本文關(guān)鍵詞：三峽庫區(qū)大寧河魚類食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及能量流動研究

  更多相關(guān)文章： 三峽庫區(qū) 大寧河 穩(wěn)定同位素分析 Ecopath模型 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu) 能量流動途徑

【摘要】：研究食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和動力是了解河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)途徑,能為河流生態(tài)系統(tǒng)的管理與修復(fù)提供理論支持。大寧河是長江三峽庫區(qū)重要的支流之一。三峽庫區(qū)蓄水后,水文情勢變化使得大寧河下游形成了新的河流水庫生態(tài)系統(tǒng)。本研究以大寧河為研究區(qū)域,基于2011年～2014年期間的調(diào)查數(shù)據(jù),利用同位素分析和腸含物分析技術(shù),研究大寧河食物網(wǎng)的基礎(chǔ)碳來源及食物網(wǎng)內(nèi)部魚類物種間的營養(yǎng)關(guān)系格局,通過構(gòu)建Ecopath模型方法來描述大寧河食物網(wǎng)的特征和能量流動過程,主要研究結(jié)論如下：(1)測定大寧河水域水生消費者和潛在食物有機碳源的碳氮穩(wěn)定同位素自然豐度值,通過IsoSource模型來研究大寧河食物網(wǎng)的基礎(chǔ)碳源流動過程。結(jié)果顯示,大寧河四種初級生產(chǎn)者食物碳源(浮游植物、底棲藻類、陸源C3植物和陸源C4植物)的δ13C值變化范圍為-33.41‰～-10.44‰,δ15N值的變化范圍為-0.39～11.99‰,四種基礎(chǔ)食物碳源的碳同位素值之間存在顯著差異,能用于各食物的碳源貢獻的區(qū)分。內(nèi)源性的藻類和沿岸C3植物是大寧河水生消費者最主要的碳源,但上游和下游各種碳源的相對貢獻比例有一定區(qū)別。下游靜水區(qū)域,浮游植物是最重要的碳源貢獻,而上游流水區(qū)域C3植物成為了最主要的食物碳源。大寧河上下游魚類的食物碳來源差異與大寧河的水文地理環(huán)境密切相關(guān)。下游形成靜水的生態(tài)環(huán)境,泥沙沉降透明度增加,浮游植物大量繁殖,形成豐富的浮游植物種群生物量,因此內(nèi)源性的浮游植物是該河段的主要食物碳源,而且?guī)鞛炒竺娣e的消落帶又為魚類提供了潛在的外源性水生植物的食物來源。而上游水域未受蓄水影響,仍保持原有的溪流環(huán)境,河道兩側(cè)有大量植被的河漫灘,使得上游水生消費者的更加依賴于這些營養(yǎng)物質(zhì)。(2)運用氮穩(wěn)定同位素技術(shù)研究了大寧河靜水水域和流水河段主要魚類的氮穩(wěn)定同位素比值和營養(yǎng)層級,對靜水水域不同水文時期相同魚類的營養(yǎng)層級和相同魚類組成的魚類群落的同位素生態(tài)位六個指標進行了比較研究。結(jié)果表明,大寧河下游靜水水域魚類δI5N值范圍為4.54‰～17.51‰,營養(yǎng)級處于1.51～3.88,平均營養(yǎng)層級為2.49；上游流水水域魚類的δ15N值范圍為2.25‰～10.81‰,營養(yǎng)層級范圍為1.49～4.01,平均營養(yǎng)層級為2.87。大寧河上游魚類的平均營養(yǎng)層級大于下游靜水水域,是由于上游底棲生物豐富,魚類傾向攝食適口性更高的動物性食物而導(dǎo)致。大寧河下游靜水水域汛期的魚類營養(yǎng)層級較非汛期的值顯著降低,是因為汛期的水文擾動影響魚類攝食中間捕食者,以及水位的降低導(dǎo)致魚類食物競爭增加迫使其攝食低營養(yǎng)水平的食物。大寧河魚類群落的生態(tài)空間的大小并未發(fā)生明顯變化,可能是由于大寧河水域中餌料資源豐富,魚類沒有食物和生境競爭的壓力導(dǎo)致。(3)利用腸含物分析方法進一步研究了大寧河水域魚類種間營養(yǎng)關(guān)系,同時比較了食性分析和同位素分析兩種方法計算的魚類營養(yǎng)位置。結(jié)果表明,大寧河20種主要魚類的食性類型可分為浮游生物食性、草食性、雜食性、肉食性4大類。Levin's標準生態(tài)位寬度指數(shù)(Ba)的變化范圍在0.003～0.371之間,平均值為0.230。雖然大寧河魚類可選的餌料食物種類比較豐富,但Ba指數(shù)和食物種類數(shù)并沒有相關(guān)性,該指數(shù)較低說明大多數(shù)魚類更加傾向于某一類更加適口的食物種類,優(yōu)勢餌料生物明顯。