大亚湾珊瑚礁生态系统简化食物网的稳定同位素

为了阐明大亚湾珊瑚礁生态系统的简化食物网结构,本研究应用碳(C)、氮(N)稳定同位素技术测定了大亚湾珊瑚礁区样品的δ¹³C和δ¹⁵N值,计算主要消费者营养级并绘制连续营养谱,构建了大亚湾珊瑚礁的营养结构。结果显示,大亚湾珊瑚礁生态系统食物网δ¹³C值范围为-23.22‰～-10.76‰,平均值为-16.47‰±2.89‰;δ¹⁵N值的范围为4.32‰～15.82‰,平均值为11.46‰±2.37‰。各潜在食源和消费者的碳、氮同位素比值之间均有显著性差异。根据δ¹⁵N值计算结果显示,大亚湾珊瑚礁区主要消费者生物种类的营养级范围为1.70～3.64,其中腹足类、双壳类和鱼类的营养级分别为1.84～2.68、1.70～2.49和2.45～3.64。大型底栖动物的碳、氮同位素比值在季节之间无显著性差异。利用SIBER模型计算了大型底栖动物群落的6个营养结构量化指标,发现平均营养级多样性(CD)在各季节变化较小,摄食来源多样性水平(CR)、营养级长度(NR)和生态空间利用程度(SEAc)...     

基于稳定同位素技术的南湾水库食物网结构研究

为量化水库生态系统中物质和能量流动途径与主要生物的营养层次,为水库生态资源的合理利用提供基础参数和科学依据,2017年5月、9月、11月和2018年4月在河南省信阳市南湾水库的径流谭家河、董家河、浉河港及库区中下游敞水区设置六个采样点,按规范标准收集浮游动物、浮游植物和颗粒有机物(POM)样品;用刺网和地笼及捕捞生产渔...     

基于稳定同位素的草鱼推水养殖系统食物网的研究

推水养殖系统是集循环养殖、高效集污、生物净化及自动控制等技术为一体的生产方式。但该系统营养物质归趋尚未明晰,造成饵料资源浪费和养殖调控失策。该研究以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)推水养殖系统为实验组,以普通池塘养殖系统为对照组,利用稳定同位素[碳(δ13C)、氮(δ15N)]技术研究两种养殖系统生物食物组成和系统食物网结构。结果表明,草鱼推水养殖系统各生物组分δ13C介于(-25.76±0.23)‰^-22.26±0.20‰,普通池塘系统δ13C介于(-25.83±0.24)‰^-22.38±0.15‰;推水养殖系统各生物组分δ15N介于(6.73±0.08)‰^12.34±0.11‰,普通池塘系统δ15N介于(6.73±0.08)‰^12.14±0.11‰。稳定同位素混合模型分析结果显示,两组系统中草鱼饲料和底泥碎屑是消费者的主要食物来源。其中,草鱼的主要食物来源是草鱼饲料,鳙(Aristichthys nobilis)的主要食物来源是草鱼饲料、大型浮游动物,鲫(Carassius auratus)的主要食物来源是底泥碎屑,底泥碎屑的主要来源是草鱼饲料。推水养殖系统草鱼饲料对草鱼的食物组成贡献率高于普通池塘系统。因此,采用推水养殖模式,可促进养殖生物对饲料的摄食,提高饲料利用效率。     

基于稳定同位素技术的天津大神堂海域人工鱼礁区食物网结构研究

本研究对2016年6月在天津大神堂3个礁区(2010年建成的鱼礁区;2012年建成的鱼礁区;2014年建成的鱼礁区)和对照区域采集的生物消费者及其食物源样品的碳、氮稳定同位素组成进行了分析,通过IsoSource模型计算不同区域生物的食物网基础,并利用氮稳定同位素数据计算消费者的营养级。结果显示,根据δ13C值可以将其食物源分为浮游植物、悬浮颗粒有机物(POM)和沉积相颗粒有机物(SOM)三类;浮游植物对消费者的碳源贡献率(67.2%~81.5%)最大,是大神堂海域的生物食物网的基础。不同区域同一食物源的δ13C和δ15N值没有显著性差异;礁区内滤食性贝类毛蚶(Arca subcrenata)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)和长牡蛎(Crassostrea gigas)的δ13C值显著高于对照区,作为潜在碳源的浮游植物对其的贡献率显著增加。消费者的δ15N值则介于7.70‰~14.34‰之间,消费者的营养级介于2.0~3.95级之间。游泳生物食性生物的δ15N和营养级在礁区内有所提高,礁区建成的年份越长,其营养级与对照区域的差别越显著。稳定同位素研究表明,人工鱼礁建设可能导致鱼礁区内滤食性生物的食物来源组成改变,并提高游泳生物食性生物的营养级。     

