水体富营养化及物种入侵对星云湖食物网的影响

以云南浅水富营养化湖泊星云湖为研究区域,于2019~2020年对星云湖水质样品、初级生产者浮游植物(浮游碳源)、沉水植物(底栖碳源)、流域有机质(陆源)以及消费者浮游动物、底栖动物、鱼类等生物样品进行系统采集,甄别了星云湖初级生产者和消费者的碳、氮稳定同位素组成特征,并使用MixSIAR模型对消费者食物来源进行量化,对比分析以初级生产者(模式A)、以碳源贡献权重(模式B)和以初级消费者(模式C)3种不同氮稳定同位素基准计算的消费者营养级结果,进而构建适用于浅水富营养化湖泊的食物网结构,探讨富营养化以及外来入侵物种可能对星云湖食物网产生的影响.结果表明,MixSIAR模型结果显示浮游碳源、底栖碳源、陆源对消费者的贡献分别为77.3%、12.2%、10.5%,且沿岸带、敞水区不同生境鱼类的碳同位素信号不存在显著性差异,与浮游碳源的相近,指示浮游碳源是富营养湖泊消费者最主要的食物来源,其能量传输以浮游路径为主.对于不同食性的鱼类,杂食性鱼类的基础食物源(CR)跨度大,而肉食性鱼类营养长度(NR)更高,两者的核心生态位分离,且杂食性鱼类的核心生态位面积(3.79)高于肉食性鱼类(2.46),表明杂食性鱼类具有更高的适应性.模式B计算的营养级结果与消费者的食性较一致,可应用于星云湖消费者营养级计算.模式B结果显示,星云湖食物链长度为3.73,顶级掠食者为抚仙鲇,入侵物种太湖新银鱼营养级(3.37)次之,且与星云白鱼(3.01)在食物和生存空间上存在竞争.研究认为,富营养化导致的物源和能流的改变以及外来物种的入侵是造成星云湖土著鱼类资源衰退、食物网结构中生物多样性减少及生态系统功能弱化的主要原因.

基于稳定同位素技术的辽宁浑太河流域水生食物网研究

为探究辽宁省浑太河流域水生生物营养结构特征及其变化,分别于2020年秋季(10月)和2021年春季(5月)对该流域开展渔业资源调查,依据主要消费者及饵料生物样品的碳、氮稳定同位素值(δ13C和δ15N),利用SIBER和MixSIAR模型分析渔获物群落营养结构的时空差异,并初步构建该流域的食物网。结果表明,主要渔获物的δ13C和δ15N值分别为–37.18‰—–19.28‰和7.98‰—16.51‰,且季节性差异不显著(P>0.05),但δ13C值空间差异极显著(P<0.01)。浑太河流域渔获物的营养级为1.71—4.39,同种鱼类营养级具有极显著的时空差异(P<0.01)。与春季相比,鱼类在秋季摄食的食物资源更丰富、所占的生态位更宽,同时太子河的各项群落营养结构指标均优于浑河。基础食源分析结果表明水生植物与陆生植物分别为浑太河两个季度的主要碳源,陆生植物和POM分别为浑河和太子河中鱼类的主要碳源。研究填补了对浑太河流域水生生物食物网及群落营养结构研究的空缺,为该流域后续的保护、修复及进一步开发提供参考依据。

