头足类角质颚微化学及其在渔业生态学中的应用研究进展

角质颚作为头足类重要硬组织之一,结构稳定、耐腐蚀、易获取,蕴含着大量的生物与生态学信息,在头足类的年龄鉴定、生长估算、种群划分、摄食生态评估、洄游路线推测及栖息环境重建等方面受到国内外学者的广泛关注。近年来,随着地球微化学手段的不断创新与进步,基于角质颚化学成分、微量元素分析技术、稳定同位素技术等方面的研究越来越受到海洋生物与生态学家的重视。本研究中根据国内外学者对其的研究成果,重点对角质颚色素沉积现象,以及微量元素技术、碳氮稳定同位素技术在头足类摄食生态评估、栖息环境重建等方面的应用进行综述,旨在为研究头足类渔业生态学提供理论基础。     

利用角质颚研究头足类的年龄与生长

年龄与生长是渔业基础生物学研究的重要内容。体长频度法估算头足类的年龄并不可靠,然而利用硬组织来研究头足类的年龄和生长是最为有效的方法之一。角质颚作为头足类少数硬组织之一,具有结构稳定、耐腐蚀以及信息储存良好等特点而受到国内外学者的广泛关注。从角质颚的长度、角质颚生长纹的观察、初始纹的形成、生长纹周期性的证实以及日龄鉴定等方面综述了角质颚在头足类年龄和生长方面的研究进展。分析认为,尽管角质颚在头足类的年龄与生长的研究中已取得一定的进展,但是在利用生长纹鉴定年龄的方面还有所欠缺,较为成功仅为真蛸(Octopus vulgaris)和玛雅蛸(O.maya),缺乏对其他头足类种类的研究,需要在以后的研究过程中给予关注。     

头足类角质颚微化学及其在渔业生态学中的应用研究进展

角质颚作为头足类重要硬组织之一,结构稳定、耐腐蚀、易获取,蕴含着大量的生物与生态学信息,在头足类的年龄鉴定、生长估算、种群划分、摄食生态评估、洄游路线推测及栖息环境重建等方面受到国内外学者的广泛关注。近年来,随着地球微化学手段的不断创新与进步,基于角质颚化学成分、微量元素分析技术、稳定同位素技术等方面的研究越来越受到海洋生物与生态学家的重视。本研究中根据国内外学者对其的研究成果,重点对角质颚色素沉积现象,以及微量元素技术、碳氮稳定同位素技术在头足类摄食生态评估、栖息环境重建等方面的应用进行综述,旨在为研究头足类渔业生态学提供理论基础。     

头足类角质颚微化学及其在渔业生态学中的应用研究进展

角质颚作为头足类重要硬组织之一,结构稳定、耐腐蚀、易获取,蕴含着大量的生物与生态学信息,在头足类的年龄鉴定、生长估算、种群划分、摄食生态评估、洄游路线推测及栖息环境重建等方面受到国内外学者的广泛关注。近年来,随着地球微化学手段的不断创新与进步,基于角质颚化学成分、微量元素分析技术、稳定同位素技术等方面的研究越来越受到海洋生物与生态学家的重视。本研究中根据国内外学者对其的研究成果,重点对角质颚色素沉积现象,以及微量元素技术、碳氮稳定同位素技术在头足类摄食生态评估、栖息环境重建等方面的应用进行综述,旨在为研究头足类渔业生态学提供理论基础。     

头足类硬组织的稳定同位素研究进展

头足类作为一种重要的海洋无脊椎动物,在世界海洋生态系统中扮演着非常重要的角色。而目前对其捕食活动和摄食情况的研究不多。稳定同位素作为新型应用技术,被广泛应用于生态系统的研究中。头足类作为捕食者,其体内有大量的碳(C)、氮(N)、氧(O)等稳定同位素,且其硬组织是稳定同位素积累的优良载体,因此通过稳定同位素示踪的方法,分析硬组织各部位稳定同位素含量及其分布,可为了解头足类在海洋生态系统中所处的地位提供手段和方法。根据国内外研究现状,重点分析了耳石、角质额和内壳等硬组织稳定同位素在头足类摄食生态中的应用,并进行了总结和归纳,同时对今后的研究提出了建议。     

