碳稳定性同位素分析食物网中能量流动.docx

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1、碳稳定性同位素分析食物网中能量流淌摘要:随着科学技术进展,稳定性同位素已经广泛应用在生态学讨论的诸多领域。在讨论食物网中能 量流淌关系时,稳定性同位素能供应更快速、客观的分析。此次试验采用碳稳定性同位素技术对受到人类 破坏或其他因素影响的选定区域分析其食物网中的能量流淌,旨在讨论该区域生物之间的能量流淌关系, 从而对该区域实行合理的保护措施。关键词:碳稳定性同位素;食物网;能量流淌;613c值Carbon Stable Isotopeanalyzes Studies Energy Flux in Food WebABSTRACT: Stable isotopehas been widely u

2、sed in various fields in ecology studieswith the development of science and technology.Stable isotope can provide rapider and more objective analysis when researching energy flux relationship in the food web. In the process of this experiment, we analyze the energy flux relationship in the food web

3、of the chosen areas that are destroyed by human beings or affected by other factors by means of carbon stable isotope technology, with the aim of researching the energy flux relationship among population in this area, consequently we can adopt reasonable protective measures in this areas.KEY WORDS:

4、Carbon stable isotope; food web; energy flux; 613C一,讨论背景随着世界人口的持续增长和人类活动范围与强度的扩展和增加,地球上的生物多样性渐 渐降低。例如,持续不断地砍伐树木已经导致世界上大量树木物种面临灭种的危急;环境污 染使得动植物的栖息地环境遭到严峻的破坏,致使物种数量锐减。在某一区域中,动植物 数量的削减还有一个很重要的缘由,即某些因素(例如栖息地削减和转变、滥捕乱猎、外来 物种的引入、污染等)导致该区域局部动植物数量的削减,而这进一步通过该区域的食物 网影响到区域中其他动植物的种类和数量,进而对整个区域各种生物体造成影响。食物网是在生态

5、系统中的生物成分之间通过能量传递关系存在着一种错综简单的普遍 联系,直接反映生态系统的结构和功能。生产者制造有机物,各级消费者消耗这些有机物, 生产者和消费者之间相互冲突,又相互依存。不管是生产者还是消费者,其中某一种群数量 突然发生变化,必定牵动整个食物网。食物网是生态系统长期进展的进化过程中形成的。人 类活动使生态系统中某一生物体种群数量遭到破坏,将使生态平衡失调,甚至是生态系统崩 溃。因此,讨论食物网中生物的能量流淌关系,对于维持生态系统的稳定、采用动物间的 相互制约来减缓人类活动对生态系统的破坏具有重要的意义。但是讨论食物网中各生物的能量流淌关系是非常简单的,由于食物网的真正结构或功能

6、 不易通过直接观看生物觅食、胃容物或粪便等的分析而打算,而且这仅能反映出短暂的养分 关系。而生物体内的稳定性同位素比值可作为一种自然的标记,用来示踪养分物质在食物 网中的流淌。因此讨论食物网中生物的能量流淌关系时选用稳定性同位素技术便可以很便利 地进行试验讨论。原子是由质子、中子和电子组成。具有相同质子数不同中子数(即不同质量数)的同一 元素的不同核素互称为同位素。同位素可以分为放射性同位素和稳定性同位素。稳定性同位 素是自然存在于生物体内的不发生或极不易发生放射性衰变的一类同位素。C元素和N元 素分别有两种中子数不同的稳定性同位素,即13c和12c以及和14%中子数多的同位素 (如13c和1

7、5N等)称为重同位素,中子数少的同位素(如12c和14N等)称为轻同位素。同位素丰度是指一种元素的不同种同位素混合后,其中某一特定同位素的原子数与该元素的 总原子数之比,它代表了元素的同位素组成。重同位素的自然丰度很低,轻同位素的自然丰 度很高,因此一般不直接测定重同位素和轻同位素各自的肯定丰度,而是测定它们的相对丰 度或同位素比率(R),以碳元素为例可表达为:13R(C)=13C/12Co为了便于比拟物质同位素组 成的微小变化,物质的同位素组成更常用稳定性同位素比值(5值)表示,公式是6R样品(0)=(R 样品-R标准)/R标准xlOOO。其中,R样品是被测样品13c样品C样品的比值,R标准