持久性有机污染物在水生食物网中的传递行为

食物网是持久性有机污染物(POPs)在水生生态系统中传递的重要途径,了解其传递行为与机制是POPs生态暴露风险评价的科学基础。从4个方面展开了讨论和分析:(1)食物网主要特征(营养级和食物链长度)与POPs环境行为的关系;(2)POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网中的环境行为;(3)微食物网对POPs环境行为的作用;(4)食物网的变化对POPs环境行为的影响。主要结论如下:(1)已有研究对水生生物中POPs生物放大作用存在较大争议。一般营养级越高,POPs生物富集性越强,但由于各种生态和生理性质的影响,也存在例外情况。食物链长度与POPs生物富集性呈正相关。(2)POPs通过底栖食物网将沉积物中的POPs向上传递,底栖-浮游食物网的耦合提高了高营养级消费者的暴露风险,目前就POPs在底栖食物网中的生物放大性是否大于浮游食物网存在争议。(3)微生物具有较大的比表面积,是吸附POPs的重要载体。另,沉积物中的微生物通过分解有机质,将POPs释放到水柱中。微生物降解也是环境中POPs脱离环境的重要途径。(4)在内、外压力下,食物网结构和功能发生变化,使物质和能量的传递方向和效率发生改变,并与环境理化性质的变化互相耦合,影响POPs的环境行为。当前研究的重点多集中在POPs在浮游食物网,尤其是高营养级浮游食物网中的环境行为,对POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网和微食物网中环境行为的研究相对缺乏。有关POPs在食物网中环境行为的研究多集中在食物网的某个部分,时间尺度较短,缺乏对POPs环境行为动态变化的研究,未来需深入开展多尺度和多角度的POPs在食物网中环境行为的动态变化研究。新型POPs的生产和使用量不断增加,但有关其在食物网中环境行为的相关分析还较为匮乏,需加强研究。

稳定同位素模型在水生生态系统食物网中的研究进展

水生生态系统食物网具有错综复杂的营养关系。稳定同位素技术的发展对了解生物间的摄食关系和食物网结构发挥着极为重要的作用。其中,稳定同位素混合模型(stable isotope mixing models,SIMMs)近年来的迅猛发展为进一步解决水生食物网的复杂性问题提供了有力的手段,尤其是在确定食物来源贡献和构建营养生态位方面。在本研究中,作者综述了稳定同位素模型的发展历程、主要模型的特点以及运行这类模型的条件;同时,对稳定同位素混合模型在水生生态系统食物网领域中的应用前景与局限性进行了总结与展望,以期为相关研究者提供参考。

海州湾人工鱼礁区和河口区食物网结构与功能的比较

近年来,在快速变化的近海环境和人类活动的共同影响下,渔业资源的管理和可持续利用对保护和恢复海洋生态系统越来越重要。基于2020—2021年的渔业资源数据构建了海州湾海域人工鱼礁生态系统(ARE)和河口生态系统(EE)的生态系统能量通道模型(Ecopath),比较和分析了两个区域食物网结构与功能的差异性和相似性。结果显示,ARE的生物量流动直接或间接来自碎屑食物链。I—III营养级占生态系统总生物量流量的97.98%以上;EE的生物量流动来自于初级生产力食物链。I—III营养级占生态系统总生物量流动的99.88%以上。浮游生物是具有自下而上控制效应的重要结构功能类群,顶级捕食者则控制着两个生态系统的自上而下的效应。总体而言,EE的Finn循环指数(FCI)、Finn平均路径长度(FMPL)、连通性指数(CI)、系统杂食性指数(SOI)和优势度/容纳量(A/C)较高,比ARE更成熟,但ARE的自由度/容纳量(O/C)和多样性指数(H)较高,食物网结构更多样化、更稳定。研究认为,人工鱼礁建设的持续进行,将有助于增强渔业资源的养护并推动海州湾生态系统走向更加成熟、稳定和健康的状态。