海洋鱼类摄食生态与食物网研究进展

首先总结归纳了海洋鱼类摄食生态与食物网研究中的实验方法,主要包括胃含物分析法、碳氮稳定同位素法、特定化合物同位素法等实验方法的发展历史和应用现状;随后介绍了海洋鱼类摄食生态与食物网最新研究进展和取得的成绩,主要包括海洋鱼类摄食生态中食物组成、摄食方式、摄食量和食物用于机体各种生命活动分配方式,以及海洋食物网研究中以传统胃含物分析法为基础、以简化食物网为核心,碳氮稳定同位素技术和生态系统模型的应用发展;最后,着重分析了我国海洋鱼类摄食生态和食物网研究中有待解决的问题,并对该领域今后的发展趋势进行了展望。     

水生食物网研究方法的发展和应用

水生生物在食物网中的相互关系及其变化是生态学研究的重要领域之一,其实质是研究生物之间的捕食与被捕食关系。传统的水生食物网研究方法是基于形态学观察的胃含物分析,具有较大的局限性。随着科学技术的发展,稳定同位素技术、特征脂肪酸组成分析和DNA条形码等分子技术的引入有效的弥补了胃含物分析的不足,并可以更深入的了解水生生物的摄食信息,因此得到了广泛的应用。本文采用文献计量法分析了水生食物网研究方法的发展动态,分别介绍了稳定同位素技术、特征脂肪酸组成分析和DNA条形码技术与胃含物结合应用的研究进展,着重归纳总结了其在水生生物食性研究中的应用现状及发展前景,详细地指出了4种水生食物网研究方法的优势和局限性、适用范畴和对实验样品的需求。胃含物分析作为传统食物网研究方法未来仍是不可缺少的一部分,其向我们传递了最为直接的摄食信息。在此基础上,稳定同位素技术、特征脂肪酸组成分析和DNA条形码等分子技术作为胃含物分析方法的补充手段,将更有利于重建复杂的水生食物网结构,进而为渔业管理提供必要的帮助。     

上海青草沙水库食物网结构特征分析

为了给青草沙水库生态系统能量流动和物质循环分析提供基础数据,并为生物操纵等生态修复实践提供科学依据,在青草沙水库采集了鱼类、底栖动物、浮游植物、浮游动物和悬浮物样品,结合碳氮稳定同位素(δ~(13)C和δ~(15)N)技术和胃肠内含物分析法,利用IsoSource软件计算了不同食物对消费者的贡献率,并应用"简化食物网"原则,构建青草沙水库生态系统食物网,分析其结构特征。结果显示,青草沙水库食物网的δ~(13)C值为-28.15‰～-21.53‰,δ~(15)N值为6.81‰～14.94‰。在青草沙水库中,刀鲚Coilia nasus和红鳍原鲌Culter erythropterus属于顶级肉食者,其营养级分别3.595和3.589,其他鱼类的营养级在2.482～3.264。青草沙水库食物网结构显示,浮游动物对杂食性鱼类贝氏歺又鱼Hemiculter bleekeri(34%)和寡鳞飘鱼Pseudolaubuca engraulis(32%)的碳源贡献率较高,浮游植物对似鱎Toxabramis swinhonis的贡献率(31%)高于浮游动物(11%),大型无脊椎动物对黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco(60%)和光泽黄颡鱼Pseudobagrus nitidus(64%)的贡献率远高于其他食物成分,处在食物网顶端的刀鲚和红鳍原鲌的食物主要来源于饵料鱼类。青草沙水库食物链长度为3.60个营养级。     

