（渔业资源专业论文）流沙湾海洋生物稳定碳氮同位素应用的初步研究.pdf

流沙湾海洋生物稳定碳氮同位素应用的初步研究 摘要 海湾处于陆地和海洋之交的纽带部位，海洋生物资源丰富，开发环境优越，在人 类社会的发展中占有非常突出的地位。随着生态学领域方面知识的不断发展，稳定同 位素技术得到广泛应用，并被成功运用于近岸海区食物网和营养关系的研究。但在我 国，这些研究集中于渤海、黄海及东海，且数量不多，而对南海海湾生态系统典型代 表流沙湾的研究目前尚未见报道。 本论文于2 0 0 8 年在流沙湾海区采集了浮游生物、底栖生物和游泳生物等多种海 洋生物。其中，底栖大型海藻1 7 种，双壳贝类5 种，虾类1 4 种，蟹类4 种，头足类 3 种，鱼类4 0 种，对其进行分类鉴定后，运用稳定碳氮同位素方法进行测试，并对 双壳贝类的不同组织和白腹小沙丁鱼的不同体长组作了分析比较，还选取了2 4 种生 物与其他海区的胃含物法分析结果作对比，从而分析生物种的食物来源、营养层次等 变化规律，由此构建流沙湾的简化食物网模型，提出流沙湾的简要能量流动途径。主 要结果如下： ( 1 ) 生产者的稳定碳氮同位素比值明显不同。6 ”c 方面，浮游植物为一1 8 8 1 一1 7 6 9 ，大型底栖海藻则为- 2 0 4 1 一1 0 1 0 。两者互相比较，前者比后者变 化范围小，可能由生活习性、形态结构、光合作用的利用碳源等因素引起光合作用同 位素效应，而这却使大型海藻比浮游植物更易富集”c ，故6 c 也随着变得更高；与 其它海湾相比，两者均偏高，说明海洋生产者的6 1 3 c 具有区域属性，受地理位置影响。 6 1 5 n 方面，浮游植物为7 6 2 - - - 1 0 1 1 o ，大型底栖海藻为6 9 2 1 1 4 8 。根据 对大气沉降的n 0 3 。、人类排放的废物、人工合成化学肥料的5 1 n 数值比较，推论出 流沙湾海区的营养源主要来自大气沉降的n 0 3 。和人类排放的废物。 ( 2 ) 消费者的稳定碳氮同位素组成各有其不同特征。浮游动物的6 1 3 c 为- 1 9 0 3 一1 6 8 8 ，6 1 5 n 为8 6 2 - - 1 0 5 6 ；5 月和8 月样品的6 ”c 和6 1 n 均高于1 1 月， 可能是因为流沙湾地区春季( 5 月) 和夏季( 8 月) 的雨量比秋季( 1 1 月) 大，雨水 携带了大量陆源碎屑物质由河流注入沿岸海区中，从而引起了浮游动物的6 1 3 c 和6 1 5 n 的季节变化。虾类的6 1 3 c 为一1 8 3 6 - 1 3 7 2 ，6 1 5 n 为8 3 5 1 4 8 1 ；斑节 对虾和南美白对虾的6 1 5 n 比同类群的其它种类明显偏低，6 ”c 也较低，原因有待进 一步研究。蟹类的6 1 3 c 为- 1 6 8 7 - 一- 1 5 1 2 0 o o ，6 1 n 为1 1 9 5 - 1 2 8 0 ，数值分 布比较集中。头足类的6 1 3 c 为一1 8 7 1 - 1 4 8 5 ，6 1 5 n 为1 1 7 7 1 4 7 4 ；金 乌贼的6 1 3 c 明显偏低，6 1 5 n 也是三者中最小，可能是因为它的个体远比其它两种小， 但数值与其食性相符。双壳贝类的6 1 3 c 范围是- 1 9 1 4 - 1 5 11 o ，6 1 5 n 范围是6 1 1 0 5 7 ，将其从大小、组织和种类三方面进行平均值的比较，结果发现：同种 贝类，大小不同，其6 1 3 c 和6 1 n 基本随壳长、壳重的增大而减小，但翡翠贻贝的6 1 3 c 和墨西哥湾扇贝的6 1 5 n 则相反；同种贝类，组织不同，其6 1 3 c 和6 1 5 n 的最小值均为 内脏囊；6 1 3 c 的最大值不定，6 1 5 n 的最大值也是内脏囊，而内脏囊、外套膜和鳃、 肌肉的由小到大的排序可能是双壳贝的能量流动途径；相同组织，不同贝类，其6 1 3 c 和6 1 5 n 的大小排列顺序各不相同，但华贵栉孔扇贝的6 2 3 c 均小于墨西哥湾扇贝，而 马氏珠母贝的6 1 5 n 均小于企鹅珍珠贝。