湖泊环境因子空间异质性及其对食物网结构的影响研究——以白洋淀为例

湖泊环境因子变化会影响食物网和生态系统结构。为了明晰湖泊环境因子空间变化对食物网结构的影响,本研究选取白洋淀为研究区,分别于2018年4月(春季)和8月(夏季)采集水体、沉积物和生物样品。淀区共设置32个采样点,根据土地利用类型划分为3个不同区域:重度干扰区(生境1)、中度干扰区(生境2)和轻度干扰区(生境3)。本研究分析了水体、沉积物的主要理化因子和食物网结构的时空变化,利用模糊聚类法阐明环境因子空间变化对食物网结构的影响,运用空间自相关分析环境因子的空间异质性,利用典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)和偏最小二乘回归分析识别影响食物网结构的关键环境因子。结果表明:(1)就物理生境条件而言,水深(water depth,WD)、pH、温度(temperature,T)、透明度(transparence,Tran)和溶解氧(dissolved oxygen,DO)最大值均在生境3;而就水化学条件而言,总氮(total nitrogen,TN_(sediment))、总磷(total phosphorus,TP_(sediment))和总有机碳(total organic carbon,TOCs)最大值均在生境2;(2)模糊聚类分析表明,环境因子数值越大,食物网结构特征指数越低,食物网结构越不稳定;(3)空间自相关分析表明,T、Tran、pH和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)莫兰指数分别为0.14、0.10、0.44和0.37,其值呈现正相关,在空间上形成高低聚类;(4)CCA和偏最小二乘回归分析结果表明,WD、TP_(water)、TN_(sediment)和T是影响白洋淀食物网结构的关键环境因子。因此,在全球气候变化和快速城市化背景下,应重点监测T、WD和营养盐。

从《食物链和食物网》教学看实验材料创新

《食物链和食物网》一课是五年级“生物与环境”单元的内容,通过之前内容的学习,学生虽然已经认识到生物生存都需要一定的环境(主要为非生命环境),但很少有人能系统地认识到生物生存也需要生物环境。本课就是在此背景下,引导学生通过分析某一区域内生物之间的食物关系,认识到一种生物可能是另一种生物生存所需要的条件,进而初步建构生物群落概念,形成“生物与生物之间是相互关联的整体”的框架概念。

基于拓扑网络研究海州湾食物网结构与复杂性

针对食物网结构与复杂性的研究有助于深入解析食物网的功能、营养动力和能量转化过程。本文根据2011年3-12月在海州湾及其邻近海域进行的5个航次的渔业资源底拖网调查资料以及胃含物分析数据,基于11个拓扑网络指数,构建了海州湾拓扑网络,研究海州湾食物网的结构与复杂性。结果表明,本文分析的海州湾食物网物种数S为93,连接数L为1 021,每个物种的相互作用数量L/S为10.98,连接性L/S^2为0.12;顶级物种、中间物种、基础物种的比例分别为29%、69%和2%;食物网的杂食性指数为87%,连接复杂性指数SC为22.20,特征路径长度ChPath为2.11,聚类系数CC为0.23。通过每个物种的相互作用数量和连接性的研究显示,L/S和L/S^2的值都处在正常范围内,所以海州湾食物网的复杂性仍保持较高水平。通过物种比例、杂食性指数、连接复杂性指数、特征路径长度、聚类系数对食物网结构分析,发现海州湾食物网结构处于稳定状态,能够在一定程度上抵御外界环境的扰动,保证生态系统功能的正常运行。通过对海州湾食物网结构与复杂性的研究,将为今后海州湾食物网功能的深入研究以及海州湾渔业资源的科学管理提供重要依据。

渤海主要生物种间关系及食物网的研究

根据１９９２年－１９９３年渤海增殖生态基础调查大面定点底拖网试捕的渔获物，对渤海２７种鱼类和１０种虾蟹类的３８０１个胃含物样品进行了分析，并与１０年前渤海鱼类的食性进行了比较。结果表明：蓝点马鲛、小黄鱼和白姑鱼等主要捕食鱼类胃含物中鱼的比例较１０年前明显增加，鱼类的食性类型无明显变化。渤海低级肉食性鱼类的营养级由１９８２－１９８３年的平均２．４上升为２．５，中、高级肉食性鱼类的营养级分别由原来的平均３．２和３．８降为２．８和３．３。渤海主要鱼类之间饵料重叠系数大于０．６的占１５％。鱼为渤海多数中、高级肉食性鱼类的主要摄食对象。