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。     

稳定同位素技术在贝类产地溯源中的研究进展

<正>食品安全是国家“健康中国2030”战略的核心组成,是我国政府和人民关注的焦点。海产品作为优质蛋白来源,其产量占全世界食用肉产量的17%,到2050年海产品增量在肉产品增量中的占比将达25%,成为我国乃至世界食品供给的重要组成,并成为缓解全球粮食危机的重要食物来源^[1]。贝类作为世界范围内重要的海产品之一,其产业发展和地位不容忽视。消费者对贝类的关注重点集中在安全与营养品质两个层面^[2]。作为滤食性生物,贝类易受重金属、毒素以及病原微生物污染,为贝类的食用安全埋下隐患^[3]。此外,由于贝类营养品质的地域差异明显^[4],导致贝类产地造假已成为影响贝类产品质量安全的重要因素之一,如法国著名品牌生蚝“吉娜朵”被国产普通生蚝假冒,严重损害了企业和消费者的利益^[5]。国际上,欧盟、美国、     

环境DNA在水生生态系统生物量评估中的研究进展

环境DNA (Environment DNA, eDNA)技术因其无创、高效、经济、灵敏等特点在水生生态系统生物评价中愈来愈引起人们的重视。文章围绕eDNA技术的内容、应用现状和面临的挑战3个方面,系统综述了该技术在实验室环境和野外环境水生生态系统生物量评估中的应用进展,探讨其优劣势、生态过程、评估错误等内容,展望了该技术在水生生物量评估领域的应用前景,以期为eDNA技术的相关应用研究提供参考。     

Impaired littoral energy pathways cause a shift to pelagic resources by fish in recovering lake food webs

Fish communities may increase in biomass and productivity due to energy subsidies from the littoral invertebrate community. In lakes recovering from acidification and metal contamination, such as those in Sudbury, Ontario, Canada, impaired benthic invertebrate communities (i.e., low diversity with higher abundance of small‐bodied taxa) allowed a critical test of the role of these littoral pathways on fish diet. We compared fish abundance, diversity, diet and biomass in eight recovering and eight reference lakes and related availability of the main littoral and pelagic invertebrate groups to fish diet regime using stable isotope analysis. A Bayesian mixing model (MixSIR) was used to estimate diet likelihood, and convex hull analysis was used to estimate trophic niche space of fish communities. Fish biomass did not differ between impaired and reference lakes despite substantial differences in potential diet. Fish depended strongly on littoral benthos in the reference lakes but consumed more pelagic food in the impaired lakes. The trophic niche of the focal, most common fish species (i.e., yellow perch, smallmouth bass, pumpkinseed and brown bullhead) was larger in the impaired lakes. We attributed these differences to low diversity at the highest trophic levels of fish communities in the impaired lakes as well as to depauperate benthic invertebrate communities. In contrast to the food webs of most temperate lakes, fish in impaired lakes preyed less on littoral invertebrates yet still managed to maintain a reference lake level of biomass standing crop by relying more on pelagic resources – macro zooplankton such as Chaoborus.     

庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网潜在碳来源贡献及对碳汇渔业的思考

陆架边缘海是全球海洋重要的碳汇区域,而近岸岛屿毗邻海域作为最具代表性的边缘海域,具有来自海洋与陆地的不同碳来源,在碳循环和海洋碳汇中发挥着重要作用。本研究基于碳氮稳定同位素方法,利用贝叶斯混合模型,分析2020年秋季庙岛群岛毗邻海域底栖食物网中不同碳来源(浮游植物、大型藻类、悬浮颗粒有机物和底质有机物)对主要消费者类群(水生底栖无脊椎动物、杂食性鱼类、底栖食性鱼类和肉食性鱼类)的相对贡献,并以此对海洋碳汇和碳汇渔业展开了讨论。结果显示,庙岛群岛毗邻海域秋季底栖食物网生物类群的潜在碳来源主要为藻类(包括浮游植物和大型藻类)和海底底质有机质(SOM),但悬浮颗粒有机物(POM)的贡献较低。碳来源主要以内源性碳(海源)为主。由于大型藻类对水生底栖无脊椎动物的贡献明显高于鱼类,在碳汇渔业的指导下,合理科学地进行藻类增养殖,并通过贝类或以贝藻为食的鱼类混和养殖可能增加碳汇能力,从而促进碳汇渔业的发展。     