鱼类的6 1 3 c 范围为- 2 3 1 3 - 1 2 0 9 ，但 除黄鳍鲷外的3 9 种鱼类都集中在- 1 7 4 6 0 0 - - 1 2 0 9 ，最小值的黄鳍鲷和最大值的 长棘银鲈均与其食性相符；6 1 5 n 范围为1 2 8 1 1 6 7 3 ，最小值为鲻，最大值为 大眼舒；6 1 3 c 比6 1 5 n 的变化幅度大，且从最小值、最大值的鱼种归属看，两者之间 似乎没有正相关关系；另外，特别对白腹小沙丁鱼分5 个体长组分析，发现6 1 3 c 和6 1 5 n 没有随体长的增大而增大，可能是食性基本稳定导致。 ( 3 ) 选取翡翠贻贝作基准生物，对流沙湾的1 4 种虾类、4 种蟹类、3 种头足类 和4 0 种鱼类进行营养级的计算，结果为：虾类1 2 8 - - 3 0 7 ；蟹类2 o 左右，比较稳 定；头足类2 - - 3 ；鱼类2 - 4 ，但分布在两端( 杂食性鱼类与高级肉食性鱼类) 的只 占少数，绝大多数居于中间的层次( 为低级肉食性鱼类与中级肉食性鱼类) 。进一步 挑取2 4 种生物的营养级与胃含物分析法结果比较，其中约7 1 的生物采用两种方法 分析的结果在o 5 个营养级的误差范围内一致，但稳定同位素法应该比传统的胃含物 法更进一步揭示生物在食物网中的准确营养位置。 ( 4 ) 综合所有生物种的6 1 3 c 和6 1 5 n ，包括浮游植物、底栖大型海藻、浮游动物、 双壳贝类、虾蟹类、头足类和鱼类，可构建出流沙湾的简化食物网，并可由此得出4 条简要的能量流动途径：1 ) 底栖大型藻类一贝类一虾蟹类一杂食性鱼类一肉食性鱼 类；2 ) 底栖大型藻类一贝类一虾蟹类一头足类；3 ) 浮游植物一浮游动物一贝类一虾 蟹类一杂食性鱼类一肉食性鱼类；4 ) 浮游植物一浮游动物一贝类一虾蟹类一头足类。 关键词：稳定碳氮同位素，营养级，海洋生物，流沙湾 p r e l i m i n a r ys t u d y o nm a r i n es p e c i e si nl i u s h ab a y b y u s i n gs t a b l ec a r b o na n dn i t r o g e ni s o t o p e s a b s t r a c t t h e r ea r ea b u n d a n tb i o r e s o u c e si nb a y sb e c a u s eo fs p e c i a le c o t o n eb e t w e e nl a n da n d s e a , s ot h eb a y sp l a ya l li m p o r t a n tr o l ei nt h es o c i e t yd e v e l o p m e n ta l o n gs e a s h o r e w i t ht h e d e v e l o p m e n to fe c o l o g y , t h es t a b l ei s o t o p et e c h n i q u ei se x t e n s i v e l yu s e di nr e s e a r c h e so n t h ef o o dw e ba n dt r o p h i cr e l a t i o n s h i pi nc o a s t a le c o s y s t e m i nc h i n a , t h es t u d i e so ns t a b l e i s o t o p ee c o l o g yh a v eb e e np r e s e n t e di nb o h a is e a , y e l l o ws e aa n de a s tc h i n as e ae x c e p t s o u t hc h i n as e a i nt h i sp a p e r , p r e l i m i n a r ys t u d i e so ns t a b l ec a r b o na n dn i t r o g e ni s o t o p e s i nm a r i n es p e c i e sw e r ec a r r i e do u ti nl i u s h ab a y , o n eo fr e p r e s e n t a t i v eb a y si ns o u t h c h i n as e aa r e a s o m es p e c i e so fp l a n k t o n ，b e n t h o sa n dn