8、是标准物质13C标准/C 标准的比值。当6值大于零时,那么表示此样品的重同位素比标准物质富集重同位素,小于零 时那么表示此样品的重同位素比标准物质贫重同位素。b值与标准物质的选择有关,结果比照 时应采纳相同的标准。因此,5值能清楚地反映同位素组成的变化。在某一生态系统中,生 产者的513c相对于该生态系统中其他消费者的513c的差异,可用于追踪生态系统中的主要 物质碳源的来源和物质流淌。在讨论食物网中生物的能量流淌关系时,相对于传统的消化道内含物分析,稳定性同位 素能供应更快速、客观的分析。稳定性同位素分析为讨论食物网结构供应了一种特殊的方式, 显示出长期以及短期内生物的食性变化,建立养分流淌

9、过程以及生物在食物网及养分层的地 位。随着生物觅食习性的不同,碳稳定性同位素比值随其在养分层的位置以特定方式增加, 因此可用以分析食物的来源和组成。稳定性同位素技术早在20世纪70年月末期就被引入到 生态学领域。最初是采用植物碳稳定性同位素的差异开展了很多有关养分流淌方面的讨论; 到90年月,稳定性C和N同位素被用来分析动物的食性、养分级位置关系以及食物链结构; 本世纪初,由于科学技术的进步,在国外稳定性同位素(特殊是H同位素)被用来开展动 物迁徙习性方面的讨论。本次讨论拟采用碳稳定性同位素技术对某区域食物网中生物的能量流淌关系进行试验 讨论,旨在分析生物之间的相互作用,明确该区域中食物网中生

10、物的能量流淌关系,了解某 些动植物种群数量的削减或增加对该区域中其他动植物的影响,从而提出科学合理的解决方 案,最终削减人类活动等因素对该区域生态系统的干扰,使该区域的生态问题得以有针对性 地解决。二.器材和试剂试验器材:解剖针、解剖镶、解剖剪、恒温干燥箱、研钵、研磨杵、100目筛、Finnigan MAT DELTAPLU SXL同位素养谱仪、元素分析仪、比集运量质谱仪(Finnegan Mat,Bermen,Germany)试验试剂:标本固定液等三.讨论技术路线1 .选定讨论区域选定此次试验讨论的区域。在该区域中,人类的活动导致某些动植物的种群数量发生变 化,影响了该区域的生物多样性。但是

11、目前对该区域中食物网各生物的能量流淌关系尚不明 确,无法提出科学合理的解决对策,因此需要通过此次试验加以明确。2 .测定生物群落中碳稳定性同位素比值(限3(:)选取选定区域中待讨论的动植物样品,测定碳稳定性同位素比值(513C)。详细测定步 骤可以参考以下试验步骤,不过详细试验步骤依照实际状况而定。参考试验步骤:选取选定区域中主要植物及局部动物的样品,鸟类以胸肌作样品,哺乳 类以后退肌肉作样品,昆虫及两栖类那么取全部作样品。全部样品经恒温干燥箱6080。烘 干至恒重,充分研磨,过100目筛备用。以Finnigan MAT DELTAPLU SXL同位素养谱仪和元素 分析仪进行测定,二者的操作界

12、面为ConF IIL制备条件:氧化炉温度为900C,还原炉温 度为680,柱温为40o产生的C02在真空管中经纯化注入比集运量质谱仪(Finnegan Mat,Bermen,Germany)进行测定。测定之后要计算碳稳定性同位素比值(b】3c值),计算公式为5R样品()=(R样品一R标准)/R 标准X1000。在这个公式中,5R样品为被测材料的碳稳定性同位素比值;R样品为被测样品13c样品 /C样品的比值,R标准是标准物质13c标准/女标准的比值。当C值大于零时,那么表示此样品的重 同位素比标准物质富集重同位素,小于零时那么表示此样品的重同位素比标准物质贫重同位素。 6值与标准物的选择有关,结