基于角质颚的东、黄海头足类科类判别

角质颚具有稳定的结构特征,是头足类分类的良好材料之一。根据在东、黄海采集的分属3个科6个种类样本(中国枪乌贼Loligo chinensis、杜氏枪乌贼Uroteuthis duvauceli、虎斑乌贼Sepia pharaonic、神户乌贼Sepia kobiensis、短蛸Octopus ocellatus和长蛸Octopus variabilis),通过测量其角质颚的形态参数,对不同科类的角质颚进行判别分析,并将原始数据和标准化数据的分析结果进行对比分析。结果发现:中国枪乌贼和虎斑乌贼的角质颚参数原始数据分别大于杜氏枪乌贼和神户乌贼,而标准化后的结果正好相反;短蛸的角质颚参数无论在标准化前后均大于长蛸;在角质颚原始数据中选出10个用于最终的判别分析,上头盖长、下脊突长、下翼长贡献了绝大部分差异。3个科总判别成功率为92.8%;在角质颚标准化数据中选出7个用于最终的判别分析,上头盖长/胴长、下侧壁长/胴长、下翼长/胴长贡献了绝大部分差异,3个科总判别成功率为98.1%。由此可见,对角质颚数据进行标准化处理,能够有效地提升判别正确率。     

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。     

哥斯达黎加海域茎柔鱼角质颚稳定同位素研究

头足类的角质颚具有结构单一和不易腐蚀的特性,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。根据2009年7-8月我国鱿钓船在哥斯达黎加外海捕捞的茎柔鱼样本,对其角质颚进行稳定同位素分析,探讨其与胴长、日龄、性腺成熟度等之间的关系。结果表明,茎柔鱼样本的胴长范围在25.6～35.8 cm之间,体重范围在447.6～1 122.3 g之间,为小型群体;上、下角质颚的δ13C和δ15 N有所差别,但无显著性差异（P〉0.05）;δ13C和δ15N值随着胴长和日龄的增大而增大,两者均符合线性关系;不同性成熟度的个体也有着不同的δ13C和δ15 N值,其中性成熟度为Ⅲ期个体的值最大。δ13C和δ15N值反应出茎柔鱼在生长过程中,其栖息环境从大陆架向大洋转变,活动范围也向着生产力更高的海域聚集,同时与性成熟和个体生长过程密切相关。建议今后应结合研究海域的浮游生物,对角质颚等不同硬组织及其不同部位稳定同位素进行深入分析,以便为了解和掌握茎柔鱼的生态学提供理论参考。     

不同林分类型叶片稳定碳、氮同位素的变化特征

为了解各种生物及非生物因素对植物叶片稳定碳、氮同位素含量的影响,研究了蔡家桥林场内马尾松次生林(PM-SF)、湿地松人工林(PE-P)及杉木人工林(CL-P),不同叶龄叶片的养分(C、N、P、K、Ca、Mg)含量及其化学计量比与稳定碳同位素(δ13 C)、稳定氮同位素(δ15 N)含量的关系,探讨植物叶片δ13 C、δ...     

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。     

中西太平洋人工集鱼装置下鲣鱼的碳氮稳定同位素组成初步分析

为了解中西太平洋人工集鱼装置下鲣鱼的稳定同位素特征,根据2013年2月至3月金枪鱼围网采集的鲣鱼样本,对其碳、氮稳定同位素组成(δ13C和δ15N)及碳氮比(C∶N)随叉长的分布进行了初步研究。结果显示,鲣鱼叉长范围为31.0~65.0 cm,平均值为(44.30±7.85)cm,优势叉长组为40.1~50.0 cm,占总体样本的45.12%。δ13C的平均值为(-15.94±0.59)‰,叉长对δ13C有显著性影响(F=10.92,P0.05),各叉长组的δ13C均值相差较小,说明所有样本的初始饵料来源相似。δ15N的平均值为(17.50±1.81)‰,叉长对δ15N有显著性影响(F=16.72,P0.05),且小型鲣鱼的δ15N明显大于大型同类,说明小型鲣鱼的营养位比大型同类高。C∶N的平均值为(3.06±0.05)‰,叉长对C∶N值均有显著性影响(F=4.21,P0.05),各叉长组C∶N均值随叉长的增加而减小,说明鲣鱼的营养状况随叉长的增加而降低。     