e k t o nw e r ec o l l e c t e dt oi n v e s t i g a t et h es t a b l e i s o t o p er a t i o so fc a r b o n ( 8 1 3 c ) a n dn i t r o g e n ( 8 1 3 n ) i nl i u s h ab a y , i n c l u d i n g17s p e c i e so f b e n t h i cm a c r o a l g a e ，5s p e c i e so fb i v a l v i a ，14s p e c i e so fs h r i m p s ，4s p e c i e so fc r a b s ，3 s p e c i e so fc e p h a l o p o d aa n d4 0s p e c i e so ff i s h e s t h e8 1 3 ca n d8 1 3 nv a l u e s ( t h es t a b l e i s o t o p er a t i o s ) w e r et e s t e df o ra l ls a m p l e so ft h e s es p e c i e s b a s e do na b o v e dv a l u e s ，t h e f 0 0 ds o u r c e so ft h ec o n s u m e r sw e r ea n a l y z e d ，a n dt h e f tt r o p h i cl e v e l s ( t l ) w e r ec a l c u l a t e d ， t h e nas i m p l i f i e df o o dw e bm o d e li nl i u s h ab a yw a se s t a b l i s h e da n d4b a s i ce n e r g yf l o w p a t h w a y sw e r es k e t c h e d t h em a i nr e s u l t sa r es h o w na sf o l l o w s ( 1 ) p r o d u c e r sh a dd i f f e r e n t8 1 3 ca n d8 1 5 nv a l u e s t h e8 1 3 cv a l u e sr a n g e df r o m - 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d e r i v e dw a s t ea c c o r d i n gt ot h ec o m p a r i s o n o f6 1 nv a l u e sa m o n ga t m o s p h e r i cs e d i m e m a t i o n sn 0 3 ，h u m a n - d e r i v e dw a s t ea n d m a i l m a d ef e r t i l i z e ri nl i u s h ab a y ( 2 ) t h ec o l n s u n e r s h a v ed i f f e r e n ts t a b l ei s t o t o p er a t i o s t h e8 1 s c r a n g eo f m z o o p l a n k t o nw a sf r o m 1 9 0 3 t o 1 6 8 8 ow h i l et l l e6 1 nr a n g ew a sf r o m8 6 2t o1 0 5 6 m6 1 3 ca n d8 1 5 nv a l u e so ft h es a m p l e sw e r eb i g g e ri nm a ya n da u g e s tt h a ni n n o v e m b e r , b e c a u s em o r er a i nf a l lb r o u g h tl o t so fd e t r i t u si n t ot h eb a yi ns p r i n ga n d s u m m e rt