应用稳定同位素技术构建胶州湾食物网的连续营养谱

根据2011年春季和秋季在胶州湾进行的渔业资源综合调查,应用稳定同位素示踪技术,分析了胶州湾主要渔业生物的碳、氮稳定同位素比值(δ13C,δ15N),并计算其营养级,进而构建胶州湾食物网的连续营养谱。分析的生物种类包括浮游植物、浮游动物、大型无脊椎动物和鱼类,其生物量之和占总渔获量的95%。结果表明,胶州湾食物网的δ13C值范围是-25.63‰—-17.16‰,跨度为8.47‰,平均值为(-19.42±1.80)‰;δ15N值范围是4.15‰—14.11‰,跨度为9.96‰,平均值为(11.98±1.77)‰。胶州湾食物网中的主要生物种类可以划分为4个营养组群,即初级生产者、初级消费者、次级消费者以及顶级捕食者。δ15N值分析显示,胶州湾主要生物种类的营养级范围是1.10—4.03。与文献中基于胃含物分析计算的营养级相比较,37个种类中有29种的营养级分析结果基本一致(在0.5个营养级的误差范围之内)。因此,氮稳定同位素法是一种研究水生生态系统食物网营养位置的有效方法。其中,有8种鱼类的营养级与历史文献相比有所下降,分析方法的不同可能是原因之一,此外,这些鱼种摄食饵料生物营养级的下降也是导致其营养级降低的另一个主要原因。根据营养级计算的结果,构建了胶州湾食物网的连续营养谱,胶州湾食物网中,绝大多数生物种类都属于初级和中级肉食性种类。

崂山湾潮间带食物网结构的碳稳定同位素初步研究

通过对 1 993年 8月和 1 994年 2和 5月在崂山湾潮间带采集的底栖生物碳稳定同位素组成 (δ13C值 )的分析 ,发现该区底栖动物的主要食物来源以δ13C值大致可划分为 4类 :水体中的颗粒有机质 (POM )、底栖硅藻、大型底栖藻类和底泥中的有机物质 (SOM ) .研究结果表明 ,底栖动物的碳稳定同位素组成与其所摄食的食物的碳稳定同位素组成有密切的关系 ,因此 ,底栖动物的碳稳定同位素组成可以用于研究其食物来源 .碳稳定同位素数据证实 ,双壳类等滤食性动物的食物来源主要是POM ;甲壳动物的δ13C值的范围较大 ,证明其食物来源的多样性 ;底栖硅藻是多数腹足类食物来源的相当重要组成部分 .用碳稳定同位素示踪剂对该区底栖 -水体耦合作用的初步研究表明 ,水体中的POM是底栖动物的重要食物来源 ,但底泥中有机质和底栖硅藻也是许多底栖动物食物来源的相当重要的组成部分 .

保水渔业对千岛湖食物网结构及其相互作用的影响

为预防千岛湖连续暴发了2a(1998—1999)的蓝藻水华和改善千岛湖水质,于2000年起在千岛湖开展了以人工放养鲢鳙和控制凶猛鱼类为主要措施的保水渔业试验。作为试验的主要研究内容之一,通过构建1999和2000年千岛湖生态系统的Ecopath模型,比较分析了实施保水渔业对千岛湖生态系统食物网结构及其相互作用的影响。结果表明:实施保水渔业,使千岛湖中的银鱼和鲤生物量减少,而鲌类(主要是蒙古鲌)、鲴类和大眼华鳊等增加;使各种鱼类的捕食者和食饵生态位重叠指数下降;各主要鱼类的相互作用中,鲢、鳙对鳡、鲌的促进作用增强,鳡对鲌的抑制作用及鲌对虾类、银鱼和鲤等以及银鱼对浮游动物的抑制作用减弱,鳙对银鱼、大眼华鳊对鲤的抑制作用增强。这些影响,使千岛湖食物网结构更趋合理,如底层碎屑食性鱼类如鲴类等的增加,有利于营养物的再循环和再利用,从而增强了水体对营养物的净化作用。

