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湖泊悬浮颗粒(POM)是由数量众多、种类各异的藻类、细菌、原生动物等生命物质以及底泥悬浮物、陆源碎屑等构成的复杂混合物。它们除了为微生物提供了具有独特化学特性的微生境以外，还是大颗粒滤食者，如鱼类、浮游动物的重要食物来源，是湖泊食物网的重要环节，在生态系统中的物质循环与能量流动发挥了积极的作用。稳定同位素技术已成为研究有机物质来源与组成，生态系统食物网结构与营养关系的重要手段。本文运用稳定性碳、氮同位素技术，通过对0.7μm～500gm不同粒级POM、浮游细菌、表层沉积物(SOM)、藻类及浮游动物等稳定同位素比值的时空变化及其与环境因子的相互关系研究，探讨了影响其同位素比值变化的原因，估测了太湖外源输入对水体POM、SOM及浮游生物物质来源的贡献，并对悬浮颗粒粒径分级方法研究太湖微食物网的可行性进行了分析，为今后稳定同位素技术系统的研究食物网奠定了基础。主要研究结论如下：
1.2006年8月至2007年8月对太湖不同粒径悬浮颗粒及表层沉积物的稳定碳、氮同位素做了为期一年的研究。结果表明，不同粒径悬浮颗粒的稳定碳、氮同位素具有明显的季节变化，其变化范围分别为—37.8～—21.9‰和3.9～17.2‰，伴随着蓝藻水华发生呈现出夏高冬低的单峰曲线。各粒级POMδ13C和δ15N同水体的Chlα存在显著相关性(P＜0.05)，表明水体藻类初级生产对POM的巨大贡献。初夏，随着湖水水温的增加，太湖藻类的光合作用增强。高的CO2吸收率引起湖泊碳平衡向HCO3-偏移，蓝藻吸收了碳同位素比值较高的HCO3-再加上较低的C同位素分馏从而引起自身同位素比值的提高。同时，高的生长速度也使δ15N的同位素分馏降低，蓝藻对总溶解性无机氮(DIN)的吸收率高于固氮作用，从而引起POMδ15N的升高。在本研究中也发现，微囊藻对DIN高的利用率导致了夏季湖水DIN浓度的降低(r=-0.643，P＜0.001)。
太湖表层沉积物碳、氮稳定同位素季节变化不明显，季节变化幅度也较悬浮颗粒物小，表明沉积物组成复杂。δ13CPOM和Chlα存在显著相关性，表明湖泊藻类对其的重要贡献。表层沉积物稳定同位素比值同δ13CPOM、δ15NPOM、水体理化指标存在显著的线性关系。逐步回归分析表明，δ13CPOM对δ13Csed变化的贡献率达到48％，表明湖泊扰动强烈，其它非藻类物质是其重要组成；δ15NPOM和DIN对δ15Nsed变化的贡献率为36.9％。可见，太湖表层沉积物同位素比值是外源有机质、内源藻类和生物地球化学改造综合作用的综合表现。
2.利用稳定碳同位素质量平衡方程，对细菌的碳利用途径及悬浮颗粒的物质组成进行了初步定量估算。2006年4月份的研究表明，初夏，溶解性有机物的δ13C为-26.1‰～-26.8‰，同陆源C3植物的δ13C信号-26％0/-27‰相近，表现出流域外源的排入对湖泊碳库的影响。与从DIC到浮游藻类的分馏值—22‰计算得到的浮游藻类δ13C值相比，认为POM主要为内源藻类贡献。河口区陆源碳对细菌生物量的贡献占到61.2～69.7％，随着向湖心的推进，内源藻类的贡献逐渐增加，达到48.5～92.9％。夏季蓝藻水华暴发期间，湖心悬浮颗粒物主要为蓝藻贡献，外源碳的贡献在29.7～63.6％之间。
3.太湖由于受流域河流人为排放污染物的影响，浮游生物稳定同位素在各湖区存在差异。那么，反过来，我们就可以用稳定同位素评价由人类外源输入造成的生态系统区域差异。以太湖直湖港港口为起点，对不同粒径悬浮颗粒及浮游枝角类的碳、氮稳定同位素的区域差异进行了分析。结果表明，所采集的六种有机物δ13C不能有效区分各湖区的环境差异(P＞0.05)，而δ15N在各湖区存在显著差异(P＜0.05)。聚类分析表明，冬季河口区和梅梁湾湾心有机物质差异不显著，交汇处和湖心区差异不显著；夏季湾心、交汇处和湖心差异不显著，河口区由于受外源输入的影响，其δ15N显著低于其它湖区。同时，各有机物质δ15N同水体总磷浓度呈正相关(r=0.409，P=0.02)，同溶解性无机氮浓度(r=-0.643，P＜0.001)、铵根离子浓度(r=-0.686，P＜0.001)呈显著负相关。可见，河口区由于受外源污染物的影响，生物δ15N相对于太湖其它湖区存在显著差异，悬浮颗粒δ15N可以作为指示湖区区域差异的有效指标。
4.利用稳定碳同位素可以追踪消费者的食物来源。枝角类是非选择性的、滤食性浮游动物。在研究期间里，其δ13C变化幅度为-22.8～-33.9％0，同各粒级POMδ13C存在显著的相关性(r2=0.627，P＜0.001)。二者碳同位素比值在六月份和八月份存在相当的重叠，而在冬季重叠较小，表明浮游动物随季节变化存在食物的选择性。夏季，它可能摄食了蓝藻，硅藻或其它微型浮游藻类；冬季，随着湖泊初级生产力的降低，陆源颗粒碎屑成为各粒级POM的主要组成，它可能摄食了同化率较低的陆源碎屑从而使自身同悬浮颗粒δ13C的差距变大。
5.作为食物网的营养级关系代指标的氮稳定同位素同生物个体的大小存在一定的关系，所以，粒径分级的方法为微食物网的稳定同位素分析提供了可能。在本研究中，＞50μm的POMδ15N通常高于＜2.71μm的悬浮颗粒，并且存在着δ15N随粒级增加而增加的趋势，表明可能存在粒级为基础的摄食关系。但是δ15N随粒径的显著性检验表明，仅在夏季发现存在显著的线性相关性(P＜0.05)。这可能是由于夏季湖泊生产力高，颗粒碎屑较少，各粒级颗粒生物组成相对简单而引起的。所以，对于受外源物质影响强烈以及强扰动的太湖，以粒径分级为基础的稳定同位素分析方法研究太湖微食物网存在季节差异。