h a ni na u t u m n n l e6 1 3 cr a n g eo fs h r i m p sw a sf r o m - 18 3 6 t o 一1 3 7 2 w h i l e t h e6 1 5 nw a sf r o m8 3 5 ot o1 4 8 1 o t h er e a s o nw h yt h er a t i o so f l i t o p e n a e u sv a n n a m e i a n dp e n a e u sm o n o d o nw e r es m a l l e rt h a nt h a to fo t h e rs h r i m p si st ob ef u r t h e rs t u d i e d t h e 6 1 3 ca n d8 1 5 nv a l u e so fc r a b sw a s 1 6 8 7o 1 5 1 2 a n d1 1 9 5 1 2 8 0 r e s p e c t i v e l yw i t hal e s sc h a n g e t h e6 1 3 ca n d8 1 5 nv a l u e so fc e p h a l o p o d aw e r e - 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1 2 0 9 c o u p l e dw i t ht h e i r f e e d i n ge x c e p ts p a r u sl a t u s 硼1 ev a r i a t i o nr a n g eo f 8 1 5 nv a l u e s ( f i o m l 2 8 1 ot o1 6 7 3 ) w 邪l e s st h a nt h a to f81 3 cv a l u e s i ts e e m e dt h e r ew a sn od i r e c tc o r r e l a t i o nb e t w e e n61 3 c a n d8 1 nv a l u e s i na d d i t i o n , f o rs a r d i n e l l a c l u p e o i d e s ，5g r o u p sw e r ed i v i d e dt o i n v e s t i g a t et h er a t i o si nl i g h to fd i f f e r e n ts i z e s ，b u tt h er a t i o sd i dn o ti n c r e a s e 谢n l i n c r e a s i n gb o d ys i z e ss h o w i n g t h e i rs i m i l a rf e e d i n g ( 3 ) p e r n av i r i d i sw a sc h o s e n 弱t h eb a s e l i n es p e c i ea n dt h et lo fs o m ec o n s u m e r s w e r ec a l c u l a t e d ，c o m p r i s i n g14s p e c i e so fs h r i m p s ，4s p e c i e so fc r a b s ，3s p e c i e so f e e p h a l o p o d aa n d4 0s p e c i e so ff i s h e s t h e ni tw a sf o u n dt h a tt h ef i r s to n e s ( s h r i m p s ) w e r e f r o m1 2 8t o3 0 7 ，t h es e c o n do n e s ( c r a b s ) w e r ea b o u t2 0 ，t h en l i r do n e s ( c e p h a l o p o d a ) v a r i e db e t w e e n2a n d3a n dt h el a s to n e s ( f i s h e s ) r a n g e df r o m2t o4 a m o n g s