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斑海豹不同组织的N15和C13值及分馏效应研究(2)

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2016-01-16 共5003字

  2. 2 豢养斑海豹各组织的 δ15N、δ13C 值及分馏。

  系数豢养斑海豹成年和幼年个体及幼崽各组织的δ15N 值见表 3、δ13C 值见表 4,成年和幼年个体之间各组织的 δ15N、δ13C 值无显着性差异( P > 0. 05) ,斑海豹幼崽的肌肉、肝脏、肾脏的 δ15N、δ13C 值与成年、幼年个体的相比存在差异显着( P < 0. 05) .斑海豹成年和幼年个体 δ15N 值最大的组织为肾脏( 15. 5 ±0. 1‰) ,其次为肝脏 15. 4 ±0. 1‰) ,最小的组织为毛发( 14. 5 ± 0. 2‰) ; δ13C 值最大的组织为触须( -17. 0 ±0. 1‰) ,其次为毛发( - 17. 3 ± 0.4‰) ,最小的组织为肾脏( - 20. 2 ± 0. 1‰) .

  斑海豹幼崽 δ15N 值最大的组织为肾脏( 13. 5 ±0. 1‰) ,其次为肝脏( 13. 4 ± 0. 2‰) ,最小的组织为肌肉( 13.2 ±0.1‰) ; δ13C 值最大的组织为肝脏( - 22. 1± 0. 2‰) ,其次为肌肉( - 22. 4 ± 0. 5‰) ,最小的组织为肾脏( - 23. 0 ± 0. 2‰) .乳汁的 δ15N 和 δ13C值分别为 12. 6 ± 0. 2‰、- 24. 8 ± 0. 2‰,表明乳汁是斑海豹幼崽的食物来源。

  豢养斑海豹各组织δ15N和δ13C 的分馏系数见图 1.δ15N 分馏系数最大的组织为肾脏( 2. 8‰) ,其次是肝脏( 2. 7‰) ,最小的为毛发( 1. 8‰) .δ13C 分馏系数最大的组织为触须( 3. 5‰) ,其次为毛发( 3. 2‰) ,最小的为肾脏( 0. 3‰) .

  2. 3 辽东湾海域斑海豹和生物的 δ13C 值。

  由表 5 可知,辽东湾海域成年斑海豹肌肉、肝脏和肾脏组织 δ13C 均值分别为 - 18. 6 ± 0. 1‰、- 18.7 ± 0. 1‰和 - 19. 1 ± 0. 1‰。斑海豹幼崽肌肉、肝脏和肾脏组织的 δ13C 均值分别为 - 21. 0 ± 0. 5‰、-21. 6 ± 0. 3‰和 - 21. 6 ± 0. 5‰。成年斑海豹与幼崽各组织间的 δ13C 值差异显着( P < 0. 05) .

  辽东湾海域生物资源的δ13C 值见表6 .其中,鱼类 δ13C 值为 - 19. 8‰ ~ - 18. 2‰; 头足类 δ13C 值为 -19. 3‰ ~ -19. 0‰; 虾类 δ13C 值为 - 22. 4‰ ~- 17. 4‰; 蟹类 δ13C 值为 - 23. 0‰ ~ - 20. 1‰; 贝类δ13C值为 - 21. 3‰ ~ - 20. 2‰。通过豢养斑海豹肌肉组织 δ13C 的分馏系数 1. 3‰推测辽东湾斑海豹食物的 δ13C 值为 - 19. 9‰。斑海豹在辽东湾海域潜在的食物以鱼类为主,喜食鳀、斑鰶、小黄鱼及皮氏叫姑鱼等中上层和中下层鱼类,同时也摄食一些头足类和虾类。

  辽东湾海域斑海豹幼崽肌肉、肾脏和肝脏组织的 δ13C 值与乳汁 δ13C 值接近,其食物来源为乳汁。

  3 讨 论。

  3. 1 斑海豹各组织的分馏系数在海洋食物网中。

  15N 在营养级间通常有 2‰ ~3‰的分馏( Hobson et al. ,1994) ; 而13C 的分馏为 0~ 1‰,这就限制了其作为营养级指示剂的作用,然而13C 的变化可以反映捕食者的食物来源、觅食地点等信息( Cherel et al. ,2008) .动物各组织对不同元素同位素分馏效应也存在很大差异( Sponheimeret al. ,2003 ) .Roth 等 ( 2000 ) 分析了红狐 ( Vulpesvulpes) 不同组织与食物13C、15N 稳定同位素组成,发现对于13C,分馏系数最大的组织是毛皮( 2. 6‰) ,其次是肌肉( 1. 1‰) ,最小的是肝脏( 0. 4‰) .对于15N,组织间差异较小 ( 肝 脏、肌 肉 和 毛 皮 约 为3. 3‰ ~ 3. 5‰) .Hobson 等( 1996) 对豢养的鞍纹海豹,环斑海豹和港海豹的研究发现,相对于食物的15N和13C,海豹不同组织的分馏系数分别为 3. 0‰和 2.8‰( 毛发) 、2. 3‰和 2. 8‰( 趾甲) 、2. 3‰ 和 1. 8‰( 肺) 、2. 4‰和1. 3‰( 肌肉) 、2. 7‰和 1. 3‰( 肾脏) 、和3. 1‰和 0. 6‰( 肝脏) .本研究表明,豢养海豹15N分馏系数从大到小依次为肾脏 > 肝脏 > 触须 =肌肉 =趾甲 >肺 >毛发。

