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本文以太湖梅梁湾和贡湖湾两个营养状态不同的湖湾为研究地点,开展了日本沼虾(Macrobrachium nipponense)和秀丽白虾(Exopalaemon modestus)种群生长、繁殖生物学、食性、摄食节律、密度分布等生态学研究,运用稳定性碳、氮同位素技术进行了水生高等植物、蚌类、虾类、鱼类等主要生物类群的稳定性碳、氮同位素的时空变化、食物碳源、水体有机污染指示作用等研究,并构建和分析了贡湖湾食物网。主要研究结果和结论如下:
1.水质分析结果表明,梅梁湾营养指标水平均显著高于贡湖湾。梅梁湾和贡湖湾浮游甲壳动物种类数均为19种,浮游甲壳动物数量的季节变化趋势相似,数量最高出现在秋季,最低出现在冬季。梅梁湾象鼻溞为绝对优势种,全年平均象鼻溞数量占枝角类总数量的70.24％。贡湖湾象鼻溞为优势种,全年平均象鼻溞数量占枝角类总数量的57.21％。桡足类中无节幼体数量所占比例最大,梅梁湾、贡湖湾无节幼体年平均数量分别占桡足类总数量的65.39％和65.50％。
2.运用蹦网研究了贡湖虾类时空分布。共采集到虾类5种,分别是秀丽白虾(Exopalaemon modestus Heller)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)、锯齿米虾(Macrobrachium inflatum Liang et Yan)、细足米虾(Palaemonetes sinensisSolaud)、细螯沼虾(Macrobrachium superbum Heller)；在分类地位上,属于2科3属。其中,秀丽白虾的数量占总数量63.79％、细足米虾占13.93％,锯齿米虾占12.69％,日本沼虾占9.46％,细螯沼虾占0.11％。虾类密度分布随生境类型和季节不同而有差异,不同生境中虾类密度分布由大到小顺序是:微齿眼子菜区、混合植被区、马来眼子菜区、沿岸少草区及裸地区。季节分布中,虾类密度和生物量分布最大的均为夏季。
3.繁殖生物学研究结果表明,采样期间梅梁湾日本沼虾月性比变化于0.61～1.77之间,总平均性比为1.03；贡湖湾日本沼虾月性比变化于0.55～1.65之间,总平均性比为0.99。梅梁湾与贡湖湾日本沼虾产卵繁殖期为4月中下旬至10月上旬。抱卵率出现6月和8月两个高峰,前者高于后者。绝对抱卵量与体重呈直线相关,与体长呈指数关系。8月份越年虾绝对繁殖力显著大于当年虾,但相对繁殖力没有明显差异。
4.采样期间梅梁湾和贡湖湾秀丽白虾性比分别变动在0.76～2.76,0.73～3.47,年平均性比分别为1.38和1.41,雌虾多于雄虾(p<0.01)。梅梁湾抱卵秀丽白虾生物学最小型体长为26.7mm、体重为0.23g,抱卵量22粒；贡湖秀丽白虾生物学最小型体长22.1mm、体重0.13g,抱卵量10粒。梅梁湾、贡湖湾秀丽白虾绝对繁殖力与体长、体重之间基本上都有正相关关系。发现此次的结果比1980年太湖秀丽白虾的抱卵量小,大规格虾数量较少,抱卵虾整体偏小,可能与太湖污染加剧及捕捞强度过大有关。
5.经胃含物显微观察,太湖梅梁湾、贡湖湾日本沼虾与秀丽白虾主要食物种类由有机碎屑、水生植物、枝角类、轮虫、桡足类、浮游植物、底栖动物、鱼类、原生动物等组成。出现频率较高的主要是有机碎屑、水生植物、枝角类、浮游植物、轮虫等。食物出现频率的高低存在时空差异,与水体中食物的丰富度有关。梅梁湾两种虾营养位重叠指数较高,两个湖区之间日本沼虾与秀丽白虾营养位重叠指数较低,说明两个湖区同种虾之间食物相似程度不高,与两个湖区的食物基础不同有关。通过计算饱满度的方法研究梅梁湾日本沼虾和秀丽白虾摄食节律,结果表明这两种虾表现出明显的昼夜摄食节律和季节性。黄昏前后为主要的昼夜摄食高峰,季节性摄食强度夏季最大。日本沼虾和秀丽白虾δ13C值表现出空间差异,同位素混合模型分析表明,日本沼虾比秀丽白虾更偏向于底栖食物性,沿岸带的虾类比敞水区更偏向于底栖食性。
6.水生植物稳定性碳氮同位素值因季节、空间和种类而发生变化。梅梁湾水生植物的δ15N明显高于贡湖湾,反映了梅梁湾较贡湖湾有较高的营养水平；δ13C值则是贡湖湾沉水植物显著高于梅梁湾,其他没有显著差异。从种类特征来看,浮叶植物与挺水植物δ13C偏低,而沉水植物的δ13C值较高,与它们所处的环境因素与碳来源有关。
7.测定了日本沼虾和秀丽白虾δ13C、δ15N值的时空变化特征,梅梁湾两种虾类的δ13C、δ15N值有明显的时间变化特征,而贡湖湾两种虾δ13C、δ15N值的季节变化特征不明显。梅梁湾日本沼虾与秀丽白虾稳定性同位素值的季节变化与水质的季节变化密切相关。比较梅梁湾与贡湖湾两个湖区的结果可以看出,梅梁湾日本沼虾δ15N平均值显著高于贡湖湾日本沼虾δ15N平均值,δ13C值则明显小于贡湖湾日本沼虾δ13C平均值,说明梅梁湾营养水平比贡湖湾高,贡湖湾日本沼虾、秀丽白虾食物来源受水生植物影响较梅梁湾大。
8.测定了5种蚌类δ13C、δ15N值的时空变化特征显示,春季和夏季之间的差异部分由于食物δ15N值的不同,如浮游植物和悬浮颗粒物。不同采样点δ15N值空间上的差异可以反映出排入水生态系统中污染物的量。混合模型计算结果表明,贡湖湾浮游食物碳源对所有蚌的贡献率大于98.0％,梅梁湾浮游食物碳源对背角无齿蚌(A.woodiana woodiana)和褶纹冠蚌(Cristaria plicata)的贡献率为100％,对三角帆蚌(H.cumingii)、扭蚌(A.lanceolata)和猪耳丽蚌(Lamprotula rochechouarti)贡献率分别为62.8％,31.1％和1.8％。
9.从黄颡鱼δ13C和δ15N组成可以看出不同体长的黄颡鱼之间δ13C和δ15N存在差异,说明在相当长的一段时间内存在的食物来源完全不同。δ15N与体长、体重呈正相关,δ13C平均值与体长、体重呈负相关,说明黄颡鱼随着个体增大营养级越高,而食物来源越趋于底栖食性。黄颡鱼δ13C值分别与日本沼虾δ13C值和秀丽白虾δ13C值呈相关,说明黄颡鱼δ13C值与日本沼虾和秀丽白虾密切相关。
10.本研究结果显示在浅水富营养化湖泊食物网结构和营养级关系变化复杂,受到诸如物质来源变化以及生物食物来源的变化等多种因素的影响。大多数消费者食性复杂,限制了营养级的评价,但是证明了杂食性生物普遍存在水生生态系统。尽管主要碳源的时空变化,以及生物间同位素的相互重叠限制了应用稳定性同位素评价不同碳源对食物网中不同生物的贡献,但是δ13C结果表明,太湖食物网中绝大多数生物的主要碳源以湖泊内的浮游植物、底栖藻类以及沉水植物为主,陆源的碳源对食物网的贡献相对较小。