东太平洋赤道海域茎柔鱼与鸢乌贼营养生态位比较研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sinoerli
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大洋性柔鱼类近缘种茎柔鱼(Dosidicus gigas)和鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)在东太平洋赤道海洋处稳定的同域共存状态。茎柔鱼与鸢乌贼是具有高度洄游性的中上层头足类,是东太平洋生态系统的重要组成部分,也是我国远洋渔业重要的经济鱼种。近年来,生物学家对茎柔鱼与鸢乌贼单一物种的种群结构、年龄与生长等基础生物学等有了初步研究,但对同域近缘种之间由于进化选择的压力,所形成的行为适应策略及过程相对较少。而在自然生态系统中,群落内的多物种共存现象是必不可少且不可忽视的部分,探究热带太平洋中柔鱼类近缘种之间的种间关系,对群落构建和生物多样性维持机制等方面的进一步了解有着重要作用。生物地球化学示踪物(稳定同位素和脂肪酸)作为传统食物网研究方法的有力补充,在海洋生物摄食生态学研究中发挥着重要作用,能够更深层次地分析头足类的摄食习性和洄游等方面的重要信息。本研究选取分布于东太平洋赤道海域柔鱼科的头足类近缘种茎柔鱼和鸢乌贼为研究对象,通过其角质颚的形态参数,分析其摄食器官在茎柔鱼与鸢乌贼生长发育过程中的发育变化过程;测定茎柔鱼与鸢乌贼胴体肌肉组织的碳、氮稳定同位素比值和脂肪酸组成,比较个体及群体间稳定同位素和脂肪酸组成,进而反映其营养生态位(trophic niche)差异;探索稳定同位素测定和脂肪酸组成分析对茎柔鱼与鸢乌贼个体(群体)种间摄食关系和栖息地变化研究的可行性;利用不同年份的茎柔鱼与鸢乌贼肌肉稳定同位素比值时间序列,比较分析同一经纬度的海域范围内,在厄尔尼诺这种环境异常事件发生时茎柔鱼与鸢乌贼的摄食模式变化。具体研究结果如下:(1)角质颚是头足类具有稳定形态的硬组织结构,是头足类重要的摄食器官,其形态学特征稳定且明显。角质颚的生长贯穿个体生长整个生活史,是其生活史信息的良好载体,其生长过程能够较好的反映出头足类的发育过程。胴体软组织肌肉中存有头足类一段时间内的摄食信息,通过稳定同位素分析,能够有效的了解头足类的摄食与洄游情况。以同海域不同胴长组茎柔鱼与鸢乌贼角质颚为研究对象,通过形态分析,了解两种柔鱼类个体生长存在的差异。结果发现,主成分分析表明可以选用上头盖长(upper hood length,UHL)代表两种柔鱼类角质颚的形态特征来研究头足类的个体生长,上头盖长随个体胴长和性腺成熟度的增长而增长。并通过对软组织肌肉的稳定同位素测定,发现同域近缘种在其生长过程中,同一群体中不同大小个体营养生态位重叠较大,食物来源相近,营养级相近,种内竞争较为激烈。(2)胴体肌肉组织是头足类重要的组成部分,通过稳定同位素与脂肪酸组成分析,能够有效的了解其摄食与洄游等生存信息。以个体大小相同的茎柔鱼与鸢乌贼为研究对象,了解不同群体中相同大小个体营养生态位格局。结果发现,茎柔鱼与鸢乌贼相同大小个体间,茎柔鱼和鸢乌贼肌肉的部分必需脂肪酸含量存在差异,说明二者食物来源不同,但其碳、氮稳定同位素比值无显著差异,可能是因为相同个体大小的茎柔鱼和鸢乌贼营养级相近,且摄食空间相似。这些结果在营养生态位的分析结果中也得到了验证,稳定同位素营养生态位的重叠程度高于脂肪酸营养生态位。(3)随着全球气候变化的发展,极端气候(如厄尔尼诺)出现频率逐渐升高。海洋生物对极端气候的响应程度可能存在种间差异。为适应栖息环境的变化,同域近缘种往往形成差异化的摄食策略。以茎柔鱼与鸢乌贼为研究对象,利用碳、氮稳定同位素构建两种柔鱼类在正常气候和厄尔尼诺时期的营养生态位,结合海表面温度和叶绿素浓度等环境因子,探究极端气候对营养生态位的潜在影响及其种间差异。结果显示,两种柔鱼类的碳稳定同位素比值(δ13C)值存在显著差异,说明二者食物来源存在差异。尽管本研究中茎柔鱼个体较大,但其氮稳定同位素比值(δ15N)值显著低于鸢乌贼,表明后者营养级可能较高,或许与茎柔鱼通过捕食个体较小、营养级较低的食物以减少种间竞争有关。正常气候时期两种柔鱼类的营养生态位存在重叠(重叠面积>25.8%),而重叠程度在厄尔尼诺时期缩小且分离,说明厄尔尼诺现象很可能对两种柔鱼类的摄食和洄游产生差异化影响,并且与海表面温度升高和初级生产力改变有关。通过以上对同域共存的茎柔鱼与鸢乌贼营养生态位的实验研究,不仅在个体及群体水平加深了对大洋性头足类同域近缘种进化过程中摄食行为适应机制的理解,还为揭示大洋性头足类摄食策略对环境变动响应机制及其营养生态位动态格局提供有益参考。同时,这些研究结果可为深入研究同域分布头足类的共存机制提供一定的参考。
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