筼筜湖食物网营养结构和能流过程的研究

摘要

本研究通过稳定同位素技术研究了筼筜湖冬春季颗粒有机物的来源，筼筜湖食物网营养结构的季节变化，并利用EwE软件构建了筼筜湖的能流模型，评估了筼筜湖生态系统的发育程度和稳定度。主要结果如下：筼筜湖冬春季水相颗粒有机物(POM)主要以外源性输入为主，在引水渠，POM的Cat/Nat和TOC/Chlα分别为17.25和409.52，δ13C和δ15N值分别为-23.15‰和0.05‰，表明引水渠的POM以陆源有机碎屑为主。虽然干渠POM有高的Chla值(10.35μg/L)，但干渠高的TOC/Chlα(155.4)和明显贫化的碳、氮稳定同位素组成表明干渠的POM同样以外源输入为主，来自干渠周围和上游松柏湖生活污水及餐饮业废水的有机质是干渠POM的主要贡献者。筼筜湖的内湖和外湖POM的Cat/Nat接近于浮游植物的6.7，不过内、外湖的POM并不以浮游植物为主。稳定同位素的结果显示，干渠输入的有机质可能是筼筜湖内、外湖POM的主要贡献者。
　　 本研究的结果显示，不同的采样点，沉积相有机物(SOM)的来源存在明显的差异。在大型海藻覆盖的区域，源自石莼的有机碎屑是SOM的主要贡献者，而在无海藻覆盖的区域，水体POM的自然沉降是筼筜湖SOM的主要来源。筼筜湖初级消费者潜在食源包括POM，SOM，底栖微藻(BM)，红树植物(LMP)和石莼（Ulva）及其表面的附生生物(EPI)。冬春季这些食源的δ13C和δ15N介于-23.79‰P-11.97‰和-1.55％--5.11‰之间，夏秋季这些食源的δ13C和δ15N介于-26.60%----15.75‰和1.69‰-6.20‰之间。筼筜湖主要的初级消费者存在明显的季节变化，冬春季主要以浮游动物、海鞘、端足类和多毛类为主，夏秋季则以浮游动物、沙筛贝和多毛类为主。冬春季初级消费者的δ13C和δ15N介于-23.84%,---14.99‰和0.93‰-6.59‰之间，滤食者（浮游动物和海鞘）以POM为食，多毛类和端足类以Ulva及其表面的EPI为食，它们对底栖初级消费者生物量的贡献率分别为26.11%和57.49%。夏秋季初级消费者δ13c和δ15N介于-20.78‰-18.69‰和5.34,-,9.21‰之间。滤食者（浮游动物和双壳类）以POM为食，多毛类则主要以BM为食，POM和BM对底栖初级消费者生物量的贡献率分别为26.39%和73.61%。筼筜湖初级消费者的碳、氮稳定同位素组成存在显著的季节变化，夏秋季浮游动物和沙筛贝有着明显富集的δ13C和δ15N;尽管多毛类的δ13C并没有显著的季节变化，但其δ15N在夏秋季更富集。消费者稳定同位素组成的季节性差异与其食物源稳定同位素组成的季节性波动密切相关。由于食物网的营养基础和作为营养中介作用的初级消费者种类组成及丰度的变化，冬春季和夏秋季的筼筜湖食物网结构有明显的差异。在冬春季，筼筜湖食物网以底层食物网为主。浮游食物网的碳流途径比较简单，POM的有机碳经浮游动物被浮游生物食性的鱼类（鰏鱼）所摄食；底栖食物网的碳流途径有两条：一是POM经底栖滤食者进入更高的营养级，一是Ulva及表面的EPI的物质和能量经啃食者（端足类和多毛类）被罗非鱼、鲻鱼等杂食性鱼类所获取。其中，底栖食物网的碳流途径以啃食性途径为主，端足类是连结初级生产与杂食性鱼类之间的关键营养通道。这时期食物网的营养基础是以Ulva及其表面的EPI为主。在夏秋季，筼筜湖的食物网以底层食物网为主，浮游植物和部分底栖微藻的初级生产经底栖滤食者和食碎屑者进入更高的营养级，此外还有部分底栖微藻直接被杂食性鱼类摄食，这部分碳又通过肉食性鱼类的捕食活动进入更高的营养级，消费者最主要的碳源是底栖微藻。ECOPATH模型将筼筜湖不同的功能群汇集成4个营养级的Linderman食物链模型。能流途径以牧食途径为主，冬春季和夏秋季的碎屑食性和草食性之比(Detrivory:Herbivory，D：H)分别为1:2.6和1:20。冬春级和夏秋季第II营养级的能量转换效率分别为5.46%和10.8%，第Ⅲ营养级的能量转换效率分别为1.57%和0.615%。冬春季的总碳通量、总生物量、总初级生产量和总生产量为2757.10gC/m2/semia.,78.29 gC/m2,1275.56 gC/m2/semia.和1113.48 gC/m2/semia.分别是夏秋季的1.32倍、3.13倍、1.28倍和1.20倍。冬春季和夏秋季系统流入碎屑总量分别为1189.74 gC/m2/semia.和935.26gC/m2/semia.，来自初级生产者的碎屑占其中的绝大部分（分别为90.4%和82.4%）。冬春季和夏秋季的TPP/TR（总初级生产量/总呼吸量）值分别为7.87和14.63，FCI（循环指数）值分别为1.27%和0.25%，CI（连接指数）值分别为0.214和0.285，MPL（平均能流路径）值分别为2.16和2.12，表明筼筜湖生态系统能量和物质的再循环率低，初级生产很高，但是利用效率低，系统之间结构和功能松散，能量在系统中的流动途径短，系统还处于不成熟的发育期。