岛礁水域海藻场食物网基准生物的选择

岛礁海域海藻场是近岸浅海重要的湿地生境之一,其所在水域的食物网往往较开阔水域复杂,而利用稳定同位素方法来揭示其独特的物质传递和能量流动规律是当前国内外研究的趋势。在利用该技术之前,往往需选择恰当的基准生物以更准确地阐释海藻场食物网各阶层的营养关系。为此,于2014年春季(5月)和秋季(10月)在浙江省枸杞岛海藻场选取4种大型底栖动物优势种[蝾螺(Turbo petholatus)、角蝾螺(Turbo cornutus)、条纹隔贻贝(Septifer virgatus)和带偏顶蛤(Modiolus comptus)]为实验对象,利用多元方差分析检验其δ~(13)C和δ~(15)N值的种内(间)时空差异,并分析造成该差异的原因,评估其作为基准生物的可行性。结果显示,4种底栖动物的δ~(13)C和δ~(15)N值受其食性和栖息地环境的影响,呈现不同程度的时空差异,发现带偏顶蛤和角蝾螺的δ~(13)C和δ~(15)N值相对更为稳定,因此可分别作为浮游和底层营养关系的基准生物。本文结果可为我国在东海岛礁水域开展相关研究提供基础数据和重要参考。     

枸杞岛海藻场小型无脊椎动物的食物来源

摘 要 枸杞岛近岸海藻场生态系统内浮游动物、端足类、多毛类和棘皮动物等小型无脊椎动物是海藻场食物网的重要组成部分,承担了将初级生产者的能量产出向高级消费者传递转移的功能。为了探明桡足类、太平洋磷虾、中国毛虾、短毛海鳞虫、厚壳贻贝、角蝾螺、紫海胆、钩虾、麦秆虫、海绵和钩虾幼体等海藻场内主要小型无脊椎动物的能量来源,本研究应用稳定同位素技术分析海藻场食物网内这些小型无脊椎动物及其潜在食源浮游植物、大型海藻、底栖微藻等初级生产者的碳、氮稳定同位素组成,并用IsoSource多源线性混合模型来估算不同的初级生产者对小型无脊椎动物的食源贡献率。结果表明,初级生产者的δ13C值介于-21.7‰~-13.8‰之间,δ15N值介于2.3‰~11.6‰之间。初级生产者SOM、浮游植物、POM、铜藻的δ13C值无显著的季节差异（P>0.05）,附生生物、孔石莼和底栖微藻的δ13C值有明显的季节变化（P<0.05）。在所有的初级生产者中,仅附生生物的δ15N值有极显著的季节差异,其余种类的季节变化不显著。小型无脊椎动物的δ13C值介于-20.3‰~-15.4‰之间,δ15N值介于2.5‰~8.1‰之间。在所有的小型无脊椎动物中,仅桡足类的δ13C、δ15N值有显著的季节变化（P<0.05）,其余的小型无脊椎动物的δ13C、δ15N值都无显著的季节变化（P>0.05）。基于IsoSource模型分析发现,浮游植物和POM等是桡足类、太平洋磷虾和中国毛虾等浮游动物以及海绵的主要食源;钩虾幼体和麦秆虫等啃食性端足类主要以附着微藻为食;大型海藻和底栖微藻是钩虾、紫海胆和角蝾螺等底栖生物的主要能量来源。     

大型海藻引入海底构建人工藻场的初步研究

通过将大型海藻引入海底,以构建人工藻场修复受损海区的研究,旨在探讨构建人工藻场的技术：不同海区底质情况下的大型海藻种类选择、引入方式和附着基选择,为合理构建海底人工藻场提供试验依据。     

枸杞岛海藻场褐菖鲉的摄食习性

2007年8月至2008年6月对枸杞岛海藻场生态系统4个盛衰阶段展开调查,共获得297个褐菖鲉样本,对其胃含物进行分析,以研究褐菖鲉摄食习性及其随藻场盛衰、体长的变化规律。结果表明,褐菖鲉的摄食强度很低,空胃率和平均饱满指数随藻场盛衰有显著变化(P<0.05),空胃率随体长的变化不显著(P>0.05),平均饱满指数在小于100.0 mm各体长组间无显著差异(P>0.05);褐菖鲉是底栖生物食性鱼类,食物种类有端足类、虾类、蟹类、棘皮类、多毛类等12大类29种生物,端足类是（%IRI为97.03%）是褐菖鲉最重要的摄食种类;褐菖鲉食物种类随藻场盛衰而变化,在海藻场增长期和茂盛期两个阶段主要摄食虾类和蟹类,在海藻场持续期和衰减期主要摄食端足类;食物种类随体长变化,体长<80.0 mm的褐菖鲉主要摄食端足类等,体长在80.0~99.9 mm的褐菖鲉主要摄食虾类和蟹类,体长大于100.0 mm的褐菖鲉主要摄食鱼类和端足类。     

