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中国近海三种致灾水母的食性及营养关系研究

文献类型:学位论文

作者王朋鹏
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院海洋研究所
导师孙松,张芳
关键词水母暴发,摄食选择性,摄食率,胃含物分析,稳定同位素分析,摄食压力
学位名称理学博士
英文摘要

在人类活动及全球变化的影响下,海洋生态系统的结构与功能发生了很大转变,水母作为胶质类浮游动物的重要代表,在全球很多海洋生态系统中数量急剧增多,我国近海水域同样出现水母种群暴发现象。水母暴发的原因及暴发后对海洋生态系统产生的影响已成为国际浮游生态学研究的热点之一。我国近海以海月水母、白色霞水母、沙海蜇暴发范围最广、致灾最为严重。水母暴发的危害之一就是对海洋食物网产生的重要影响,然而,我国对于这三种水母食性的定量研究,以及三者与其他浮游动物及鱼类营养关系的研究基础相对较弱。本文以中国近海三种大型致灾水母为研究对象,对此开展定量化的食性研究,分析三者对不同浮游动物及鱼类的摄食选择与营养关系,有助于我们了解三种水母在中国近海海洋食物网中的营养地位与营养策略。此外,我国学者已经开始关注水母暴发对浮游动物种群及鱼类产生的影响,但这需要定量化的食性与摄食率等营养生态学参数作为基础,本研究为合理分析水母与其他浮游动物及鱼类之间的营养关系,准确评估三种大型水母暴发对海洋食物网的影响提供了重要参数与理论支撑。

本研究以海月水母、白色霞水母、沙海蜇为研究对象,分别选取胶州湾、长江口附近海域、黄东海交界海域作为重点研究区域,通过室内实验(清除率实验)、野外调查(胃含物分析)、稳定同位素分析的手段,开展三种水母的食性研究,测定三者的摄食率,分析三种水母对不同饵料生物的摄食选择性与营养关系;基于所得参量,结合野外调查的水母数量、伞径大小、浮游动物丰度信息、以及环境条件等,定量评估水母暴发对中国近海海洋食物网所产生的影响。本研究主要得出以下结论:

1. 室内清除率实验结果表明:海月水母、霞水母水母体对仔稚鱼及胶质类水螅水母具有较高的摄食选择性,对于桡足类、毛颚类选择性较低;此外,霞水母表现出对海月水母的贪婪性摄食;沙海蜇同样表现出对仔稚鱼具有较高的摄食选择性,然而不能捕食胶质类水螅水母,这表明根口目沙海蜇与旗口目海月水母、霞水母的摄食特性有很大不同。水母体大小对清除率具有显著影响,三者均表现出清除率随伞径圆盘面积增加而呈现线性增加趋势。

2. 海月水母水螅体胃含物解剖结果表明,水螅体食性广泛,主要由浮游动物碎屑、小型桡足类(平均前体长485 μm)、桡足类幼体及纤毛虫等组成;小型桡足类是胶州湾海月水母水螅体主要的能量来源(碳贡献比例:60.61% ± 18.05%)。水螅体摄食率具有很大的季节波动(0.04-0.372 μg C μg C-1 d-1)。水螅体广布于沿岸生态系统,其数量急剧增多会对浮游-底栖生物耦合产生重要影响。

3. 利用同位素方法对长江口附近海域白色霞水母的食性及与其他生物之间的营养关系研究发现,随霞水母伞径增加,其同位素δ13C~1.93‰)与δ15N~2.23‰)值呈线性增加MixSIAR模型表明,霞水母在生长过程中发生了明显的食性组成上的改变,以悬浮物(seston)为主转移到以浮游动物为主;桡足类是霞水母生长发育过程中重要的能量供给者,食性占比较为稳定(31.03%–38.63%)。胶质类生物是霞水母食性中不可或缺的一部分,随霞水母伞径增加,胶质类生物在其食性中的占比由15.74%增加到35.18%,这表明个体较大的霞水母需要消耗更多的胶质类生物;沙海蜇在霞水母食性中的占比最高可达9.43%,表明霞水母对沙海蜇存在较强的同质捕食现象。

4. 20095-8月份胶州湾海月水母种群研究表明,海月水母暴发对浮游动物种群会产生重要影响,且具有一定的季节波动;其中6-7月海月水母对湾内水体的清除次数可达0.3倍以上,桡足类在湾内平均滞留时间不足6天,最小只有2天左右,对浮游动物产生巨大的摄食压力;而其他月份影响较小。胶州湾浮游动物数量的年际变化进行对比发现,海月水母暴发年(2009)湾内浮游动物数量较未暴发年(20082010)显著下降。海月水母大量出现对胶州湾浮游动物产生很大的摄食压力,会对湾内浮游动物种群产生很强的调控作用。

5. 20195月份在黄海南部、东海北部海域采集的沙海蜇样品,利用胃含物解剖的方法进行食性分析发现,沙海蜇食物类型主要包含小型桡足类(体长< 1000 μm、大型桡足类(体长> 1000 μm)、桡足类幼体及磷虾类四种;其中小型桡足类(66.1%)与桡足类幼体(32.6%)占据了沙海蜇食物的绝大部分,磷虾数量极少;据此推测,小型桡足类及桡足类幼体应为沙海蜇的主要食物来源。同时本研究评估了该区域沙海蜇的摄食率以及对桡足类的摄食压力,结果表明,20195月份在研究海域单位水体沙海蜇的摄食率9.3-93.3 g C km-2 d-1之间;沙海蜇对调查站位的大型桡足类、小型桡足类及桡足类幼体的平均摄食压力最大分别为0.012%0.102%0.081%;据此,本研究认为20195月份沙海蜇对黄海南部及东海北部海域桡足类的摄食并不会造成其数量的下降,这主要是由于5月份沙海蜇在该海域处于发生初期,丰度较低、伞径较小,对浮游动物种群产生较低的摄食压力。

6. 三种水母形态结构上的差异决定了捕食机制的不同。海月水母主要通过调整伞径收缩频率来适应不同的饵料环境;而霞水母具有长而密集的触手丝,成为其捕食的有利武器,它主要依靠调整触手丝的伸缩来适应不同的饵料环境,饵料生物对于霞水母伞径收缩频率却没有刺激作用。沙海蜇发育过程中中央口腕愈合,肩板及口腕末端的细小通路成为食物的主要通路;另外,在其伞径下方同样有辐射状食物通路,最终与沙海蜇胃部相通;因此,饵料生物的宽度决定了是否能够被成功捕食;本研究认为,位于沙海蜇肩板及口腕处的食物通路应在2 mm以上。

语种中文
源URL[http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/164705]  
专题海洋研究所_海洋生态与环境科学重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
王朋鹏. 中国近海三种致灾水母的食性及营养关系研究[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2020.

入库方式: OAI收割

来源:海洋研究所

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