13、果比照时应采纳相同的标准。3 .获得碳同位素富集因子由该区域中某些的植食性动物的肌肉或植物的叶片以及植食性动物的胃容物二者 的碳稳定性同位素比值差异平均后得到碳同位素富集因子。例如,计算得到的肌肉或叶片碳 稳定性同位素(613C)平均数是(-25.190.37)%。,胃容物碳稳定性同位素(613C)平均数是 (-26.240.30)%o,二者相减得到碳同位素富集因子是(1.050.45)%。DeNiro M J&Epstein S (1978 , 1981)报道的植食性动物与其食物间的碳同位素富集因子为1%。2%。,这个可以 作为一个参考标准。4 .食物链养分关系分析食物链养分关系分析的时候主

14、要依靠于碳稳定性同位素分析,并且辅以胃容物分析,即 通过胃容物获得局部食物信息,并比拟两种可能存在取食与被取食的生物间的碳同位素差异, 与养分级间的碳同位素富集因子(例如1.05%。0.45%。)相比拟。假如二者在碳同位素富集 因子范围内波动,那么可认定二者之间存在取食与被取食的养分关系;相反,假设二者差异不在 此范围之内或差异较大,那么可认定二者之间不存在(或存在微弱的)取食与被取食的养分关 系。5 .食物链长度计算食物链的长度按下述公式计算:FCL= (3C顶极物种-93c初级生产者)/本次试验测定的碳同位 素富集因子。在此式中,FCL是指待计算的食物链的长度,613c顶极物种为顶级物种的

15、碳稳定性 同位素比值,513c初级生产者为初级生产者的碳稳定性同位素比值,最终与本次试验测定的碳同 位素富集因子相除便可得到食物链的长度。四.讨论进度支配此次试验的进行时间主要取决于选取选定区域中待讨论的动植物样品的时间,由于该试 验步骤需要充分考虑讨论区域中动植物的生活规律,从而依据动植物的生活规律可以顺当高 效地选取到待讨论的样品。其他试验步骤可以在试验室完成,对自然环境的要求较低,因此 试验时间比拟敏捷。五.讨论本钱预算此次试验的讨论本钱主要来自试验仪器的购买,相对昂贵的试验仪器包括恒温干燥箱、 同位素养谱仪、元素分析仪、比集运量质谱仪。此外讨论本钱还包括科研工作人员在选定的 讨论区域和

16、试验室两地来回的交通费用和在讨论区域选取样品期间科研工作人员户外餐饮 住宿等的费用。六.可行性分析生物多样性(biodiversity)是指生命有机体的种类和变异性及其与环境形成的生态复合 体以及与此相关的各种生态过程的总和,包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及 它们与其生存环境形成的简单的生态系统和自然景观。生物多样性通常被认为有三个层次, 即:遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。其中,物种多样性是生物多样性在物种上 的表现形式,反映了地球上生物有机体的简单性,是生物多样性讨论的核心内容。种群(population)是指在特定时间内,分布在同一区域的同种生物个体的集合。种群 具有

17、共同的基因库,种群内部个体之间能够进行自然交配并繁衍后代,因此,种群是种族生 存的前提,是物种详细的存在单位、繁殖单位和进化单位。生态系统中有很多食物链,各种食物链并不是孤立的,它们往往纵横交织,紧密结合在 一起,形成简单的多方向的网状结构。这种多个食物链交织在一起、相互联系而成的网叫做 食物网(foodweb)。生态系统越稳定,生物种类越丰富,食物网也越简单。生物体的碳稳定性同位素被广泛应用于食物网的食物组成讨论中。将同位素应用于食物 网讨论基于如下假设:(1)物质来源的同位素差异大;(2)养分级之间513c差异很小,在1%0 之内。讨论通常认为,同一个生态系统中动物的513c值通常高于其食