Biogeography of pelagic food webs in the North Pacific

The tufted puffin (Fratercula cirrhata) is a generalist seabird that breeds throughout the North Pacific and eats more than 75 different prey species. Using puffins as samplers, we characterized the geographic variability in pelagic food webs across the subarctic North Pacific from the composition of ~10,000 tufted puffin meals (~56,000 prey items) collected at 35 colonies in the Gulf of Alaska (GoA) and Aleutian Archipelago. Cluster analysis of diet species composition suggested three distinct forage fish communities: (i) in the northern GoA, multiple age‐classes of coastal and shelf residents such as capelin, sand lance and herring dominated the food web, (ii) in the western GoA to eastern Aleutians, the shelf community was dominated by transient age‐0 walleye pollock, and (iii) in the western Aleutians, shelf‐edge and mesopelagic forage species such as squid, lanternfish, and Atka mackerel were prevalent. Geographic patterns of abundance of capelin and sand lance in tufted puffin diets were corroborated by independent research fisheries and diets of piscivorous fish, indicating that puffin diets reflect the local abundance of forage species, not just selection of favored species. Generalized additive models showed that habitat characteristics predict, in a non‐linear fashion, forage species distribution and abundance across two large marine ecosystems. We conclude that major biogeographic patterns in forage fish distribution follow gradients in key habitat features, and puffin diets reflect those patterns.     

Growth and food availability of silver and bighead carps: evidence from stable isotope and gut content analysis

A 2-year investigation of growth and food availability of silver carp and bighead was carried out using stable isotope and gut content analysis in a large pen in Meiliang Bay of Lake Taihu, China. Both silver carp and bighead exhibited significantly higher δ¹³C in 2005 than in 2004, which can probably be attributed to two factors: (i) the difference between isotopic compositions at the base of the pelagic food web and (ii) the difference between the compositions of prey items and stable isotopes. The significantly positive correlations between body length, body weight and stable isotope ratios indicated that isotopic changes in silver carp and bighead resulted from the accumulation of biomass concomitant with rapid growth. Because of the drastic decrease in zooplankton in the diet in 2005, silver carp and bighead grew faster in 2004 than in 2005. Bighead carp showed a lower trophic level than silver carp in 2005 as indicated by stable nitrogen isotope ratios, which was possibly explained by the interspecific difference between the prey species and the food quality of silver carp and bighead.     

桑沟湾沉积物有机质的碳氮稳定同位素分析及其来源解析

本研究分析了桑沟湾表层沉积物的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳和氮稳定同位素(δ13C和δ15N)的时空分布特征,估算了贝藻生物沉积对近海沉积物有机质的贡献。结果显示,桑沟湾沉积物成分组成以粉砂为主,且粒径分布与海水养殖和水动力学条件密切相关;TOC、TN的季节变化和平面分布均呈相似性,数值上总体表现为春季最高,秋季最低,季节差异不大,在贝藻、鱼贝和贝类养殖区域出现较高值;而δ13C和δ15N的季节变化和平面分布有较大差异。从相关性分析可以看出,TOC和TN呈极显著正相关(r=0.955, P<0.001),表明桑沟湾表层沉积物的TOC和TN具有同源性。根据对δ13C和C/N的综合分析表明,贝类生物沉积、海带(Saccharina japonica)和土壤有机质是桑沟湾沉积物有机质的主要来源。采用三元混合模型估算得到贝类生物沉积贡献率为67.52%,土壤有机质贡献率为26.47%,海带贡献率为5.97%。研究表明,海洋贝藻生物沉积对近海碳埋藏具有显著影响。     

水产品中甲醛本底含量与产生机理的研究进展

水产品中甲醛本底含量和产生机理的阐明,对于开展水产品甲醛残留及安全限量指标的研究具有重要的现实意义。通过广泛收集国内外资料,结合几年来研究工作对水产品中甲醛的可能来源,产生甲醛的水产品种类及含量、氧化三甲胺酶的性质及影响甲醛产生的因素进行了综述。