枸杞岛海藻场夏、秋季的渔业资源变化

基于2005年夏、秋两季对枸杞岛海藻场渔业资源的调查数据,对海藻场内外渔业资源的组成、优势种变化、主要资源种类生物学特征以及多样性和相似性进行了研究。结果表明,枸杞岛海藻场内的渔业生物组成的季节变化比藻场外明显,但岩礁性鱼类除外;藻场内优势种夏季多于秋季,而藻场外两季相同,褐菖鲉在夏、秋季的藻场内皆为优势种;各种类生物学特征也存在着明显的季节差异,夏季的性比差别大,秋季接近平衡,平均年龄秋季大于夏季,平均摄食强度夏季高于秋季;多样性值在夏、秋两季海藻场外皆大于海藻场内。藻场内外,夏季的多样性指数都大于秋季;同一季节藻场内外的相似性很低,不同季节,藻场内的相似性同样很低。通过现场调查及生物学实验,夏季海藻场作为幼小鱼类的索饵场所的生态功能得到了确认。     

基于拉格朗日法的海藻场有机碎屑离岸输运研究

海藻场在海藻凋落盛期向海洋输送大量有机碎屑,为海藻场外围海域提供大量初级生产力,并在沉降后实现碳汇功能。本研究采用具有拉格朗日质点追踪模块的三维海洋数值模式(Estuarine Coastal Ocean Model, semi-implicit, ECOM-si),结合潮位、流速及漂流浮标轨迹跟踪观测,研究了枸杞岛西北侧天然海藻场有机碎屑输运与沉降的动力学机制及碳汇功能。结果显示,海藻场对周边海域碳汇贡献的空间分布格局呈现为以海藻场为中心的高值区,向西北–东南海域扩展分布并递减。水动力强弱和海藻碎屑粒径差异导致其沉降后的空间分布差异显著。大潮期间,海藻场对邻近海域碳汇贡献最高为699 g C/(hm2·d)。碎屑粒径越小、沉降速度越小的海藻碎屑对外围海域碳汇贡献范围越大。海藻场碳汇功能不局限于邻近海域,不同粒径海藻碎屑每天为海藻场5 km外海域提供有机碳约7.5~33.7 kg C;小潮期间水动力较弱,约90%以上的海藻碎屑沉降至5 km以内海域。海藻场碳汇功能集中于沿岸邻近海域,对邻近海域有碳汇贡献的区域范围小,但强度大,最高为817 g C/(hm2·d)。海藻碎屑脱落时的潮流方向和海藻场所处区位也是影响海藻场有机碎屑输运沉降和碳汇归趋的重要因素。赋予拉格朗日质点单位碳含量后,拉格朗日法在海藻场有机碎屑离岸输运沉降机制研究中具有可行性,可有效评估典型近岸海藻场对周边海域碳汇的贡献及主要动力学因子的作用。本研究可为我国海藻场本底调查及其生态辐射范围评估提供参考。     

枸杞岛海藻场角蝾螺夏季摄食选择性及其生态学意义

于2013年夏季对枸杞岛海藻场螺类优势种角蝾螺进行了稳定同位素、摄食选择性、消化代谢物粒径等系列实验.稳定同位素结果显示,角蝾螺是牧食性生物,在藻场中的营养级为2.12,属初级消费者,底栖海藻是角蝾螺的主要食源,贡献率为94.5％;摄食选择性实验结果显示,角蝾螺具有较宽的摄食选择,能够摄食海带、铜藻、粗枝软骨藻等1 1种大型藻类,其中铜藻及蜈蚣藻是枸杞岛潮下带的重要优势种;消化代谢物实验结果显示,角蝾螺的啃食作用能为藻场碎屑提供增量,角蝾螺对海藻场碎屑的增量为(0.016 ～0.094)g/d,经过啃食及消化作用产生的碎屑主要粒级为1Φ(＞ 250 μm).稳定同位素分析—摄食选择偏好实验—螺类消化代谢物粒径分析的系列研究表明,角蝾螺在枸杞岛海藻场的群落食物网中,可以起到连接牧食食物链和碎屑食物链的重要作用.     

枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物摄食类群研究

随着海洋生态学研究的深入和海洋环境监测的需要,一些传统的研究方法如多样性指数等在评价大型底栖生物群落结构变化时显得说服力不足,而摄食功能群的研究越来越受到重视。本实验根据2012年8月对浙江枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物的调查实验,分析该海域夏季大型底栖无脊椎动物摄食类群的组成、空间及数量分布,并进行相关生态评价。结果表明,枸杞岛海藻场夏季大型底栖无脊椎动物组成以肉食者和滤食者占较大优势,食碎屑者、植食者和食底泥者次之,杂食者最少;肉食者的优势种为布尔小笔螺、寄居蟹、扁平管帽螺、甲虫螺和四齿矶蟹等,滤食者的优势种为条纹隔贻贝、带偏顶蛤、短石蛏和布氏蚶等,植食者的优势种为钩虾、单一丽口螺和锈凹螺等;各摄食类群水平分布较均匀,垂直分布受水深和摄食饵料的限制;基于大型底栖无脊椎动物功能类群的生态参数评价结果表明,枸杞岛海藻场大型底栖无脊椎动物群落健康状态呈虚弱水平,大部分站位大型底栖无脊椎动物群落受到轻度扰动,底栖生态质量状况较好。     

枸杞岛海藻场优势种鱼类群体特征及其在不同生境中的差异

为了解枸杞岛岩礁不同底栖海藻分布的海藻场区域鱼类优势群体组成和分布特征,于2009年2月—2010年2月对枸杞岛海藻场和沙地生境的鱼类进行了逐月采样,对其中的鱼类优势种群组成、生物学特征和摄食规律作了比较。结果表明,以大型底栖海藻铜藻为优势种和以孔石莼等小型底栖海藻为优势种的海藻场鱼类全年优势种皆为褐菖鲉、斑头鱼和黄姑鱼。褐菖鲉群体具有近岸活动频繁、群体低龄和小型化、丰度年间变化大的特点,通过性成熟提前、雌性比例远高于雄性、摄食对象多样化的方式应对生存压力,维持对整个群体的补充。斑头鱼和黄姑鱼群体都具有低龄化现象,群体补充主要受洄游群体影响。3种鱼类因生活习性和摄食对象的不同,表现出个体间的生长差异。同时,由于发育不同阶段的食性转化、体型变化和来自上层捕食者的捕食压力,褐菖鲉和黄姑鱼会随着发育阶段的变化,表现出对不同生境的选择利用。斑头鱼食性较为稳定,其活动区域由主要的摄食对象麦秆虫所主导,主要栖息于海藻场生境。     

不同季节江蓠脱落物对大型海藻场上覆水的影响

通过在实验室模拟野外环境, 研究了不同季节温度下江蓠( Gracilaria confervoides) 腐烂对上覆水溶解氧 ( DO) 和营养盐浓度的影响。根据广东沿海气候特点设计春秋20 ℃、夏28 ℃、冬15 ℃ 3 个对照组, 海水平均流速为0. 24 ms - 1。结果表明, 随着温度升高DO 逐渐下降, DO 浓度与加入江蓠质量呈负相关关系; 江蓠腐烂分解使上覆水总氮( TN) 、总磷( TP) 浓度先增后减, 铵态氮( NH4+-N) 与亚硝态氮( NO2--N) 、硝态氮( NO3--N) 浓度同步出现峰值, 磷( P) 元素的释放早于氮( N) 元素; 冬季( 15 ℃) 和春秋季( 20 ℃) 时,NO2--N和NO3--N浓度均随江蓠丰度的增加而增大, 夏季( 28 ℃) 则相反, 海藻加入的质量同时影响NH4+ -N、NO2--N、NO3--N和活性磷( PO43--P) 的峰值浓度, 海藻质量与营养盐浓度呈正相关; 低温条件下N、P 元素营养盐浓度在上覆水中累积均超过高温条件。研究大型海藻脱落物在不同季节里水解后对上覆水的影响, 可为大型海藻增殖密度的确定提供理论依据。     

Assessment of rocky reef fish assemblages close to seaweed farming

The seaweed Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ex P. C. Silva, a red algal species, is the main global source of Kappa carrageenan. The introduction of such exotic species in regions outside their original locale can change the community structure of the areas into which they are introduced. The possible influence of seaweed farming on the rocky reef fish assemblage was assessed in Paraty, Brazil. The reef fish assemblage in the seaweed farming area was compared before and after the commencement of farming with two undisturbed control areas. Among the ten species ranked as the most frequently occurring in each area, eight were the same. The fish community structure close to the seaweed farming area did not change from that of the control areas, over the months of the study. Neither the fish diversity and richness indices, nor the total average abundance among areas was significantly altered. The average abundance of the different trophic groups varied over time in both the farm and control areas, revealing similar patterns. These results suggest that K. alvarezii can be cultivated up to at least 50 m from a rocky coast without altering the fish community structure of the surrounding waters.     

