【摘 要】
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抚仙湖和星云湖是滇中高原一对“姊妹湖”,由于受人类活动影响程度不同,两个湖泊的水质状况、生物种类组成和资源状况存在明显差异。同时,入侵物种太湖新银鱼的引入对抚仙湖和星云湖食物网已造成不可逆的影响。然而,对云南高原湖泊鱼类的营养生态位和种间关系的研究较为薄弱,对不同类型湖泊间食物网结构的对比研究仍显不足,亟需开展云南湖泊生态系统内食物网的营养结构和生物间的营养关系特征研究,探明食物网结构的稳定机制。
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(42067064,41771239); 云南省John P. Smol 院士工作站(202005AF150005);
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抚仙湖和星云湖是滇中高原一对“姊妹湖”,由于受人类活动影响程度不同,两个湖泊的水质状况、生物种类组成和资源状况存在明显差异。同时,入侵物种太湖新银鱼的引入对抚仙湖和星云湖食物网已造成不可逆的影响。然而,对云南高原湖泊鱼类的营养生态位和种间关系的研究较为薄弱,对不同类型湖泊间食物网结构的对比研究仍显不足,亟需开展云南湖泊生态系统内食物网的营养结构和生物间的营养关系特征研究,探明食物网结构的稳定机制。本论文基于2019年在抚仙湖和星云湖开展的水质和水生生物调查,通过稳定同位素技术测定浮游植物、水生植物、浮游动物、底栖动物、鱼类等的δ13C值和δ15N值,采用R语言统计分析手段,探讨鱼类不同组织碳氮同位素分布模式及其分馏机制,构建消费者营养级计算模型,量化分析抚仙湖和星云湖食物网中碳源的贡献情况、营养级位置和种群及物种间核心生态位关系等营养结构特征,并利用同位素生态位分析重要鱼类群落食物资源构成及种间和种内的营养相互作用,评价入侵物种对土著鱼类的影响,甄别湖泊间食物网结构的异同,旨在为今后湖泊生态系统的物质循环、能量流动和生态修复研究提供科学参考。主要结果如下:(1)对抚仙湖植食性草鱼31个组织和肉食性鱇浪白鱼17个组织样品碳、氮元素含量和稳定同位素比值进行对比分析。结果显示,鱼类不同组织的碳稳定同位素分馏效应显著,草鱼不同组织δ13C分布范围为-20.66‰~-11.62‰,鱇浪白鱼为-27.55‰~-19.71‰。而氮稳定同位素分馏较小,草鱼δ15N分布范围为9.09‰~10.97‰,鱇浪白鱼为7.91‰~12.51‰。相关性分析显示,草鱼和鱇浪白鱼不同组织δ13C值与对应C元素含量呈极显著的负相关关系,C含量每升高10%其δ13C值分别减少1.83‰和1.35‰,反映了不同组织对C元素吸收及合成过程伴随着碳稳定同位素的明显分馏。不同组织δ15N值则与必需氨基酸含量密切相关。对不同食性鱼类背部肌肉、黏液和鳞片的同位素研究结果表明,可以用黏液的δ13C值和校正后的鳞片的δ15N值替代背部肌肉作为食性分析和确定营养级的类比指标。黏液、鳞片等非致命组织的替代性取样与同位素分析对于濒危鱼类的研究与保护具有较好的应用意义。(2)湖泊食物网结构复杂,消费者营养级的准确计算对湖泊食物网的构建至关重要。本论文分别采用了3种模型计算消费者营养级,并结合消费者食性特征,选定最佳的模型计算结果。分析表明,深水贫营养的抚仙湖消费者营养级计算较适合用浮游食物网与底栖食物网分开计算的模式A,而浅水富营养的星云湖消费者营养级的计算则更适合采用以混合碳源贡献占比计算基准的模式B。抚仙湖和星云湖消费者营养级计算模型不同,主要是由于湖泊间的食物资源构成存在差异,且不同食物资源的氮同位素信号不同所造成的。抚仙湖的浮游食物网与底栖食物网相对发达,模式A可以避免对大型深水贫营养湖泊采用一个基准带来的不准确性。而对于富营养湖泊,藻类生物量大,浮游碳源在整个湖泊食物网中的贡献占绝对优势,因此,模式B以浮游碳源为主的计算方式更符合星云湖实际。(3)碳源贡献的结果显示,抚仙湖食物网中,消费者利用的初始碳源为浮游碳源57.8%、底栖碳源31.2%、陆源11.0%;而星云湖则以浮游碳源为主,三种碳源贡献分别为77.3%、12.2%和10.5%。抚仙湖和星云湖的食物链长度接近,分别为3.66和3.73,营养级最高、位于食物链顶端的消费者分别是抚仙湖的黄颡鱼和星云湖的抚仙鲶。在生态位方面,贫营养的抚仙湖不同食性鱼类营养生态位有一定重叠,而富营养的星云湖不同食性鱼类营养生态位相互分离,表明食物网结构与湖泊营养水平及湖泊初级生产力密切相关。两个湖泊的杂食性鱼类均较肉食性鱼类具有更宽的基础食物资源以及更大的核心生态位面积,指示杂食性鱼类能够有更强的适应性。(4)抚仙湖鱇浪白鱼的同位素分析表明,鱇浪白鱼的δ13C为-22.84±0.65‰、δ15N为10.63±1.70‰,其生态位与入侵物种太湖新银鱼的高度重叠,表明太湖新银鱼入侵之后与鱇浪白鱼产生食物资源争夺,挤压了鱇浪白鱼原本的生存空间。另一入侵物种栉鰕虎鱼δ13C为-22.33±0.57‰,与鱇浪白鱼相近,处于同一食物链上,而δ15N为13.14±1.28‰,显著高于鱇浪白鱼,处于更高营养级位置,指示栉鰕虎鱼会对鱇浪白鱼鱼卵及幼鱼进行捕食。此外,鱇浪白鱼产卵地和幼鱼栖息地近年来更是遭受丝状附着藻的破坏。正是由于多种因素的影响,破坏了湖泊食物网结构原有的稳定性,成为抚仙湖土著鱇浪白鱼种群数量下降、种群恢复缓慢的主要原因。
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