tt h el a s to n e s ， s o m e w e r eo m n i v o r e sa n dh i g h e s tc a r n i v o r e sw h i l em o s tw e r el o w e s ta n dh i g h e r c a r n i v o r e s t h e1 1 lo f2 4s p e c i e sw e r ec h o s e nt oc o m p a r ew i t l lr e s u l t so r i g i n e df r o m g u t - c o n t e n t sa n a l y s i s d i f e r e n c ei nt lo f7 1 o f t h es p e c i e sw a sw i t h i n0 5t l ，h o w e v e r ， t h ef o r m e rs h o u l db em o r ea c c u r a t e dt h a nt h el a t t e r ( 4 ) b a s e do na l ls p e c i e s8 1 3 c a n d8 1 nv a l u e s ，i n c l u d i n gp h y t o p l a n k t o n , b e n t h i c m a c r o a l g a s ，z o o p l a n k t o n , b i v a l v e s ，s h r i m p sa n dc r a b s ，c e p h a l o p o d a sa n df i s h e s ，t h e s i m p l i f i e df o o dw e bo fl i u s h ab a yw a ss k e t c h e da n d4b a s i ce n e r g yf l o wp a t h w a y sw e r e f o u n d 1 ) b e n t h i cm a c r o a l g a s b i v a l v e s s h r i m p sa n dc r a b s o m n i v o r o u sf i s h e s i v c a r n i v o r o u sf i s h e s 2 ) b e n t h i cm a c r o a l g a s - - b i v a l v e s - - - s h r i m p sa n de r a b s 4 c e p h a l o p o d a s 3 ) p h y t o p l a n k t o n - - - z o o p l a n k t o n b i v a l v e s - - - s h r i m p sa n dc r a b s - - - o m n i v o r o u s f i s h e s - - - c a r n i v o r o u sf i s h e s 4 ) p h y t o p l a n k t o n - - - z o o p l a n k t o n - - - b i v a l v e s s h r i m p sa n dc r a b s c e p h a l o p o d a s k e y w o r d s ：s t a b l ec a r b o na n dn i t r o g e ni s o t o p e s ，t r o p h i cl e v e l ，m a r i n es p e c i e ，l i u s h ab a y v 插图和附表清单 图卜1 流沙湾的地理位置5 图4 - 1 流沙湾虾类中各种类的6 1 3 c 和6 1 5 n 2 3 图4 - 2 流沙湾鱼类5 1 3 c 和5 1 5 n 的平均值3 1 图4 - 3 白腹小沙丁鱼不同体长组的6 1 3 c 和6 ”n 的平均值3 3 图5 1 流沙湾各类生物的营养级3 8 图5 2 流沙湾生态系统简化食物网4 1 表2 - 1 自然界中碳、氮稳定同位素的丰度、比值和标准物质l l 表3 - 1 浮游植物和大型底栖海藻的6 1 3 c 和6 1 n 1 6 表3 - 2 大型底栖海藻的拉汉名称1 