流沙灣海洋生物穩(wěn)定碳氮同位素應(yīng)用的初步研究.pdf

1、海灣處于陸地和海洋之交的紐帶部位，海洋生物資源豐富，開發(fā)環(huán)境優(yōu)越，在人類社會的發(fā)展中占有非常突出的地位。隨著生態(tài)學(xué)領(lǐng)域方面知識的不斷發(fā)展，穩(wěn)定同位素技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，并被成功運用于近岸海區(qū)食物網(wǎng)和營養(yǎng)關(guān)系的研究。但在我國，這些研究集中于渤海、黃海及東海，且數(shù)量不多，而對南海海灣生態(tài)系統(tǒng)典型代表流沙灣的研究目前尚未見報道。 本論文于2008年在流沙灣海區(qū)采集了浮游生物、底棲生物和游泳生物等多種海洋生物。其中，底棲大型海藻17種，

2、雙殼貝類5種，蝦類14種，蟹類4種，頭足類3種，魚類40種，對其進(jìn)行分類鑒定后，運用穩(wěn)定碳氮同位素方法進(jìn)行測試，并對雙殼貝類的不同組織和白腹小沙丁魚的不同體長組作了分析比較，還選取了24種生物與其他海區(qū)的胃含物法分析結(jié)果作對比，從而分析生物種的食物來源、營養(yǎng)層次等變化規(guī)律，由此構(gòu)建流沙灣的簡化食物網(wǎng)模型，提出流沙灣的簡要能量流動途徑。主要結(jié)果如下： (1)生產(chǎn)者的穩(wěn)定碳氮同位素比值明顯不同。δ13C方面，浮游植物為-18.81

3、‰～-17.69‰，大型底棲海藻則為-20.41‰～-10.10‰。兩者互相比較，前者比后者變化范圍小，可能由生活習(xí)性、形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合作用的利用碳源等因素引起光合作用同位素效應(yīng)，而這卻使大型海藻比浮游植物更易富集13C，故δ13C也隨著變得更高；與其它海灣相比，兩者均偏高，說明海洋生產(chǎn)者的δ13C具有區(qū)域?qū)傩?，受地理位置影響。?5N方面，浮游植物為7.62‰～10.11‰，大型底棲海藻為6.92‰～11.48‰。根據(jù)對大氣沉降的NO3

4、-、人類排放的廢物、人工合成化學(xué)肥料的δ15N數(shù)值比較，推論出流沙灣海區(qū)的營養(yǎng)源主要來自大氣沉降的NO3-和人類排放的廢物。 (2)消費者的穩(wěn)定碳氮同位素組成各有其不同特征。浮游動物的δ13C為-19.03‰～-16.88‰，δ15N為8.62～10.56‰；5月和8月樣品的δ13C和δ15N均高于11月，可能是因為流沙灣地區(qū)春季(5月)和夏季(8月)的雨量比秋季(11月)大，雨水?dāng)y帶了大量陸源碎屑物質(zhì)由河流注入沿岸海區(qū)中，從

5、而引起了浮游動物的δ13C和δ15N的季節(jié)變化。蝦類的δ13C為-18.36‰～-13.72‰，δ15N為8.35‰～14.81‰；斑節(jié)對蝦和南美白對蝦的δ15N比同類群的其它種類明顯偏低，δ13C也較低，原因有待進(jìn)一步研究。蟹類的δ13C為-16.87‰～-15.12‰，δ15N為11.95‰～12.80‰，數(shù)值分布比較集中。頭足類的δ13C為-18.71‰～-14.85‰，δ15N為11.77‰～14.74‰；金烏賊的δ13C明顯偏

6、低，δ15N也是三者中最小，可能是因為它的個體遠(yuǎn)比其它兩種小，但數(shù)值與其食性相符。雙殼貝類的δ13C范圍是-19.14‰～-15.11‰，δ15N范圍是6.1‰～10.57‰，將其從大小、組織和種類三方面進(jìn)行平均值的比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：同種貝類，大小不同，其δ13C和δ15N基本隨殼長、殼重的增大而減小，但翡翠貽貝的δ13C和墨西哥灣扇貝的δ15N則相反；同種貝類，組織不同，其δ13C和δ15N的最小值均為內(nèi)臟囊；δ13C的最大值不定，δ1

7、5N的最大值也是內(nèi)臟囊，而內(nèi)臟囊、外套膜和鰓、肌肉的由小到大的排序可能是雙殼貝的能量流動途徑；相同組織，不同貝類，其δ13C和δ15N的大小排列順序各不相同，但華貴櫛孔扇貝的δ13C均小于墨西哥灣扇貝，而馬氏珠母貝的δ15N均小于企鵝珍珠貝。魚類的δ13C范圍為-23.13‰～-12.09‰，但除黃鰭鯛外的39種魚類都集中在-17.46‰～-12.09‰，最小值的黃鰭鯛和最大值的長棘銀鱸均與其食性相符；δ15N范圍為12.81‰～16.

8、73‰，最小值為鯔，最大值為大眼舒；δ13C比δ15N的變化幅度大，且從最小值、最大值的魚種歸屬看，兩者之間似乎沒有正相關(guān)關(guān)系；另外，特別對白腹小沙丁魚分5個體長組分析，發(fā)現(xiàn)δ13C和δ15N沒有隨體長的增大而增大，可能是食性基本穩(wěn)定導(dǎo)致。 (3)選取翡翠貽貝作基準(zhǔn)生物，對流沙灣的14種蝦類、4種蟹類、3種頭足類和40種魚類進(jìn)行營養(yǎng)級的計算，結(jié)果為：蝦類1.28～3.07；蟹類2.0左右，比較穩(wěn)定；頭足類2～3；魚類2～4，但

9、分布在兩端(雜食性魚類與高級肉食性魚類)的只占少數(shù)，絕大多數(shù)居于中間的層次(為低級肉食性魚類與中級肉食性魚類)。進(jìn)一步挑取24種生物的營養(yǎng)級與胃含物分析法結(jié)果比較，其中約71％的生物采用兩種方法分析的結(jié)果在0.5個營養(yǎng)級的誤差范圍內(nèi)一致，但穩(wěn)定同位素法應(yīng)該比傳統(tǒng)的胃含物法更進(jìn)一步揭示生物在食物網(wǎng)中的準(zhǔn)確營養(yǎng)位置。 (4)綜合所有生物種的δ13C和δ15N，包括浮游植物、底棲大型海藻、浮游動物、雙殼貝類、蝦蟹類、頭足類和魚類，可