北部湾北部海域食物网结构的碳、氮同位素分析

摘要

食物网结构及其中物质和能量的流动一直都是海洋生态学研究的热点问题之一，稳定同位素方法是近十几年来发展起来的开展此领域研究的新方法，它可以连续、大量并直接地对食物网长时间尺度上的捕食与被捕食关系进行分析，确定食物网各生物种类的营养级。本研究通过对北部湾北部海域春、夏两季颗粒有机物、浮游生物、底栖生物和鱼类稳定碳、氮同位素组成的分析，建立利用碳、氮同位素研究食物网结构的方法，并利用该方法对北部湾北部海域的食物网结构进行分析评估，揭示北部湾北部海域生态系统的食物网结构以及物质和能量的输送与传递的特征。获得的主要结论如下:
　　 (1)样品前处理流程对于颗粒有机物碳、氮同位素组成的准确测定至关重要。在样品采集与分析间隔时间较短的情况下，干燥保存与乙醇保存这两种保存方法不会对浮游生物碳、氮同位素组成的测定产生明显的影响。酸处理与否对δ13C、δ15N测值的影响不同，经酸处理后颗粒有机物δ13C的测值明显升高，但对δ15N测值的影响不大，只会增加其相对偏差。对贝类肌肉组织的研究表明，去脂处理不会对其δ13C、δ15N测值产生明显影响。
　　 (2)北部湾北部海域颗粒有机物碳、氮同位素组成的空间分布显示，春、夏季北部湾北部海域颗粒有机物主要受陆源、生物初级生产过程和生物固氮作用的影响。春季，钦州湾外围海域颗粒有机物受陆源输入影响较大，δ13CPOC最低;铁山港外围海域颗粒有机物主要受生物初级生产过程影响，具有高POC、PN含量和δ15NPN;琼州海峡西侧海域颗粒有机物更趋近于南海外海水的特征，受生物固氮作用影响较明显，具有最低的POC、PN含量、C/N比和δ15NPN和较高的δ13CPOC。夏季，湾顶部近岸海域的颗粒有机物受初级生产过程的影响较大，具有最高的δ13CPOC、δ15NPN，以及最低的C/N比;琼州海峡西侧海域颗粒有机物受陆源颗粒有机物的影响较大，具有最低的δ13CPOC;琼州海峡口及雷州半岛近岸海域的颗粒有机物主要受生物固氮作用的影响，具有最高的POC、PN含量和C/N比，以及最低的δ15NPN。
　　 (3)春、夏季北部湾北部海域三种网型网采浮游生物的碳、氮同位素组成及其分布规律表明，春季浮游生物的碳、氮同位素组成主要受陆源输入、初级生产过程和生物固氮作用的影响。钦州湾近岸海域受陆源输入影响较大，铁山港外围海域及雷州半岛西侧海域受初级生产过程影响较明显，而琼州海峡西侧海域和湾中部海域受生物固氮作用的影响较大。夏季浮游生物的碳、氮同位素组成主要受初级生产过程和浮游动物丰度的影响，近岸海域受初级生产力影响较大，而雷州半岛以西、琼州海峡西侧海域以及湾中部海域受琼州海峡西向流影响，浮游动物丰度较高。
　　 (4)以春、夏季水体悬浮颗粒有机物δ15N平均值作为基准，计算出北部湾食物网各种类生物的营养级介于1.0～4.3之间，其中网采浮游生物的营养位置为1.9～2.4;底栖双壳类（旗江珧Atrinavexillum）的营养位置为2.5;底栖甲壳类（三疣梭子蟹Portunnstrituberculatus、刀额新对虾Metapenaeusensis）营养位置为3.3～3.4;底栖头足类（枪乌贼Lodigospp.、乌贼Sepiaspp.）的营养位置为3.5～3.6，鱼类（包括杂食性鱼类、低级肉食性鱼类、中级肉食性鱼类和高级肉食性鱼类）占据的营养位置跨度较大，为3.1～4.3，尖头斜齿鲨占据了最高营养位置。以浮游动物δ15N作为基准计算出的各生物体营养级比以POMδ15N为基准获得的营养级略低，可能暗示着北部湾北部海域的食物网以捕食食物链为主，碎屑食物链的贡献相对较小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 食物网结构的研究方法

1．3 碳、氮同位素组成

1．3．1 碳同位素组成及变化

1．3．2 生物体的碳同位素组成及其变化

1．3．3 氮同位素组成及变化

1．3．4 生物体的氮同位素组成及其变化

1．4 碳、氮同位素在食物网研究中的应用

1．4．1 13C在食物网研究中的应用

1．4．2 15N在食物网研究中的应用

1．4．3 存在的问题

1．5 本研究的内容与目标

第二章 颗粒物13C、15N测定中样品前处理的影响

2．1 引言

2．2 方法

2．2．1 样品采集

2．2．2 样品保存方法

2．2．3 酸处理

2．2．4 去脂处理

2．2．5 13C、15N的测定

2．3 结果与讨论

2．3．1 样品保存方式对13C、15N测值的影响

2．3．2 酸处理对13C、15N测值的影响

2．3．3 去脂处理对13C、15N测值的影响

2．4 结论

第三章 北部湾北部海域悬浮颗粒有机物的碳、氮同位素组成

3．1 引言

3．2 方法

3．2．1 样品采集

3．2．2 碳、氮同位素组成的分析

3．2．3 数据处理

3．3 结果

3．3．1 温度和盐度

3．3．2 颗粒有机碳、氮含量以及C／N比

3．3．3 悬浮颗粒有机物的碳、氮同位素组成

3．4 讨论

3．4．1 春季颗粒有机物碳、氮含量及其同位素组成的分布特征

3．4．2 夏季颗粒有机物碳、氮含量及其同位素组成的分布特征

3．4．3 北部湾北部海域颗粒有机物δ13Cpoc与初级生产力的关系

3．5 结论

第四章 北部湾北部海域浮游生物的碳、氮同位素组成

4．1 引言

4．2 方法

4．2．1 样品采集

4．2．2 浮游生物样品的保存及前处理方法

4．2．3 碳、氮同位素组成的分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 浮游生物的碳同位素组成及其影响因素

4．3．2 悬浮颗粒有机物与Ⅲ型网网采浮游生物碳同位素组成的对比

4．3．3 浮游生物的氮同位素组成及其影响因素

4．4 结论

第五章 北部湾北部海域食物网结构的同位素指示

5．1 引言

5．2 方法

5．2．1 样品采集

5．2．2 样品前处理及同位素测量

5．2．3 营养级的计算

5．3 结果与讨论

5．3．1 北部湾北部海域生物体的碳同位素组成

5．3．2 北部湾北部海域生物的营养位置

5．4 结论

第六章 结论

参考文献

附录：在学期间所做的主要工作

致谢