黄海大型底栖动物食物网结构和营养关系研究

黄海是中国近海生态系统的重要组成部分,蕴藏着丰富的海洋生物资源。本研究利用碳氮稳定同位素技术,对该海域大型底栖动物的食物源、营养级和底栖食物网结构进行了研究。结果表明,底栖动物的食物源悬浮颗粒有机物(POM)、沉积物有机物(SOM)、浮游植物和浮游动物的δ^15N平均值为:浮游动物>浮游植物>SOM>POM,δ^13C平均值为:SOM>浮游动物>浮游植物>POM。共测定了54种底栖动物的碳氮稳定同位素,其δ^15N值范围为5.81‰(美原双眼钩虾)~14.6‰(黄鲫),δ^13C值范围为-21.51‰(日本胡桃蛤)^-8.38‰(司氏盖蛇尾)。软体动物双壳类大多数以SOM和浮游植物作为主要食物来源;软体动物腹足类大多数为以小型软体动物和多毛类为食的肉食性动物;节肢动物蟹类是以POM、SOM、浮游动植物、小型软体动物和多毛类等为食的杂食性动物;节肢动物虾类大多数以浮游动物和端足类等小型甲壳类为食;小型鱼类大多数以浮游动物和小型软甲类为食;大中型鱼类则是以小型鱼类、小型软甲类和小型软体动物为食。本研究中的54种底栖动物的营养级范围为1.20~3.57。其中,双壳类等10种处于1~2营养级,腹足类、蟹类、虾类和小型鱼类等36种处于2~3营养级,大中型鱼类等8种处于3以上营养级。基于大型底栖动物的食物源和营养关系,初步构建了黄海底栖食物网。

海洋微型底栖生物调查方法与操作规程

海洋微型底栖生物包括底栖细菌、底栖微藻及底栖原生动物等单细胞原核和真核生物,是底栖微食物网中能量传递的基础和关键环节,在海洋生物地球化学循环过程中起着重要作用。然而我国现有的《海洋调查规范》国家标准中有关底栖生物的研究仅涉及利用网筛分选的大型和小型底栖动物,缺少微型底栖生物调查的方法与规程,严重制约了对海洋整体食物网能流研究,以及微型、小型及大型底栖生物间的生态过程与作用等研究。本文提出海洋微型底栖生物调查的关键技术和规程,包括采样和固定、底栖微藻和细菌调查技术、以及底栖原生动物调查技术,所涉方法与规程是海洋微型底栖生物调查行业标准的核心内容。本方法与规程适用于潮间带、浅海和深海等不同生境的海洋微型底栖生物调查,以及利用微型底栖生物进行环境监测与评价。

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。

基于AQUATOX模型的白洋淀湖区多溴联苯醚(PB-DEs)的生态效应阈值与生态风险评价研究

为了准确定量生态系统尺度下持久性有机污染物（POPs）的直接毒性效应和通过食物网传递的间接生态效应,建立POPs浓度与生态效应的量化关系,本研究以强人为干扰湖泊白洋淀为研究区,建立了湖泊底栖-浮游耦合食物网,运用AQUATOX模型评价典型POPs——多溴联苯醚（PBDEs）的水生态系统风险,判定关键浓度阈值.模型校正结果表明,该模型能够充分模拟白洋淀中18个优势种群生物量的季节变化过程;敏感性分析结果表明该模型对温度和呼吸速率参数敏感;风险评价的结果表明AQUATOX模型能够有效的评估PBDEs的直接毒性效应和间接生态效应,AQUATOX模型得到的最大无影响效应浓度（NOEC）要比实验室中的NOEC低1～2个数量级.因此,在自然生态系统中PBDEs的生态风险难以根据单一种群的毒性数据进行外推,而AQUATOX模型成为自然生态系统中PBDEs风险评价的可靠方法,能够判定在“可接受风险”水平时污染物的浓度阈值.AQUATOX模型为污染物环境基准的制定提供了较为可行的方法,进而为化学污染物的早期预警和风险管理提供决策依据.

海岸带湿地自由生活海洋线虫的生态功能研究进展

线虫是一种丝线状的小型多细胞动物,生存于多种环境.其中约有25%线虫栖息在海洋中,在海洋沉积物中的数量一般为1×10^6-12×10^6 inds m^-2,通常以泥质河口和盐沼区域密度最高.盐沼湿地中大量被固定的碳通常以碎屑通道形式进入生态系统,在此过程中海洋线虫通过摄食及生物扰动作用扮演重要角色.盐沼植被的生长对海岸带沉积环境产生重要影响,进而改变海洋线虫的分布模式.在微食物网中,海洋线虫通过与细菌/碎屑耦合,刺激细菌生长,进而加速营养物质的再矿化;海洋线虫是较高营养阶元的食物来源,也是微型和大型底栖动物的重要联接.此外,海洋线虫作为潜在的环境指示种,在生物监测领域被广泛应用.我国海岸带湿地跨越不同的气候带,但是该区域中有关海洋线虫现有资料非常匮乏.为了刻画海洋线虫在海岸湿地的区域生态功能,有必要深化海洋线虫的生物生态学基础研究,定量刻画海洋线虫在物质循环和能量流动的贡献.其中,生物多样性的估算是生态系统动力机制研究的核心内容.除室内和野外受控实验研究外,应通过构建数学模型来预测生态系统对环境扰动的响应.为了提高数据获取的效率,方法学的改进也应给予重视.