在大寧河魚類間,Pianka's食性重疊指數(shù)大于0.6的組合僅占所有組合的7.89%,說明大寧河魚類間不存在較強的食物競爭,水域食物與生境資源的多樣性使得主要魚類種間的生態(tài)位重疊度小,種間食物競爭較低。通過食性分析計算的營養(yǎng)層級顯著高于同位素分析的營養(yǎng)層級,這種差異主要可能是由于兩種評估營養(yǎng)層級方法的營養(yǎng)基準值選擇不同和魚類個體大小的差異導(dǎo)致。(4)于2011年10月、11月和2014年3月庫區(qū)水位穩(wěn)定時期,利用BiosonicsDT-X回聲魚探儀對大寧河靜水區(qū)域的魚類資源量及其時空分布特征進行了水聲學(xué)調(diào)查(3月為晝夜水聲調(diào)查)。結(jié)果顯示10月探測調(diào)查的魚類目標強度值(TS值)平均為(-62.97±5.61)dB,11月探測平均TS值為(-63.94+5.49)dB,差異明顯。兩個月的魚類目標所在平均水深存在顯著差異,11月份相對于10月份,魚類總體向下層移動趨勢。10月大寧河探測河段魚類密度平均值為5.70尾/1000m3,11月的平均值為5.43尾/1000m3,兩月的魚類密度無顯著差異。將大寧河河段類型分為峽谷區(qū)和庫灣敞水區(qū),在峽谷河段兩個月份的魚類密度總體分布存在顯著差異,而庫灣敞水河段兩個月的魚類密度總體分布差異不顯著。峽谷河段魚類密度的平均值為2.70尾/1000m3,庫灣敞水河段魚類密度的平均值為7.52尾/1000m3,不同類型河段的魚類密度具有顯著差異。晝夜對比探測結(jié)果表明魚類密度總體分布并沒有顯著差異,但白天魚類目標所在平均水深低于晚上所在水深,說明夜晚魚類有向上層移動的趨勢�？傮w上,大寧河魚類密度分布與河谷形態(tài)有一定關(guān)系,可能是由于餌料資源分布的不均勻?qū)е碌摹ｔ~類晝夜有遷移的趨勢,是魚類的攝食機會和被捕食風(fēng)險權(quán)衡的結(jié)果。(5)基于2011年-2012年調(diào)查的數(shù)據(jù)構(gòu)建了大寧河靜水區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)Ecopath模型,分析大寧河下游靜水區(qū)生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的營養(yǎng)關(guān)系和能量流動途徑。模型將大寧河水生生態(tài)系統(tǒng)劃分為20個功能組,各個功能組的有效營養(yǎng)級變化范圍為1.0～3.3。將各功能營養(yǎng)級分解后,所有功能組可以分為6個離散型的營養(yǎng)級,而營養(yǎng)物質(zhì)流動主要發(fā)生在第Ⅰ至第Ⅳ營養(yǎng)級之間。大寧河系統(tǒng)各營養(yǎng)級的營養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率變化范圍為1.7%～22.1%,平均營養(yǎng)級為5.7%,各營養(yǎng)級營養(yǎng)轉(zhuǎn)化效率低。大寧河初級生產(chǎn)者食物鏈的能量流動占大寧河生態(tài)系統(tǒng)總能量流動的54.13%,碎屑食物鏈的能量流動占總能流的45.87%。大寧河下游水生生態(tài)系統(tǒng)總流量為35239.94 t/(km2·a),其中總初級生產(chǎn)量(TPP)、總呼吸量(TR)和總生物量(TB)分別為14544.35 t/(km2·a),1088.78 t/(km2·a)和130.35t/(km2·a)。大寧河水生生態(tài)系統(tǒng)總體特征表明,系統(tǒng)的TPP/TR值、系統(tǒng)總P/B系數(shù)均較高,而其他指標如系統(tǒng)連接指數(shù)(CI)、系統(tǒng)雜食指數(shù)(SOI)、Finn's循環(huán)指數(shù)和Finn's平均路徑長度的值均處于一個較低的值,說明大寧河生態(tài)系統(tǒng)處于早期不成熟的發(fā)展階段。大寧河水域Ecopath模型的結(jié)果能為大寧河生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)修復(fù)和漁業(yè)管理提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：三峽庫區(qū) 大寧河 穩(wěn)定同位素分析 Ecopath模型 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu) 能量流動途徑
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S931.1
【目錄】：