7 表3 _ 3 海洋生产者的5 1 3 c 值0 0 00 00 1 9 表4 - 1 浮游动物的5 乃c 和6 1 5 n 2 3 表4 2 流沙湾虾蟹类和头足类中各种类的6 1 3 c 和5 ”n 2 4 表4 - 3 流沙湾浮游动物、虾蟹类和头足类的6 1 3 c 和5 1 5 n 范围2 5 表4 - 4 不同大小组贝类5 1 3 c 和5 ”n 的平均值2 7 表4 5 贝类各均值变化幅度2 7 表4 - 6 各种贝5 1 3 c 和6 1 讯的平均值2 8 表4 - 7 各种贝不同组织的6 1 3 c 和6 1 5 n 大小排列顺序2 8 表4 - 8 流沙湾鱼类6 1 3 c 和6 1 5 n 的平均值3 0 表4 - 9 白腹小沙丁鱼不同体长组的6 1 3 c 和5 1 5 n 3 2 表5 - 1 翡翠贻贝肌肉的6 1 5 n 值3 5 表5 - 2 流沙湾各生物种的6 ”n 值、营养级与样品数3 6 表5 3 稳定同位素分析法与胃含物分析法所得营养级结果的比较3 9 广东海洋大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承 担。 作者签名：侯秀璩2 鲫，年月3e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权广东海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：谈毒毒j 、z 7 年f 月鸬日 翩签名。彦_ i 千1 年6 月f 龋 1引言 广东海洋大学硕士学位论文 海湾处于陆地和海洋之交的纽带部位，开发环境优越，自古就是人类通往海洋的 桥头堡，在人类社会的发展中占有非常突出的地位。新石器时代，人们就已在湾畔生 息，进行采贝、捕鱼等活动，并开始了原始的航海事业。现今，海湾被视为各种海洋 资源的复合区，人们在此进行了多种形式的综合开发，尤其是大型海湾周围，已发展 为以航运交通为先导的经济技术发达的城市化带；较小的海湾则往往存在着某种资源 优势，可进行单项的扬长避短的开发，如具有良好沙滩的半开阔海湾，可辟为海水浴 场，滩涂资源丰富的海湾往往成为海产养殖区。另外，海湾还可以用来发展盐业、修 筑海湾水库等。如此种种关于海湾的综合开发利用，在整个海岸带的开发利用中占有 特别重要的地位。其实所谓的海岸带开发，也主要是在海湾进行。 我国海岸线漫长，港湾众多，海湾生态系统类型繁多。据初步统计n 1 ，面积在1 0 平方公里以上者有1 5 0 多个，面积在5 平方公里以上者总和为2 0 0 个左右。海湾与河 口自古就是我国交通海外的门户。随着我国改革开放政策的贯彻，海湾在全国的“门 户刀地位日益增强。在全国2 4 个海港城市中，大连、青岛、湛江等1 7 个城市就是依 托海湾发展起来的。而1 4 个沿海开放港口城市，1 3 个位于海湾、河口。 随着现代海洋开发的兴起和陆地工业区向海岸带的迁移，由于长期的不合理开发 利用，沿岸海区污染日益严重，海湾生态环境不断恶化，生态系统功能日趋下降，海 洋生物濒危程度逐渐加剧，已构成对区域生态安全的潜在威胁。近年来，海湾周边地 区工农业生产、城市化及各类海洋活动的不断升级，导致目前我国海湾污染形势严峻。 2 0 0 9 年1 月，国家海洋局发布( 2 0 0 8 年中国海洋环境质量公报，文中显示：全国海 岸带及近岸海域生态系统已经出现了不同程度的脆弱区；近岸海域生态系统健康状况 恶化的趋势仍未得到有效缓解，在1 8 个生态监控区中，约8 3 处于处于亚健康或不健 康状态。由此可见，我国海湾已遭受不利影响甚至严重破坏，保护海湾环境成为了关 系国计民生的大事。 由于海湾生态环境的特殊性，一旦被污染就很难治理。为了不破坏其生态系统， 原位生物修复是一种很好的治理方法，但此工作的重要基础就是要研究海湾的食物 网，即研究海湾中生物种群之间的摄食关系、营养物质和能量流动方向。在特定的生 态系统中，这是生态学研究的一个难题，而用于研究生态系统中稳定碳、氮同位素 组成动态变化的稳定同位素技术为解决这一难题提供了新的研究手段。 流沙湾海洋生物稳定碳氮同位素应用的初步研究 1 1国内外研究概况 1 1 1 研究方法进展 海洋食物网的传统研究方法是胃含物分析法，即通过胃肠道的解剖，直接分析残 留物的组成来计算生物体的营养层次。