小麦制粉产品稳定碳、氮同位素组成特征

【目的】小麦制粉产品稳定同位素指纹相对于全粒粉是否存在分馏效应,这些产品能否用于小麦的产地溯源,以及利用稳定同位素是否能实现对小麦制粉产品来源地的鉴别还不清楚。系统分析全麦粉及各制粉产品中碳、氮同位素在地域间、基因型间的差异,揭示小麦制粉产品碳、氮同位素的组成特征及相关性,为小麦及其制品产地溯源提供理论与技术支撑。【方法】2014年将3个不同基因型小麦品种(邯6172、衡5229和周麦16),种植于河北石家庄赵县、陕西杨凌区和河南省新乡辉县。每个地域3个小区,每小区面积10 m~2,试验田按照当地小麦品种区域试验管理。2015年收获期于3个地域共采集27份小麦样品,小麦籽粒粉碎制得全麦粉;同时将小麦籽粒加工制粉,得到面粉、次粉和麸皮。利用元素分析-同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定全麦粉及制粉产品(麸皮、次粉和面粉)中的稳定碳、氮同位素。结合单因素方差分析及Duncan多重比较分析解析碳、氮同位素在不同地域、不同基因型以及不同制粉产品间的差异,结合皮尔逊相关分析及线性回归分析,解析不同种类样品碳、氮同位素的相关性。【结果】不同地域来源全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素均有显著差异(P0.05),碳同位素在地域间变化趋势为杨凌辉县赵县,氮同位素在地域间变化趋势为辉县赵县杨凌;全麦粉、麸皮和面粉中碳同位素及各类产品中氮同位素在基因型间均无显著差异,次粉中碳同位素在邯6172和衡5229之间有显著差异;碳同位素在全麦粉和不同制粉产品间存在显著差异(P0.05),面粉对13C略显富集,次粉和麸皮相对贫化13C,而氮同位素在四类产品间无显著差异;全麦粉和各制粉产品碳、氮同位素相互之间均呈极显著相关关系(P0.01)。【结论】碳同位素在小麦不同制粉产品间有显著差异,氮同位素在小麦不同制粉产品间无显著差异,不同制粉产品与小麦全麦粉中碳、氮同位素呈极显著相关关系;全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素具有显著的地域特征,可用于小麦及其制粉产品的产地溯源。     

黄颡鱼不同组织碳氮稳定同位素的周转与分馏研究

稳定同位素技术已成为摄食生态学研究的有力手段之一,动物不同组织的稳定同位素周转速率和分馏系数可用于分析其不同生活史时期的摄食状况,进而解释其洄游行为。以黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)为研究对象,通过改变黄颡鱼饵料模拟食性转换过程,研究黄颡鱼不同组织碳、氮稳定同位素周转速率和分馏系数,探讨组织生长及新陈代谢作用对各组织稳定同位素周转的相对贡献比例。结果表明,黄颡鱼各组织碳、氮稳定同位素半衰期分别为28.0 d和35.7 d(粘液),25.8 d和63.6 d(肝脏),106.5 d和64.2 d(鱼鳍),196.9 d和196.8 d(鳃),肌肉的碳稳定同位素半衰期为92.6 d,其粘液、肝脏周转速率较快,鱼鳍、肌肉和鳃较慢。黄颡鱼不同组织碳、氮稳定同位素分馏系数(Δδ13C和Δδ15N)范围分别为-2.1‰~2.0‰和-1.4‰~2.4‰。研究认为,除鳃以外,黄颡鱼其他组织的稳定同位素周转均以代谢作用占主导(60%),生长作用贡献比例较小。黄颡鱼的粘液和肝脏可反映短期内的摄食转换,而鱼鳍、肌肉和鳃则反映较长时间尺度的摄食特征。     