^(13)C/^(12)C比值作为海洋生态系统食物网示踪剂的研究──崂山湾水体生物食物网的营养关系

于1992年9月—1994年5月先后对快山湾海域作了7个航次调查。由实验室培养试验和现场采样分析两种方法得出食物链一个营养级的13C富集度分别为（1．6±0．2）×10-3和1．7×10’，两者几乎一致。由7个季度月的现场采集样品的同位素分析结果表明，从处在食物网底部的浮游植物到最高级的肉食性鱼类之间13C差值平均为6．9×10-3，相当于5个营养级；并由各类生物的碳同位素数据分别确定了它们在该食物网中的营养位置，其结果与食性分析方法所得结果基本吻合。同位素示踪方法研究的结果还表明，崂山湾水体生物食物网中碳的来源主要是浮游植物碳。

厦门东海域鱼类食物网研究

本文分析了厦门东海域58种鱼类的营养关系.根据对它们的食性分析,并依其食料生物的生态类群,将厦门东海域的鱼类食性类型分为:浮游生物食性、底栖生物食性、游泳动物食性、浮游生物和底栖生物、底栖生物和游泳动物食性等5种.该海域鱼类的营养级可分为4级: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,其中低级肉食性鱼类占优势,为63.79%.本文还分析了厦门东海域鱼类的食物网及其能量流动途径,并提出合理利用和保护厦门东海域鱼类资源的建议.

应用碳、氮稳定同位素研究鄱阳湖枯水末期水生食物网结构

稳定碳、氮同位素比值分析技术是研究生态系统中物质循环与能量流动的有效技术。δ13C值常用来分析消费者食物来源,δ15N值常用来确定生物在食物网中的营养位置。应用稳定同位素技术分析了鄱阳湖北部湖口县、都昌县、星子县、吴城镇4个采样点95条鱼和其他食物网成分样品的碳、氮稳定同位素比值,构建了鄱阳湖枯水期末期水生食物网。结果表明,不同水域颗粒有机物(POM)的δ13C值不同,范围为-27.5‰～-24.6‰可以区分赣江、修水、鄱阳湖、长江和鄱阳湖湖交汇处水体的颗粒有机物特征。江西鄱阳湖国家级自然保护区受人类活动干扰少,核心区生物δ15N相对较低,而周边人类活动频繁的星子、都昌两县附近水域生物体内的δ15N偏高,反映了人类活动引起的营养输入对系统的影响。在湖区不同位置捕获的相同品种水生生物δ13C值不同,反映了其不同的食物来源,用δ15N值计算发现其所占据的相对营养位置较为一致。

基于土壤食物网的生态系统复杂性-稳定性关系研究进展

复杂性-稳定性关系是生态学核心问题之一。作为模式食物网,土壤食物网在探索生态系统复杂性-稳定性关系中起了极大的作用。总结了以Moore、de Ruiter、Neutel等为代表的理论生态学家以土壤食物网为工具研究生态系统复杂性-稳定性关系的方法、结论及不足之处,并展望了未来的发展方向。Moore、de Ruiter、Neutel等将土壤食物网功能群生物量数据、土壤食物网Lotka-Volterra模型和面向过程模型三者结合起来,描述相互作用强度大小格局、分室、能流组织形式等复杂性特征;将土壤食物网Lotka-Volterra模型与群落矩阵结合起来分析局域稳定性,进而探讨生态系统复杂性-稳定性关系的一般规律。在此基础上,Moore、de Ruiter、Neutel等证明了与随机食物网相比,真实食物网的相互作用强度格局、分室等复杂性特征提高了生态系统稳定性,生产力与稳定性共同决定了食物链的长度,并指出建立在平衡态基础上的静态土壤食物网模型在探索生态系统复杂性-稳定性关系方面具有较大的不足,动态土壤食物网是未来以土壤食物网为工具研究生态系统复杂性-稳定性关系的发展方向。