18、物,并有沿着食物链 递增的趋势,这是由于动物在摄食时优先汲取J。同时消耗12。或二者同时发生。在不同 的生态系统中,由于初级生产者对生态系统物质来源的贡献具有空间异质性,同时受到不同 生物对物质来源的可得性和易消化程度的影响,基于食物网中各碳源613c值的差异性以及 食物的同位素值在向高养分级传递的变化规律叫可以采用稳定同位素对这些初级生产者进 行追溯,从而对有机物的来源进行指示划。明显,食物的同位素值打算动物的同位素值。 同时、食物的养分价值、充分程度、动物的生理状况、发育阶段和年龄等均影响动物的同位 素值。动物的同位素值随食物的同位素值变化而变化。其变化速度与动物的生长速度直接相 关网】2

19、。因此,生长快的动物,其同位素值反映近期的食物来源;生长缓慢的动物,其同 位素值那么反映的是比拟长期的食物来源。同位素法在食物网中的应用反映了较长时间范围内 捕食者对所摄取食物的代谢汲取。其局限性在于,简单的食物网中不同来源的物质同位素在 肯定程度上会重合;同时,因新陈代谢引起的同位素分储在不同物种间表现出肯定差异。甚 至即使是同一物种在不同生活阶段也会存在差异1%这将会给采用同位素表征食物关系带 来困难。七.讨论预期成果此次试验的试验目的是讨论某一受到人类破坏或其他因素干扰的区域的食物网中生物 能量流淌关系,从而可以明确在该区域内生物之间的能量流淌关系。这样该区域中某些生物 的种群数量发生变

20、化时,可以采用食物网较精确地推断其他生物的种群数量变化,以便人为地实行一些适度的举措以维持该区域生态系统的稳定性。这样做表达了人与自然可持 续进展的思想,有利于实现人与自然的和谐相处。八.主要参考文献1杨持.生态学概论M.北京:高等教育出版社,2022.4李振基,陈小麟,郑海雷.生态学(第四版)M.北京:科学出版社,2022.83百度百科.食物网.易现峰,张晓爱,李来兴,李明财,赵亮.高寒草甸生态系统食物链结构分析一一来 自碳稳定性同位素的证据J .动物学讨论.2003,Feb.25(l):l-6.杨卫君.土壤微生物及小型动物与有机物料分解的关系D.杨凌:西北农林科技高校, 20226 DeN

21、iro M J, Epstein S. 1978.Influence of diet on the distribution of carbon isot opes in animals J. Geochim. Cosmochim. Acta,42: 495-506.7 DeNiro M J, Epstein S. 1981.Influence of diet on the distribution ofisot opes in animals J. Geochim. Cosmochim. Acta, 45:341-351.8 Gu B, Schelske C L, and Hoyer M V

22、. 1996. Stable isotopes of carbon and nitrogen as indicators of diet and trophic structure of the fish community in a shallow hypereutrophic lake. Journal of Fish Biology, 49(6): 1233-1243.9 Pitt K A, Connolly R M, and Meziane T. 2022. Stable isotope and fatty acid tracers in energy and nutrient stu

23、dies of jellyfish: a review. In: Jellyfish Blooms: Causes, Consequences, and Recent Advances, edited by K. Pitt and J. Purcells, Springer Netherlands, p 119-132.10 Sugisaki H, and Tsuda A. 1995. Nitrogen and carbon stable isotopic ecology in the ocean: The transportation of organic materials through

24、 the food web. Biogeochemical Processes and Ocean Flux in the Western Pacific307-317.11 Ayliffe L K, Cerling T E, Robinson West A G, Sponheimer M, Passey B H, Hammer J, Roeder B, Dearing M D, and Ehleringer J R. 2004. Turnover of carbon isotopes in tail hair and breath CO2of horses fed an isotopical

25、ly varied diet. Oecologia, 139(1): 11-22.12Hobson K A, and Clark R G. 1992. Assessing avian diets using stable isotopes I: Turnover of 13C in tissues.130verman N C, and Parrish D L. 2001. Stable isotope composition of walleye: 15N accumulation with age and area-specific differences in 613C. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 58(6): 1253-1260.

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