基于稳定碳同位素技术的养殖贝类碳源分析

贝类养殖作为碳汇渔业存在一定疑义,为了更好地解释贝类的碳汇功能并明确其碳源,应用稳定碳同位素技术对3种养殖贝类的碳源进行了分析。研究结果表明:3种养殖贝类的贝壳δ13C值介于-6.9‰~-6.3‰,软体组织δ13C值介于-23.2‰~-21.9‰,贝壳与软体组织δ13C的富集程度表现出负相关关系。3种养殖贝类的贝壳主要碳源为海水中的溶解无机碳(DIC),其次为溶解有机碳(DOC),两者合计贡献率在86%以上。3种贝类软体组织的主要碳源为悬浮物,其次为沉积物,两者合计贡献率在94%以上。贝壳与软体组织在碳源选择上具有极显著的差异性(P0.01)。沉积物即泥沙不是贝壳碳的主要来源,转化成贝壳的碳绝大多数来自于海水的DIC,这使得海水中的DIC浓度下降,从而促进大气中CO2向水体转移,起到了间接固碳的作用,因此贝类养殖具有明显的渔业碳汇功能。     

基于稳定同位素的江苏近海金乌贼摄食生态研究

为进一步掌握江苏近海金乌贼(Sepia esculenta)种群生活史特征，根据在江苏沿海港口所采集的样本，利用碳氮稳定同位素分析法对金乌贼的摄食生态及营养生态位进行了研究。结果表明，金乌贼雌、雄群体间 13C和 15N值均不存在显著性差异；金乌贼的 值与胴长之间相关性不显著， 值与胴长之间存在显著相关性；雄性金乌贼营养生态位宽度（SEAc=0.57‰2）与雌性（SEAc=0.63‰2）无明显差异，雌性略大于雄性，且两者高度重叠（0.62）。同位素聚类分析显示，可将金乌贼个体分为75~114mm、115~184mm和185~204mm三个胴长组；185~204mm胴长组营养生态位宽度最大（SEAc=1.77‰2），75~114mm胴长组营养生态位宽度最小（SEAc=0.39‰2）；仅75~114mm和115~184mm胴长组间生态位重叠率为中度重叠（0.34），其余胴长组间生态位重叠率低。分析认为，金乌贼δ13C值的变化主要受同位素基线值和金乌贼洄游模式影响，而δ15N值的变化主要受金乌贼摄食作用影响；雌性和雄性金乌贼群体之间食物资源和栖息地利用高度相似；不同发育阶段的金乌贼在营养生态位上具有明显差异。     

氮肥施用和秸秆还田对东北地区褐土稳定性有机碳的影响

为探究长期施用氮肥和秸秆还田措施下农田土壤总有机碳（TOC）的稳定性,以辽宁省国家农业环境阜新观测实验站连续8 a施肥的定位试验田为研究对象,采用有机质酸碱提取和密度分级实验、金属氧化物形态提取实验、碳14定年和次氯酸钠氧化实验等手段,系统研究了长期施用氮肥和秸秆下农田土壤TOC的含量、化学组成及其年龄特征。结果表明：相对于对照组（不施氮肥）,单施氮肥处理组的TOC含量降低了5.5%,而氮肥配施秸秆组则升高了2.8%,但两个处理土壤碳氮比均高于对照。随着氮肥和秸秆的加入,土壤有机质酸碱可提取部分的总占比降低,其中胡敏酸从63.6%降低到49.5%,酸碱不可提取部分（即胡敏素）的占比升高（25.9%～39.0%）;各处理间土壤TOC的轻、重组分级没有显著差异,均以重组有机碳为主要成分,占TOC的62.3%±0.4%。同时,重组分中可提取的碳和铁铝的比值非常低,表明重组分里的土壤有机质除了与铁铝氧化物结合之外,很可能大部分以团聚或者包被的形式与黏土结合。碳14定年结果显示,3个处理组中土壤的年龄在距今2 000 a左右,试验区农田土壤以长期稳定有机碳为主。研究表明,氮肥施用和秸秆还田向土壤...     