它反映的是捕食者的瞬时摄食情况，不能提供 动物长期的摄食信息以及食性变化情况，存在很大的局限性。第一，捕食者存在杂食 现象，食物种类多样，并随季节和地域发生变化，为建立较准确的营养层次关系，需 要在采样区域进行长年采样分析，因而受到时间和空间的限制。第二，捕食者普遍存 在偶食现象，为了减少误差，必须增加样品分析数量，从而造成工作量巨大。第三， 较难判断捕食者胃含物的消化吸收程度，特别是较难辨认易被消化的软体食物，需要 通过消化吸收校正来消除该方法本身所带来的误差乜叫1 。第四，对于分析浮游生物、 底栖生物等小型生物的可操作性差。 2 0 世纪6 0 年代以来，稳定同位素( s t a b l ei s o t o p e ) 的应用研究取得突破性进展。 近几年，更是作为一种重要的研究手段应用于生态学领域研究中。在滨岸地区，稳定 同位素技术已被成功地运用于分析初级生产者和更高营养级之间的营养联系睛。其 中，稳定碳、氮同位素法最为常用。与传统的胃含物分析法相比，稳定同位素法反映 的是捕食者当前一段时期甚至相当长一段时期内的摄食情况，表明了生物体对食物的 吸收并且是生物体长时期的代谢，这样既表达了生物体摄取的食物种类信息，也表达 了一段时间内生物体对食物的吸收信息n 们。该方法弥补了胃含物分析法的种种缺点， 为研究食物网的食物来源、能量流动、营养结构等奠定了可靠的基础。目前，稳定碳 氮同位素分析技术在国内外都已成熟，甚至广泛开展应用1 。蔡德陵等n 幻( 2 0 0 5 ) 根据稳定同位素数据描述的营养结构图，与根据1 9 8 5 - - - 1 9 8 6 年主要资源种群生物量 绘制的黄海简化食物网和营养结构图基本一致，并略有改进，从而更进一步证明了稳 定同位素方法是开展海洋食物网研究的有效方法。 2 0 世纪8 0 年代，生物大分子离子化方法的出现，使质谱分析研究跨入生物大分子 研究领域。在海洋食物网的研究中，特定化合物稳定同位素分析技术 ( c o m p o u n d s p e c i f i ci s o t o p ea n a l y s i s ，c s i a ) 成为一个新的发展方向。c s i a 是指将食物 网的研究扩展到分子水平上，通过分子水平上的稳定同位素信息，如脂肪酸的6 1 3 c 、 氨基酸的6 1 5 n ，揭示食物网中更本质的引起生物组织中同位素分馏的物质和能量传递 过程的规律。虽然该技术能更具体、更准确地反映食物网中的营养结构和食物网中物 质、能量的传递，但是在我国，其应用尚处于起步阶段n3 1 ，技术还很不成熟，而且这 种新技术还存在着一些局限性。首先，特定化合物同位素测定所需的c c c i r m s 仪器 设备，虽然已经商业化，但造价和消耗都非常昂贵。其次，前处理流程长，采样后需 经过纯化、分离、富集、衍生化等步骤，并且在前处理和测定的过程中要求操作精细， 防止同位素分馏和质量歧视引起测定结果偏差n 射。第三，数据分析时往往需要较多的 2 广东海洋大学硕士学位论文 经验，但目前此方面的研究还不多，在数据处理方面缺乏足够的规律，认识数据时更 加需要研究者的经验。最后一点，也是很关键的一点，在海洋食物网研究中，尚没有 发现某种分子标志物的稳定同位素值具有特征的物源指示作用n 引。 1 1 2 食物网和营养关系研究进展 食物网是生态系统中多种生物及其营养关系的网络，是生态学上最经典的概念之 一。它描述了生物群落的组成、营养结构以及生物群落内不同生物种之间复杂的取食 关系，并整合生态系统水平上的物质和能量流动过程，是生态系统物质和能量流动的 重要形式。因此，研究食物网在理论和应用上均具有十分重要的意义。在国际地圈生 物圈计划( i g b p ) 第三届大会上，有关专家曾提出，海洋生态系统需要开展从病毒到 浮游植物到顶级捕食者( 鱼类) 的食物网研究。 国外有研究已经证明n 毛怫1 ，利用生物体体内的稳定碳和氮同位素比值能准确地定 量描述食物网中主要物质( 碳源) 的来源和生物种的营养层次。m i y a k e 等n 刀第一次发 现稳定氮同位素值在食物网中随营养层次升高而增大的现象。d e n i r o 等n 踟在室内培养 实验中证实这一结果。v r y b 等n 钔研究发现，动物体内的稳定同位素组成和其所摄食 食物中的稳定同位素组成相对应，当食物中的稳定碳、氮同位素组成发生变化时，动 物体内的稳定碳、氮同位素组成也发生相应的变化。