湖泊浮游动物脂肪酸与碳稳定同位素对营养水平的响应

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随着城市化发展进程,氮、磷等营养盐大量进入湖泊,造成水体富营养化,进而影响浮游动物的碳源。目前关于不同营养水平湖库中浮游动物的碳源组成及其与水环境因子的关系研究较少,而浮游动物作为湖泊食物网关键环节,其碳源组成与营养水平的关系值得深入研究。本研究结合脂肪酸与碳稳定同位素技术,分析了不同营养水平湖库中浮游动物的碳源组成特征。研究结果有助于加强对湖泊食物网与碳循环的认识和理解。主要研究结果如下:(1)对南京市及周边21个湖库调查分析,结果表明中营养湖库中浮游动物多不饱和脂肪酸(PUFA)浓度低于富营养湖库,而细菌特征脂肪酸(∑C15:0+C17:0)含量高于富营养湖库;浮游动物体内主要源于藻类的必需脂肪酸比值(EFA/C16:0)与细菌源脂肪酸比值((∑C15:0+C17:0)/C16:0)均大于其它湖库。随着湖库营养水平升高,浮游动物饱和脂肪酸(SFA)含量逐渐增多,且必需脂肪酸(EFA)浓度较高,表明富营养水体中浮游动物碳源以藻类为主,外源碳对浮游动物的碳源贡献较小。在营养水平相对较低的湖库中,浮游动物则利用了较多的藻类与外源碳。外源碳主要通过细菌转化后经微食物网被浮游动物同化。(2)不同营养水平湖库中的浮游动物碳稳定同位素(δ13C)值不同,中营养水平中浮游动物摄食了较多细菌(外源碳),其次为藻类,随着营养水平的增加,浮游动物摄食细菌碳源、藻类碳源减少,陆源碳增加。中营养湖库颗粒有机物(POM)脂肪酸的碳同位素平均值(-31.21‰)低于富营养湖库的碳同位素平均值,其中轻富营养湖库δ13C均值-29.23‰、中富营养湖库δ13C均值-29.30‰、重富营养湖库δ13C均值-29.53‰。浮游动物特征脂肪酸C18:1ω9c与细菌特征脂肪酸C15:0的δ13C值差值分别为:中营养1.95‰、轻富营养5.36‰、中富营养6.79‰、重富营养7.58‰,与藻类特征脂肪酸C16:1的δ13C差值分别为:中营养4.10‰、轻富营养6.35‰、中富营养8.94‰、重富营养9.40‰。浮游动物体内δ13C值与其摄食的POM的δ13C值有相关关系,当POM的δ13C值较低时,浮游动物C18:1ω9c的δ13C值随之降低。(3)对南京市玄武湖生态修复区与未修复区进行采样分析,共鉴定出浮游植物8门85种,以绿藻门、硅藻门为主;浮游动物3门48种。修复区浮游植物的丰度和生物量低于荷花区,最高值现于未修复区;丰度的季节变化为夏季>秋季>春季>冬季。而生物量季节变化为秋季>夏季>春季>冬季。浮游动物的平均丰度和生物量区域排序为未修复区>荷花区>修复区,丰度的季节变化为夏季>秋季>春季>冬季,而生物量的季节变化与浮游植物生物量季节变化一致。(4)脂肪酸与δ13C结果表明春季玄武湖修复区的浮游动物摄食藻类较多,荷花区的浮游动物摄食细菌较多,未修复区的浮游动物摄食陆源碳较多。夏季期间,未修复区浮游动物摄食藻类较多,修复区浮游动物摄食细菌与陆源碳较多,荷花区与修复区浮游动物对藻类的摄食率接近。秋季期间,荷花区浮游动物对藻类、细菌、陆源碳的摄食率均高于修复区与未修复区。冬季期间,修复区浮游动物摄食藻类最多,未修复区与修复区浮游动物摄食细菌的规律一致,未修复区浮游动物摄食陆源碳最多。浮游动物对细菌碳源、陆源碳的同化指标与硝酸盐氮(NO3-N)、透明度(SD)、DO、电导率(Con)、TN、p H、铵盐态氮(NH4-N)呈正相关关系,与叶绿素a(Chl.a)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO4-P)、Tep、溶解性有机碳(DOC)、水深(Dep)呈负相关关系;对浮游植物的同化指标与DO、Chl.a、TP、Dep、DOC呈正相关关系,与SD、Tep、NO3-N、Con、TN、p H、NH4-N、PO4-P呈负相关关系。
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