  13C 分馏的波动情况要比15N明显,13C分馏系数从大到小依次为触须 > 毛发 > 趾甲 >肌肉 > 肺 > 肝脏 > 肾脏,从外部新陈代谢不活跃的组织向内部新陈代谢活跃的组织逐渐减小。斑海豹肾脏和肝脏的13C 的分馏系数低于 Hobson 等( 1996) 的研究结果,可能是由 Hobson 等( 1996) 在计算分馏系数时采用的是 3 种海豹相应组织的平均值产生的差异。斑海豹肌肉组织13C 的分馏系数为1. 3‰ 与 Hobson 的研究结果一致,而高于 Post 等( 2002) 采用的判别值( 0 ~1‰) ,因其判别值为各组织间的平均值。

  3. 2 斑海豹在辽东湾海域潜在食物来源。

  稳定同位素技术是研究海洋生物的食性、生物之间的营养关系的重要手段,而传统胃含物分析法需要样品数量大,分析时间长,且仅能反映生物体被采集时的瞬时状态,特别是针对海洋哺乳动物数量少,样本难以获得的现实,因此,稳定同位素技术具有显着优势( Kang et al. ,2008; 彭士明等,2011) .由于不同组织的新陈代谢速率不同,其13C 的分馏系数不同,可以反映动物不同时期的食物来源信息。

  如: 肾脏和肝脏等新陈代谢活跃的组织可以反应捕食者短期内的捕食信息; 与肾脏和肝脏相比,肌肉组织的新陈代谢速率比较稳定; 而毛发、触须和趾甲等组织反映的是捕食者长期的捕食信息( Tieszen etal. ,1983) .本研究以豢养斑海豹肌肉组织 δ13C 的分馏系数1.3‰推测野外成年斑海豹的食物来源,发现斑海豹在辽东湾海域的食物以鱼类为主,喜食鳀、斑鰶、小黄鱼及皮氏叫姑鱼等中上层和中下层鱼类,同时也摄食一些头足类和虾类。这与胃含物分析法研究结果相似: 在其他海域斑海豹摄食鲱鱼( Clupeaspp. ) ,太平洋玉筋鱼( Ammodytes personatus) ,胡瓜鱼( Osmerus mordax) ,北极鳕( Arctogadus glacialis) 和毛鳞鱼; 在卡拉金湾的 Karaginski 岛,斑海豹摄食太平洋玉筋鱼,鲱鱼和章鱼( Octopus sp. ) ,占胃含物比例分别为32%、13%和10%( Fay et al. ,1984) .在白令海的春季和夏季,斑海豹摄食北极鳕,秋季摄食鲱鱼( Lowry et al. ,1998) .在鄂霍茨克海,斑海豹摄食狭鳕( Theragra chalcogramma) 、磷虾( Euphausia) 和太平洋玉筋鱼( Trukhin,2005) .在黄、渤海海域,斑海豹春季摄食鲱鱼、太平洋玉筋鱼、小黄鱼等,秋冬季多以鮻为食( 王者茂等,1990) .斑海豹在其他海域摄食的太平洋玉筋鱼、毛鳞鱼、北极鳕及鲱鱼等属于中上层或中下层鱼类( 万瑞景等,2000) .

  斑海豹哺乳期一般为 24 ~ 30 d,初生胎儿体重7 ~ 10 kg,吃过母兽乳汁幼崽体重约 20 kg,胎毛脱掉后,母兽便对幼崽断奶( 王者茂等,1990) .根据豢养斑海豹幼崽肌肉、肾脏和肝脏组织的 δ13C 值与乳汁 δ13C 值相近的结果,本研究收集的 3 头野外斑海豹幼崽肌肉、肾脏和肝脏组织的 δ13C 均值分别为- 21. 0‰、- 21. 6‰和 - 21. 6‰,低于在辽东湾海域捕获生物的 δ13C 值,可知,野外斑海豹幼崽处于哺乳期,乳汁是其食物来源。

  研究表明,不同季节不同海域食物网生物稳定同位素组成具有明显的差异( Navarro et al. ,2011) ,外界条件如洋流、季风、潮汐及海洋营养和生产力水平等( Romanuk et al. ,2005) ,内部条件如海洋浮游生物的洄游习性所引起的生活栖息地的转换、群落结构变化引起的饵料变化、生物个体发育引起的食性转化等均会影响生物体同位素组成的变化( Currin et al. ,2003) .本研究中的黄鲫、鳀、许氏平鮋等 δ13C 值高于刘保占( 2013) 对黄海北部和辽东湾海域生物的研究结果,而鮻、鳀的 δ13C 值低于万祎等( 2005) 对渤海湾海域生物的研究结果,同时黄鮟鱇、中华栉孔鰕虎鱼、皮氏叫姑鱼等的 δ13C 值也低于刘保占( 2013) 的研究结果。采集海域、时间等条件的不同是造成生物 δ13C 值不同的主要原因。

  参考文献

  李云凯,贡 艺。 2014. 基于碳、氮稳定同位素技术的东太湖水生食物网结构。 生态学杂志,33( 6) : 1534 -1538.

  刘保占。 2013. 基于稳定同位素组成分析的中国北方海域食物网结构研究( 博士学位论文) . 大连: 大连海事大学。

  彭士明,施兆鸿,尹 飞,等。 2011. 利用碳氮稳定同位素技术分析东海银鲳食性。 生态学杂志,30( 7) : 1565 -1569.

  万 祎,胡建英,安立会,等。 2005. 利用稳定氮和碳同位素分析渤海湾食物网主要生物种的营养层次。 科学通报,50( 7) : 708 -712.

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