w t h i m d e e 等啪1 分析了泰国 k h u n gk r a b a e n 海湾生物的稳定碳、氮同位素比值，以此揭示其食物来源和营养关系。 e l e n ag o r o k h o v a 等瞳妇应用稳定碳氮同位素法研究了波罗的海海湾由入侵种引起的食 物网的结构变化。 国内海洋食物网研究始于2 0 世纪8 0 年代，数量多，具有区域代表性：张其永等 嘲以闽南台湾浅滩渔场6 6 种经济鱼类食性分析为基础，探讨经济鱼类食物网，阐 明其种间的食物联系；邓景耀等2 铂材料取自1 9 8 2 年4 月一1 9 8 3 年5 月在渤海逐月 进行的拖网探捕调查，共分析了5 4 种鱼的1 8 6 3 个胃，还根据1 9 9 2 年 - - 1 9 9 3 年渤海 增殖生态基础调查大面定点底拖网试捕的渔获物进行胃含物分析，研究了渤海主要生 物种间关系和食物网；韦晟等心靶于1 9 8 5 年3 月- - - 1 9 8 6 年l o 月和1 9 8 8 年5 月间，对 黄海海域4 0 科6 9 属8 0 种鱼的食性及其相互关系进行了较系统的调查、分析；程济 生等啪1 对黄海1 4 种主要经济无脊椎动物的胃含物进行了分析；杨纪明瞄哺1 通过胃含 物分析方法，研究了渤海l1 种桡挠足类、1 5 种无脊椎动物、5 2 种鱼类的食性特征； 罗秉征等啪1 分析了长江i ：1 6 0 种主要鱼类的6 1 8 3 个胃含物样本，研究其食物组成、摄食 生态类型、食物网与营养结构；张波等口1 1 利用2 0 0 0 年和2 0 0 1 年2 次大面调查所收集的 1 19 7 0 个胃含物样品分析结果，计算了黄海和东海生态系统高营养层次3 5 个重要生物 资源种类的营养级：张月平口习对1 9 9 7 - - - 2 0 0 0 年在南海北部湾渔场调查中搜集的4 9 种鱼 类进行食性分析，研究了南海北部湾主要鱼类的食物网和营养层次。 起初的这些研究所构建的食物网较多为鱼类食物网，所采用的研究方法基本为胃 流沙湾海洋生物稳定碳氮同位素应用的初步研究 含物分析法。在应用稳定同位素方法示踪海洋生态系统能流途径和分析食物网营养结 构方面，起步更晚，研究工作也不多，如：陈绍勇等m 1 对南沙群岛海域珊瑚礁生态系 统生物的1 3 c 1 2 c 进行了测定与比较；蔡德陵等n 2 ，叫在渤海4 个站位上采集悬浮体、 浮游生物、底栖生物和沉积物样品，采用稳定碳同位素方法研究渤海生态系统的营养 关系；又研究了黄东海生态系统食物网的营养结构，初步建立了从浮游植物到顶级捕 食者的水体食物网连续营养谱，并结合底栖生物碳同位素资料勾勒出黄东海食物网营 养结构图；全为民眵5 1 运用稳定同位素方法分析长江口盐沼湿地( 崇明东滩和九段沙) 初级生产者、大型无脊椎动物和游泳动物的食源，估算动物消费者的营养级，从而构 建了长江口盐沼湿地的简化食物网模型；余婕等口6 1 利用稳定同位素示踪技术，初步分 析了崇明东滩盐沼湿地夏季不同生境大型底栖动物的食物来源和营养结构。 海湾食物网的稳定碳氮同位素方面的研究更为少见，见报道者仅有：蔡德陵等 口1 巩蚓用1 3 c 1 2 c 同位素比值对1 9 9 2 , - - - 1 9 9 5 年崂山湾海洋植物碳同位素组成的季节性 变化及各类生物的营养层次作了5 个季度月的研究，并将崂山湾水体食物网和底栖食 物网的碳同位素组成分布与全球其它海区生态系统做了比较，随后对渤海悬浮体、浮 游生物、底栖生物和沉积物样品的”c 1 2 c 值及其营养位置进行了测定分析m 1 ；万神 等啪1 测定了渤海湾中浮游动植物、5 种无脊椎生物、8 种常见经济鱼类、海鸟和鸟蛋的 稳定碳和氮同位素比值，并以此分析了种间食物关系，建立了渤海湾食物网的主要生 物种关系模型。 由此可见，关于海湾食物网稳定同位素的研究集中于渤海、黄海及东海，且数量 不多，而对南海海湾生态系统典型代表流沙湾的研究目前尚未见报道。这严重限制了 对我国海洋生态系统的全面认识，制约了我国海洋生态系统修复技术的发展。 1 2研究区域概况 南海海湾生态系统的典型代表流沙湾，曾名翁家港、谢家港，位于广东省雷州半 岛西南部，徐闻县西部、雷州市西南部交界处海域，具体位置为2 2 。2 2 - 2 0 。3 1 ，n ，1 0 9 。5 57 1 1 0 。l 7 e ( 图1 - 1 ) ，在地质构造上属于北部湾支流。海湾面积约 6 9 平方公里m 1 ；海岸线长约2 0 公里，宽约7 公里