应用碳、氮稳定同位素研究稻田多个物种共存的食物网结构和营养级关系

稳定碳、氮同位素比值分析技术是研究生态系统中物质循环与能量流动的有效技术。δ13C值常用来分析消费者食物来源,δ15N值常用来确定生物在食物网中的营养位置。应用稳定同位素技术分析了稻-鱼(R-F)和稻-鱼-鸭(R-F-D)两种稻作方式下,稻田多个物种共存的食物网结构和营养级关系。结果表明,R-F中SOM的δ13C值为(-27.7±0.3)‰,与R-F-D(-27.4±0.4)‰,相差不大;R-F中POM的1δ3C值为(-27.4±0.8)‰,低于稻鱼鸭共生田(-26.7±0.5)‰;δ15N值计算发现R-F内浮游动物的营养级位置在2.24±0.16,鱼的营养级位置在3.07±0.26,均高于其在R-F-D内的营养级。在R-F-D内,由于鸭的引入,和R-F相比,鱼的营养级降低为2.63±0.13。

海洋鱼类摄食生态与食物网研究进展

首先总结归纳了海洋鱼类摄食生态与食物网研究中的实验方法,主要包括胃含物分析法、碳氮稳定同位素法、特定化合物同位素法等实验方法的发展历史和应用现状;随后介绍了海洋鱼类摄食生态与食物网最新研究进展和取得的成绩,主要包括海洋鱼类摄食生态中食物组成、摄食方式、摄食量和食物用于机体各种生命活动分配方式,以及海洋食物网研究中以传统胃含物分析法为基础、以简化食物网为核心,碳氮稳定同位素技术和生态系统模型的应用发展;最后,着重分析了我国海洋鱼类摄食生态和食物网研究中有待解决的问题,并对该领域今后的发展趋势进行了展望。

东山湾鱼类食物网研究

本文分析了东山湾85种经济鱼类的食物关系。结果表明，东山湾鱼类的食性类型可分为：浮游生物食性；底栖生物食性；游泳动物食性；浮游生物和底栖生物食性；底栖生物和游泳动物食性及浮游生物、底栖生物和游泳动物食性等6种。这些鱼类可分为4个营养复：（1）杂食性鱼类；（2）低级肉食性鱼类；（3）中级肉食性鱼类；（4）高级肉食性鱼类。其中低级肉食性鱼类占优势。东山湾鱼类食物网的能量流动可简要归纳为6种途径。小公鱼、犀鳕、细螯虾、糠虾、桡足类、寻氏肌蛤、毛虾、磷虾和底栖硅藻是东山湾鱼类的优势食料。据此可把东山湾鱼类划分为5个捕食类群：（1）以鲻类为代表，主食有机碎屑和底栖硅藻；（2）以鲷类为代表，主食寻氏肌蛤；（3）以沙丁鱼和科为代表，主食桡足类、磷虾、毛虾、细螯虾和糠虾；（4）以叫姑鱼、褐菖鲉、短吻为代表，主食短尾类、长尾类和小型鱼类；（5）以蛇鲻、金线鱼为代表，主食鱼类和长尾类。经粗略估算，东山湾的最大可捕量约为10．041kt，目前东山湾的年捕捞量约为8k～10kt，接近最大可捕量，应注意资源的合理利用和保护。

黄海鱼类食物网的研究

于1985年3月—1986年10月和1988年5月间,对黄海海域40科69属80种鱼的食性及其相互关系进行了较系统地调查、分析。结果表明:1.黄海鱼类饵料分为4个生态类型;2.黄海鱼类摄食有明显的季节变化;3.黄海鱼类基本属于第二—第四营养级;4.日本鳀、脊尾褐虾、太平洋磷虾等优势饵料生物在黄海鱼类食物网中起着举足轻重的作用;5.黄海多数鱼类间的食物竞争关系基本是协调的。