【摘要】：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動是生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),是控制生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)產(chǎn)出的關(guān)鍵過程。對多重壓力下不同類型的生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動進(jìn)行研究對于實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)產(chǎn)出有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究內(nèi)容是分別在中國近海的北部、中部和南部選取特定的研究對象,如在黃海采集了海月水母、沙海蜇和霞水母三種大型水母,在長江口及鄰近水域采集了不同洄游階段的鳳鱭,在海南省東部河口區(qū)采集了底棲動物和魚類,分析它們的碳、氮同位素值和脂肪酸組成特征；基于這些生物體的碳、氮同位素和脂肪酸組成特征,運(yùn)用多元統(tǒng)計分析方法,分別對大型水母、鳳鱭、底棲動物和魚類、蝦蟹類的食物組成進(jìn)行了分析；通過對生物體食物組成的變化特征來反映不同類型食物網(wǎng)的物質(zhì)傳遞特征。最后對標(biāo)志物用于食物網(wǎng)物質(zhì)傳遞研究進(jìn)行總結(jié)。 首先,同位素和脂肪酸組成對生物體物質(zhì)來源的表征是成功的。以海南省東部河口生態(tài)系統(tǒng)為例,初級生產(chǎn)者紅樹、海草、大型藻類、浮游植物可以根據(jù)碳、氮同位素值和脂肪酸組成進(jìn)行很好的區(qū)分。對這些初級生產(chǎn)者同位素和脂肪酸特征的研究可以為它們在食物網(wǎng)中的傳遞提供依據(jù)。八門灣紅樹林灘涂底棲食物網(wǎng)中的底棲動物的同位素特征反映了它們對不同碳源、氮源的利用。脂肪酸組成更為細(xì)致的反映了它們的食物組成差異,如招潮蟹以潮灘上的底棲微藻為主要食物來源,而對于相手蟹和鼬耳螺,紅樹生產(chǎn)物的貢獻(xiàn)較大,濱螺可能以紅樹上附著的藻類為食,紅樹碎屑和水體懸浮顆粒物都是河蜆的食物組成部分,而細(xì)菌則是方格星蟲的重要食物來源。在黃海,大型水母的同位素特征說明它們的食物基礎(chǔ)是海源碳。而較低的18：1n-7/n-9比值和較高的20：1、22：1含量表明這些黃海大型水母是肉食性的,且浮游動物是重要的食物組成。 再者,同位素和脂肪酸對生物個體發(fā)育過程中的食物組成變化也有很好的識別。典型的研究結(jié)果就是對于洄游性魚類鳳鱭在洄游過程中食物組成變化的追蹤。洄游過程中的鳳鱭(Coilia mystus)δ13C和δ15N值都有所富集,脂肪酸標(biāo)志物也發(fā)生了一定的變化。在洄游過程中,鳳鱭體內(nèi)底棲標(biāo)志物(18：1n-7,20：4n-6)和浮游標(biāo)志物(18：1n-9,20：1+22：1)的變化說明：在鳳鱭的洄游過程中,底棲食物和浮游食物在不同的洄游階段交替作為它們的主要食物。索餌期和越冬期的年輕個體以底棲食物(e.g.糠蝦)為主要食物來源,肉食性程度相對較差。隨著個體的增大,浮游類食物對產(chǎn)卵洄游前期的鳳鱭貢獻(xiàn)顯著提高,橈足類成為主要的食物組成。但是對于處于產(chǎn)卵期的鳳鱭,橈足類的貢獻(xiàn)又降低,底棲類的食物又有所增加。在與長江口及鄰近海域內(nèi)的浮游動物的時空變化規(guī)律對照之后發(fā)現(xiàn),鳳鱭的這種食物組成變化與浮游動物的時空變化密切相關(guān)。在同一時間和空間尺度下,同位素和脂肪酸也仍然可以很好的表征不同大小的個體之間食物組成差異。如不同體長水母體內(nèi)的特征脂肪酸變化說明水母在生長過程中很可能發(fā)生了食物轉(zhuǎn)換。個體較大的具有較高的20：1+22：1含量,攝食較多的浮游動物,而對于較小的個體,高濃度的15：0+17：0和20：4n-6說明基于碎屑食物鏈的食物對其貢獻(xiàn)更大。而對于多鱗嬉,大于20cm的個體體內(nèi)20：4n-6的含量和813C、815N值都要高于體長小于20cm(大約10cm左右)的個體。這都反映了多鱗鱔在生長過程中存在從浮游性到底棲性的食物組成變化。 基于同位素和脂肪酸組成對不同類型的食物網(wǎng)物質(zhì)傳遞途徑的研究。鳳鱭的濾食性說明它們是浮游食物網(wǎng)的組成部分,對鳳鱭的食物組成研究可以反映長江口及鄰近水域的浮游食物網(wǎng)物質(zhì)傳遞。研究發(fā)現(xiàn)浮游食物網(wǎng)的物質(zhì)傳遞過程呈現(xiàn)季節(jié)和區(qū)域變化,與作為浮游食物網(wǎng)基礎(chǔ)的浮游生物的群落交替關(guān)系密切。而根據(jù)底棲生物的食物組成分析,發(fā)現(xiàn)紅樹生產(chǎn)物對紅樹林底棲食物網(wǎng)的貢獻(xiàn)大小依生物種類有差異,外源性的碳如底棲藻類、細(xì)菌、浮游生物也是支持紅樹林底棲食物網(wǎng)的重要碳源。這表明底棲食物網(wǎng)的物質(zhì)來源非常多樣,傳遞過程互相交叉,非常復(fù)雜。而針對這些紅樹生產(chǎn)物通過底棲食物網(wǎng)向生態(tài)系統(tǒng)的高營養(yǎng)級傳遞情況如何這一問題,對八門灣瀉湖食物網(wǎng)中的17種河口性魚類、蝦蟹類的食物組成進(jìn)行了研究。613C值變化范圍較寬,以及生物之間脂肪酸組成的顯著差異,都說明這些生物的食物來源比較復(fù)雜,食物組成發(fā)生分化。紫紅笛鯛的低813C、δ15N值可能與它們攝食了以紅樹生產(chǎn)物為食的生物有關(guān),體內(nèi)相對較高的18：2n-6含量也證明了這一點(diǎn)。結(jié)果表明,紅樹林向高營養(yǎng)級的傳遞非常有限(只有極少數(shù)種類),而浮游植物、有機(jī)碎屑(e.g.底棲藻類)、附著藻類是支持河口生態(tài)系統(tǒng)的重要生產(chǎn)者。從食物組成看,鳳鱭的食物中既包含了浮游生物,也有底棲生物的存在,而浮游生物對紅樹林底棲動物也有貢獻(xiàn),多鱗鱔的食物組成更是有從浮游到底棲食物的轉(zhuǎn)變,這都體現(xiàn)了浮游食物網(wǎng)和底棲食物網(wǎng)之間的互相作用。 消費(fèi)者脂肪酸單分子碳同位素值受到食物來源和體內(nèi)代謝過程的影響,在傳遞過程中,消費(fèi)者的脂肪酸δ13C值會變正或者變負(fù),受食物類型和體內(nèi)分餾過程影響。而且脂肪酸之間變化也呈現(xiàn)差異性,多不飽和脂肪酸的δ13C值保守性相對較強(qiáng),飽和脂肪酸的δ13C值變化相對較大。δ13C值保守性強(qiáng)的脂肪酸可以很好的反映來源信息。脂肪酸單分子同位素技術(shù)在對多因素控制下的生物體的物質(zhì)來源分析時有一定的優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X171

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本文編號：2649750