不同肥力棕壤玉米根茬和茎叶残体碳氮的固定特征

目的 秸秆还田是增加土壤碳固定和改善土壤养分状况的重要措施之一。研究玉米不同部位残体碳、氮在土壤中的固定特征,明确秸秆还田的土壤增碳培肥机制。方法 以沈阳农业大学棕壤长期定位试验站为平台,采集不施肥和有机肥配施化肥处理的土壤分别作为低肥力（LF）和高肥力（HF）土壤,并分别与¹³C和¹⁵N双标记的玉米茎叶（S）、玉米根茬（R）混合,在25℃条件下进行室内培养试验。试验于第1、30、60、180和360 天取样并测定土壤总有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及其同位素丰度,分析玉米不同部位残体碳、氮在不同肥力水平土壤中的固定特征。结果 添加玉米残体显著提高土壤SOC,一年后仍能提高14.0%。添加玉米残体后,土壤系统中有一小部分氮素可能以反硝化方式流失,且外源玉米残体氮和土壤原有老氮均有损失。与添加根茬相比,添加茎叶更有利于外源新碳、氮的增加,而且具有更强的激发老碳、氮分解/损失的效应,不利于土壤老碳、氮的固持;根茬残体则更趋向于被分解,使土壤老碳、氮得到相对的保护和固定。外源残体碳虽然在低肥力土壤中的固定较少,但是对低肥力土壤碳库的提升具有更大的贡献。添加残体后低肥力土壤的C/N和¹³C/¹⁵N（代表土壤中来自于外源残体的C/N）显著高于高肥力土壤。但本研究结果表明¹³C/¹⁵N并不是限制低肥力土壤中残体分解和固定的主要因素,其主要原因可能在于底物长期选择条件下的特异性土著土壤微生物群落较为稳定,对于外源有机质加入的干扰具有抵抗力造成的。结论 土壤中添加玉米不同部位残体均可显著提高土壤碳、氮水平,但其内在的残体新碳/氮和土壤老碳/氮的固定策略相异。低肥力土壤较高肥力土壤对外源碳的固定少,其对不同部位残体的固定在本研究中并不受到来自于外源残留残体C/N的影响。     

三峡库区小江库湾鱼类食物网的稳定C、N同位素分析

应用稳定碳(δ₁₃C)、氮(δ₁₅N)同位素探讨了三峡库区一级支流小江库湾枯水期(2010.7)和丰水期间(2010.12)鱼类食物网结构。研究结果显示：初级生产者颗粒有机物(POM)和固着藻类δ₁₃C、δ₁₅N值范围分别为-23.33‰～-21.05‰、-25.13‰～-24.54‰,3.99‰～6.25‰、4.64‰～4.79‰。POM和固着藻类构成了小江库湾食物网能量的主要来源,其中丰水期间陆生营养物质输入是其食物网能量来源的一种重要补充途径。小江库湾常见鱼类食性可分为杂食偏植物食性、杂食偏动物食性及动物食性3种营养类群。在不同时期(枯水期和丰水期)小江库湾鱼类食物网营养级长度均有三级并且存在4种主要营养路径,表明了在三峡工程运行初期小江库湾已经形成了相对稳定的食物网结构。研究为小江库湾鱼类资源管理及生态系统恢复提供了一定的指导意义。     

我国南亚热带几种人工林生态系统碳氮储量

以我国南亚热带格木(Erythrophleumfordii)、红椎(Castnopsis hystrix)和马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,对其碳氮储量及分配格局进行研究.结果表明,不同树种体内碳的分布与器官年龄的关系不明显,而氮的分布与年龄的关系则较为密切,表现为幼嫩器官中的氮含量大于老化器官,而老化器官的C/N比值大于幼嫩器官.格木人工林生态系统内各组分的氮含量均高于其他两种人工林生态系统,并且3种人工林生态系统碳氮在土壤表层具有明显的富集作用.格木、红椎和马尾松人工林碳储量分别为236.22、267.84、200.57 t/hm2,氮储量分别为17.91、12.38、10.59 t/hm2.乔木层碳储量分别占42.57％、36.31％和40.28％,0-100 cm土壤碳储量分别占55.77％、62.52％和57.83％;氮储量则是土壤占绝对优势,分别为92.00％、93.72％和95.53％.说明3种人工林生态系统碳氮储量主要分布在土壤中,且红椎人工林生态系统具有较高的固碳能力.