(王晨)论文解读:海参和日本对虾的混养池塘中食物网结构和营养等级

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海参和日本对虾的混养池塘中食物网结构和营养等级

一、实验方法和材料

本实验是在2013年8月到10月对这个混养池塘进行了样品的采集，在大连海洋大学实验室测定稳定同位素，池塘内的野生种主要有中国对虾、新蝇、半潜蝇、海带、水母、大型浮游动物和藻类（主要有毛藻、底栖微藻和草甸藻），池塘面积为6.40hm²，水深1.2米到1.5米，本池塘不进行人工喂食。

总共取了13种样本，每种样本取3个平行组，将样品带回实验室，用冷休克麻醉的方式使其死亡，然后储存在-20°C冰箱中。生物样品随后用蒸馏水清洗，在60°c干燥72小时，研磨并通过0.15毫米筛子，然后在-70°c的玻璃瓶中进行同位素分析。沉积物用采矿沉积物捕集器收集，用0.1mol/l的HCL酸化，干燥、研磨和分析。底栖微藻和近叶藻被收集下来进行同位素分析。根据“沙发”收集原理，用真空泵抽滤到预烧(450°C，6 h)的玻璃纤维过滤网上，在60°C下干燥72小时，在-70°C下存放在塑料瓶中进行同位素分析。

浮游生物样品用5l集水设备采集，通过64μm生物网过滤去除大型浮游动物，然后用玻璃纤维滤池收集样品，干燥后用与底栖微藻相同的方法保存，从50L水样中采集浮游动物样品，过滤过程与浮游生物样品相同，然后在-20°C的环境中保存。

二、稳定同位素测量

用稳定同位素比值质谱仪(Finnigan Mat Delta V Advantage)对制备的样品进行了分析，测试精度分别为¹³C<0.1‰和¹⁵N<0.2‰，用常用的δ表示法表示，用公式表示：

δX=(R_sample/R_standard--1)*10³

当x为¹³C或¹⁵N时，R为¹³C/¹²C或¹⁵N/¹⁴N的比值，δ为样品中重轻同位素含量的比值。

三、数据分析

1、营养层次

利用样品δ¹⁵N含量，根据以下方程估算了每种植物的营养水平:

TL＝（δ¹⁵N_sample-δ¹⁵N_baseline）/3.4+1

δ¹⁵N_sample为生物体的¹⁵N/¹⁴N比值时，δ¹⁵N_baseline为宏观浮游动物中¹⁵N/¹⁴N的平均比值(6.50‰)，3.4‰为假定的¹⁵N营养富集因子，初级生产者的营养水平为0，这一海水池塘食物网中的营养水平为0至4。

2、日本对虾的食物组成

为了确定食物网中主要营养途径，利用氮和碳同位素计算了不同食物来源对日本对虾的贡献。以δ¹³C值作为食物来源的指标，利用等源软件(Phillips和Gregg，2003)分析了不同食物来源对养殖的日本对虾的贡献。以前的调查表明，日本对虾主要吃底栖微藻、沉积物、大型藻类、细菌、浮游动物、螺、双壳幼虫以及虾和螃蟹的壳或死组织。

三、结果

在分析的13种样品中，δ¹³C值为(-25.47±0.20)‰~(-16.48±0.17)‰(平均±SD)，其中中华绒螯蟹、血竭和日本对虾的δ¹³C值相对较高，δ¹³C最低，δ¹⁵N值在(4.23±0.49)‰~(12.44±0.09)‰之间，其中P. japonica和S. hasta的δ¹³C值较高，沉积物中的δ¹⁵N值最低,如图一。

利用δ¹³C值对日本对虾的食物来源进行分析，结果表明，血竭是日本对虾食物最大的组成成分，其次是P. japonica，N. japonica和浮游动物，E. prolifera对日本对虾的食物来源贡献最小。根据δ¹⁵N含量，沉积物对日本对虾的摄食贡献最小(表1)。

海水塘复合养殖系统中分析的分类群为2.75±0.08(表2)，其中，P. japonica，S. hasta，F. chinensis，N. japonica and A. japonicus comprised组成了食物网的顶端(2-3)；水母、红鳍水母和浮游动物构成了第二的营养水平(1-2)；E. prolifera、底栖微藻、藻周和悬浮物构成初级营养水平(0-1)。

四、讨论

海水池塘复合养殖系统中生物碳和氮稳定同位素含量差异很大，在较高营养水平上δ¹³C和δ¹⁵N的值增加，在增殖大肠杆菌、底栖微藻和植物周围的δ¹³C和δ¹⁵N值最低，这是因为初级生产者在光合作用期间主要使用¹²C，导致δ¹³C值较低。悬浮物中的¹³C含量较低，可能是因为其中很大一部分是由浮游植物组成的，在营养水平较高的环境中，消费者的δ¹³C和δ¹⁵N值较高，这是由于其生物蓄积性所致。

DIC含量和水温等因素对δ¹³C和δ¹⁵N的积累有影响；因此，δ¹³C和δ¹⁵N的值与Jin(2010)和Sun(2012)的所得到的值有很大的差异，δ¹³C和δ¹⁵N的值分别为9‰和5‰。

在这个多元养殖体系中，两种养殖物种(A.japonicus和P.japonica)是主要的消费者。

随着营养水平的增加，δ¹⁵N的累积量逐渐增加，因此δ¹⁵N随营养水平的增加而增加3‰-5‰，从而进一步证明氮稳定同位素可以用来估计生态系统各组成部分的营养水平。虽然浮游植物处于食物链的底部，但浮游植物群落结构很容易受到环境和空间因素的影响。微观分析表明，实验池塘中优势的浮游动物分类群是桡足类和原生动物(红中球藻、旋回草、盾叶藻和天牛)。

论文解读：王晨

编辑：小丸子