枸杞岛马尾藻场铜藻的生命史与形态特征

为了研究枸杞岛马尾藻场铜藻在整个生命周期内的生命史征及形态特征,首次对枸杞岛马尾藻场铜藻的周年生长与繁殖情况进行跟踪调查,并对株高、叶片、气囊和生殖托等16个相关的生物学参数的变化进行研究。实验结果表明,根据铜藻生命史内生物学结构的发生情况,可将铜藻在全年中的生长情况分为以下4个阶段:(1)幼苗期,在7—8月的幼苗期藻体仅由枝干、侧枝及叶片构成,期间植株以1.52 mm/d的速率生长;(2)成藻期,8月至翌年4月的成藻期植株分别在9、11及翌年4月出现气囊、次侧枝以及生殖托,铜藻的生物学结构得到完善,期间植株以2.01 mm/d的速率生长;(3)繁殖期,4月生殖托的出现标志着铜藻进入繁殖期,而5月卵子的集中散放标志着铜藻进入繁殖期的“顶点”,期间植株以3.80 mm/d的速率生长;(4)衰老和凋亡期,在5—6月的衰老及凋亡期植株不断老化并伴随着生物结构的解体,由于少数未成熟个体的补充而使得植株达到0.99 mm/d的生长速率。在所检测的16个生物学参数中,铜藻的株高、个体生物量和主侧枝长度等10个参数呈现明显的季节变动(P <0.005),马尾藻属中的这类暖温性物种展现出其介于热带物种和冷温性物种之间的物候学行为。个体内和个体间连续特征的稳定性分析表明,在10种铜藻形态学参数中主侧枝长度的稳定性最低(Ed=95),是最适宜用于种类鉴定工作的参数,这为马尾藻属种类的形态学研究及种类鉴定等工作中参数的选择提供依据。     

海藻中铝的化学形态分析

首次对我国主要养殖海藻中的总铝含量进行调查,结果显示海藻中总铝含量差异很大,含量在53.2～2714.6 mg/kg,其中坛紫菜中总铝含量最高。利用连续平衡静态浸提法研究了海带和紫菜中铝的化学形态。研究结果表明,海藻中铝存在多种形态,主要以稳定的、不易被生物体吸收的有机铝(AlONL)形态存在,占总铝的82.0%~87.6%,而毒性较高的无机态铝含量很低,占3.75%～4.94%。本实验进一步证明,以总铝含量作为评价海藻铝食用安全的评价标准具有一定局限性,亟需针对不同形态铝建立不同限量标准,对海藻及其制品进行科学的食用安全评价,以保障海藻产业顺利发展。     

海藻原浆挂面加工工艺研究

本试验对海藻原浆的加工方法及海藻挂面的优化配方进行了研究。结果表明,海藻去腥的最佳工艺为醋酸溶液2%、浸泡温度80℃和浸泡时间30min,可制得无腥味的海藻原浆。在挂面生产中将小麦粉、去腥海带原浆、食盐和碳酸钠按质量比100∶80∶3.7∶0.2混合,可得到质量较好的具有海鲜味的海藻原浆挂面。     

镉在海藻中的化学形态

利用化学试剂逐步提取法研究了紫菜、海带、裙带菜和羊栖菜中镉的存在化学形态。研究结果表明:镉以多种化学形态存在于4种海藻中,1 mol/L氯化钠提取态镉和 2% 醋酸提取态的镉所占比例较大,两者约占总镉含量的76.3%～92.9%。0.6 mol/L盐酸提取态、去离子水提取态和80%乙醇提取态镉所占比例较小,其中乙醇提取态(离子态镉)约仅占总镉含量的0.4%～9.2%,且对于4种海藻,紫菜中的离子态镉所占比例最低(均小于1%)。实验进一步证实以海藻中总镉含量作为检测标准不能准确反映海藻及其制品的食用安全性,因此亟需建立海藻中针对毒性较强的离子态镉的检测标准限量和快速有效的检测方法,以保障我国海藻产业和出口创汇经济的顺利发展。