食物C:P比值和升温共同作用对大型溞生活史和种群增长的影响

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自然生态系统中消费者的生长与繁殖等重要特征通常受到食物质量(如食物的化学计量比,等)的调控,进而影响其种群动态及重要的生态功能。温度在决定消费者的生长、代谢等方面也存在至关重要的作用。在全球变暖的背景下,消费者对于不同化学计量比的食物资源会产生怎样的响应尚缺乏足够的认识。本研究以大型溞(Daphnia magna)为试验对象,在25℃和29℃条件下投喂不同C:P比值的食物资源,通过测定大型溞的生活史特征、种群增长率、摄食率及其体内元素含量的变化,阐明食物化学计量比和温度升高相互作用对大型溞生活史特征及种群增长的影响。同时结合模拟野外实验,对上述室内控制实验的研究结果进行验证。本研究得到的主要结果如下:(1)食物C:P比值和温度对大型溞的生长、繁殖及种群增长均有较强的影响,且这两个因素之间也存在显著的交互作用(df=9,P<0.01)。其中,食物C:P比值对大型溞的生长、繁殖以及种群增长率均有显著性影响,且高C:P比的食物对它们产生的负面效应更明显;温度的升高不利于大型溞的生长、繁殖和种群增长,研究观察到29℃时,高C:P比值食物组(868)的母体大型溞在第16天全部死亡。受温度升高的影响,食物C:P比值对大型溞生长、繁殖及种群增长的负面效应会加强,表明在高温条件下,大型溞的生长、繁殖及种群增长受食物P限制的影响更加显著;(2)大型溞的摄食率会受到食物C:P比值和温度的影响,同时这两个因素也对摄食率具有明显的交互作用(df=9,P<0.01)。摄食率会随食物C:P比值的升高而显著降低(df=4,P<0.01),同时也随温度的升高而显著下降(df=1,P<0.01)。在25℃时,高C:P比食物条件下的摄食率较低C:P比食物条件的下降了44.3%,而升温使得该摄食率的下降比率增加至64.0%,表明升温后食物P限制对大型溞摄食率产生的限制效应更加显著;(3)食物C:P比值和温度对大型溞体内的C、P含量具有明显影响。在29℃实验组中,大型溞的C、P含量随食物C:P比值的降低呈现出更明显的下降趋势,表明大型溞的C、P含量对食物C:P比值的响应受温度的影响(C含量:df=9,P<0.01;P含量:df=9,P<0.05)。大型溞体内N、P含量受到食物C:P比值的显著影响,其中P含量随食物C:P比的升高而显著降低(df=4,P<0.01);温度对大型溞体内C、N、P元素含量均无明显的影响,但大型溞的C、P含量在25℃实验组高于29℃实验组,高温可能加速了大型溞的呼吸和代谢,不利于体内C、P的富集。虽然大型溞体内元素含量均有波动,但各组大型溞的稳态系数值均显示其机体一直处于相对稳定状态;(4)模拟野外实验的结果表明,食物C:P比值和温度对大型溞的首次怀卵体长、首次怀卵时间、每窝产仔数、存活率、种群增长、摄食率均具有显著的交互作用,说明大型溞的生活史特征、种群增长和摄食率受到食物化学计量比和温度的共同调控,且升温后食物P限制对上述生理指标的限制影响更强烈。相反,食物C:P比值和温度对大型溞体内元素含量无显著性影响,但温度升高会导致大型溞体内P含量明显降低(df=1,P<0.05)。综上所述,本研究发现了温度可以改变大型溞对食物化学计量比的响应,温度升高会增加大型溞生活史特征及种群增长受食物P限制的风险。研究结果将有利于深入理解未来变暖情景下消费者对食物资源质量变化的响应及其机制。
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