains are usually productive systems that are maintained by the nutrient, detritus and sediment inputs provided by the main river channel flood pulse. Ria lakes represent a special feature and habitat in the Amazonian floodplains, being characterised by a dendritic morphology and dependence on terrestrial inputs provided by an intricate stream network. Our objective was to evaluate the trophic ecology of the arapaima (Arapaima sp.). We combined stomach content analysis with measurements of carbon and nitrogen stable isotope values from dorsal muscle to infer the ontogenetic changes in trophic level and isotopic niche width in floodplain and ria lakes. Arapaima diet was dominated by fish from low trophic positions. While most of the stomachs sampled in the study ria lake were full, empty stomachs predominated in samples taken in the floodplain lakes. These differences indicate that ria lakes may provide better feeding grounds for arapaima during the dry season, presumably because ria lakes are interconnected with a large stream network and the main river channel year round. Nitrogen stable isotope results further indicated an ontogenetic dietary shift in arapaima, with piscivory increasing as a function of length in both environments. Carbon stable isotope analysis indicated that energy sources used by arapaima varied by environment, with arapaima using a greater diversity of food sources in ria lakes than in floodplain lakes. Information about the main carbon sources is useful for fishery management because stakeholders may choose to conserve key vegetal groups to ensure the productivity and diversity of aquatic ecosystems.     

Evaluation of carrying capacity for shrimp pond culture with integrated bioremediation techniques

The integrated multi‐trophic aquaculture (IMTA) is a semi‐artificial habitat optimization ecosystem by co‐culture species from multiple trophic levels, in which farm waste produced by species of a higher trophic level is a nutrition source for species of a lower trophic level. However, in system construction it is essential to distinguish the roles of aquaculture organisms from different trophic levels and optimize the aquaculture capacity allocation. With this objective, a carrying capacity evaluation model for shrimp culture with integrated bioremediation techniques was developed, and the efficiency to repair the aquaculture pond environment was evaluated. Scenario simulations were conducted to assess the shrimp culture capacity for optimal economic and ecological benefits. The sensitivity analysis of the model indicated that changes in bivalve biomass had no significant impacts on the concentration of total nitrogen (TN) in the system, and macroalgae were more sensitive to the changes in TN than biofilters did. In conclusion, 1,500,000 Litopenaeus vannamei co‐cultured with 15,000 kg Crassostrea gigas and 1,125 kg Gracilaria lemaneiformis per hectare would bring maximum integrated benefit, and the use of integrated bioremediation techniques can make shrimp pond culture a virtuous cycle incorporating both production and restoration.     

海州湾前三岛海域底层鱼类群落结构特征

2013年5月至2014年4月,对前三岛海域底层鱼类群落采样调查共渔获鱼类6目15科22种。大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)、许氏平鲉(Sebastes schlegelii)、斑头鱼(Hexagrammos agrammus)和星康吉鳗(Conger myriaster)等属于常年性岩礁鱼类,是该区域鱼类群落的优势种。花鲈(Lateolabrax maculatus)、大头鳕(Gadus macrocephalus)、鲹科和鲭科种类为季节性洄游鱼类。应用典范对应分析(CCA)方法分析了环境因子对鱼类群落结构的影响,结果表明,鱼类时空分布主要受底层水温和底层水体溶解氧含量的影响。斑头鱼、五带高鳍鰕虎鱼(Pterogobius zacalles)、褐牙鲆(Paralichthys olivaceus)、铠平鲉(Sebastes hubbsi)、鲐(Scomber japonicus)和高体鰤(Seriola dumerili)资源量与底层水温密切正相关;大头鳕和大泷六线鱼资源量与底层水体溶解氧含量关系最为密切,且大头鳕仅分布在低温季节具有较高溶解氧的深水区;许氏平鲉和星康吉鳗分布区域广泛。基于稳定氮同位素法确定了鱼类营养级,常年性岩礁鱼类位于第三营养级和第四营养级,属于中级肉食性和高级肉食性鱼类;花鲈和大头鳕处于最高营养级(4.0),是顶级捕食者。     

Ontogeny and dietary specialization in brown trout (Salmo trutta L.) from Loch Ness, Scotland, examined using stable isotopes of carbon and nitrogen

Abstract – The trophic ecology of many fish species in cold temperate lakes is often characterized by a generalist or opportunist strategy. In this study, the diets of polytrophic brown trout in Loch Ness, Scotland, have been examined using stable isotopes of carbon and nitrogen to complement gut content analyses and aging by otolith annuli counts. Using the stable isotope ratios, it was possible to trace trout ontogeny from parr development in a natal river to piscivory in the pelagic. Potential dilution of maternal isotope signatures from eggs to parr was also demonstrated. Despite the low productivity of the loch, intraspecific variability in isotope ratios suggested dietary specialization, rather than opportunism, in some individuals.