• 摘要7-10
• Abstract10-14
• 第一章 文獻綜述14-34
• 1.1 生態(tài)系統(tǒng)概念14
• 1.2 生態(tài)系統(tǒng)大小界定14-16
• 1.2.1 界定標準14-15
• 1.2.2 水生生態(tài)系統(tǒng)的界定15-16
• 1.3 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)研究16-23
• 1.3.1 概述16-17
• 1.3.2 食物鏈長度17-19
• 1.3.3 營養(yǎng)水平19-21
• 1.3.4 河流食物網(wǎng)的碳源21-22
• 1.3.5 食物網(wǎng)的穩(wěn)定性和多樣性22-23
• 1.4 食物網(wǎng)的研究技術(shù)23-25
• 1.4.1 胃(腸)含物分析法23
• 1.4.2 穩(wěn)定同位素分析法23-25
• 1.5 漁業(yè)生態(tài)模型的發(fā)展25-28
• 1.5.1 模型發(fā)展概述25-26
• 1.5.2 Ecopath with Ecosim模型的應(yīng)用26-28
• 1.6 研究區(qū)域與背景28-31
• 1.6.1 大寧河概況28-30
• 1.6.2 研究背景30-31
• 1.7 研究內(nèi)容、目的與意義31-34
• 第二章 大寧河水生食物網(wǎng)碳源基礎(chǔ)研究34-48
• 2.1 前言34
• 2.2 材料與方法34-37
• 2.2.1 采樣時間與地點35
• 2.2.2 樣品采集和處理35-36
• 2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析36-37
• 2.3 結(jié)果與分析37-45
• 2.3.1 基礎(chǔ)食物源同位素值37-38
• 2.3.2 消費者同位素值38-41
• 2.3.3 相對食物源貢獻41-45
• 2.4 討論45-48
• 2.4.1 支撐大寧河食物網(wǎng)的碳源流動特征45-47
• 2.4.2 IsoSource混合模型運用47-48
• 第三章 利用穩(wěn)定同位素技術(shù)分析大寧河主要魚類營養(yǎng)結(jié)構(gòu)48-62
• 3.1 前言48-49
• 3.2 材料與方法49-50
• 3.2.1 采樣時間與區(qū)域49
• 3.2.2 樣品采集和處理49
• 3.2.3 營養(yǎng)層級計算49-50
• 3.2.4 魚類群落的同位素量化指標計算50
• 3.2.5 統(tǒng)計分析50
• 3.3 結(jié)果與分析50-56
• 3.3.1 大寧河下游主要魚類營養(yǎng)結(jié)構(gòu)及其變化特征50-56
• 3.3.2 大寧河上游主要魚類的營養(yǎng)層級56
• 3.4 討論56-62
• 3.4.1 大寧河食物網(wǎng)基線生物的選擇56-57
• 3.4.2 大寧河主要魚類營養(yǎng)層級及其變化規(guī)律57-58
• 3.4.3 大寧河魚類群落營養(yǎng)結(jié)構(gòu)變化特征58-59
• 3.4.4 營養(yǎng)層級評估的準確性59-62
• 第四章 大寧河主要魚類食物組分及營養(yǎng)關(guān)系研究62-76
• 4.1 前言62
• 4.2 材料與方法62-64
• 4.2.1 采樣時間與地點62
• 4.2.2 樣品采集和處理62-63
• 4.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析63-64
• 4.3 結(jié)果與分析64-71
• 4.3.1 大寧河主要魚類食性分析和營養(yǎng)格局64-70
• 4.3.2 腸含物分析和同位素分析營養(yǎng)級比較70-71
• 4.4 討論71-76
• 4.4.1 大寧河魚類食物資源利用格局分析71-73
• 4.4.2 兩種營養(yǎng)層級評估方法差異分析73-76
• 第五章 大寧河魚類資源的時空分布格局76-88
• 5.1 前言76
• 5.2 材料與方法76-78
• 5.2.1 調(diào)查時間與區(qū)間76-77
• 5.2.2 水聲學(xué)調(diào)查方法77-78
• 5.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析78
• 5.3 結(jié)果與分析78-83
• 5.3.1 目標強度特征及其空間分布78-80
• 5.3.2 不同河段大寧河魚類密度時空變化80-82
• 5.3.3 大寧河魚類的晝夜分布特征82-83
• 5.4 討論83-88
• 5.4.1 大寧河魚類分布的時空差異83-85
• 5.4.2 魚體大小與目標強度關(guān)系85-88
• 第六章 大寧河魚類食物網(wǎng)的能量流動過程88-104
• 6.1 前言88-89
• 6.2 材料與方法89-93
• 6.2.1 研究區(qū)域89
• 6.2.2 Ecopath模型構(gòu)建89-91
• 6.2.3 參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)來源91-93
• 6.2.4 模型的調(diào)試93
• 6.3 結(jié)果與分析93-99
• 6.3.1 大寧河生態(tài)系統(tǒng)的總體特征93-95
• 6.3.2 生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)及能流分布95-97
• 6.3.3 營養(yǎng)級的能量傳遞過程和轉(zhuǎn)換效率97-98
• 6.3.4 各功能組之間的相互關(guān)系98-99
• 6.4 討論99-104
• 6.4.1 大寧河靜水區(qū)生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的能量流動效率99-100
• 6.4.2 大寧河生態(tài)系統(tǒng)成熟度特征分析100-101
• 6.4.3 大寧河Ecopath模型在基于生態(tài)系統(tǒng)漁業(yè)管理的應(yīng)用前景101-104
• 結(jié)論與展望104-108
• 參考文獻108-128
• 附錄128-136
• 致謝136-138
• 發(fā)表論文及參加課題一覽表138-139

【參考文獻】

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