不同生境紅樹林青蟹的穩定同位素組成及其產地溯源意義

郭婕敏，林光輝

（1.清華大學深圳研究生院 海洋科學與技術學部，深圳518055；2.廈門大學 濱海濕地生態系統教育部重點實驗室 環境與生態學院，廈門361005；3.清華大學 地球系統科學研究中心，北京100084）

隨著全球人口消費水平的增長，對海產品的消費也不斷增加［1］，但傳統的漁業捕獲量已超過了可持續發展的規模［2］。與此同時，海產品人工養殖產量不斷增加，已約占全球海產品總量的30%［3］。養殖水產品與野生種相比，養殖種在口感、品質和營養價值等方面與野生種有所不同。同時，在養殖過程中，各類有毒有害消毒劑和抗生素等藥物的使用，使養殖水產品的品質和信譽受損。因而在市場銷量和價格上都不及野生種，歐盟于2012年發布規定，所有的海產品必須標有來源信息，包括產地和生產方式（野生或人工養殖）［4］。

擬穴青蟹（scyll a parama mosain）是紅樹林生態系統中重要經濟種，在福建和廣東等省有已有大面積養殖。青蟹具有肉質含量高、味道鮮美、營養豐富、養殖效益好等特點，頗受國內外養殖者和消費者的青睞，為我國的重要海洋經濟養殖蟹類之一。野生和人工養殖的青蟹在外觀上很難辨別，目前還沒有快速、準確的方法可以區分，市場上經常出現人工養殖的擬穴青蟹被冠名“原生態青蟹”或“野生青蟹”出售，損害了消費者的利益。穩定同位素檢測技術結合礦質元素分析，是食品產地溯源的有效方法之一。動物組織的同位素組成受氣候、生活環境、代謝類型和食物來源等因素的影響，不同種類及不同地域來源的動物組織同位素組成存在差異，利用這種差異可以區分不同種類的產品及其可能的來源地區［5］。本實驗以福建云霄紅樹林不同生境擬穴青蟹為研究對象，比較了野生與人工養殖、不同組織、不同生長階段以及不同季節擬穴青蟹的碳、氮穩定同位素組成，探討控制擬穴青蟹組織同位素組成的可能因素，建立擬穴青蟹穩定同位素特征與產地環境因子的內在聯系，為開展擬穴青蟹的產地溯源和產品鑒定提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

擬穴青蟹的樣品分別于2009年10月、2010年4月、2010年11月取自漳江口紅樹林自然保護區紅樹林、保護區周邊的擬穴青蟹養殖塘、云霄縣南市青蟹銷售商，樣品的具體信息列于表1。

表1 采集的擬穴青蟹樣品信息Table 1Sample infor mation f or S.par amamosain used in this study

1.2 樣品處理與穩定同位素測定

對于肌肉樣品，取其螯部肌肉，用蒸餾水沖洗，冷凍干燥36 h，研磨過60目篩，冷藏保存。對于鰓處理方法與肌肉相同，而蟹類肝臟不易和胰臟分離，因而取肝胰臟組織，用蒸餾水沖洗，冷凍干燥72 h，因其脂肪含量高，凍干之后呈半固體狀，研磨混勻，取小部分于1 mL塑料離心管中，密封待測。

樣品的穩定同位素比值在中國林科院穩定同位素比率質譜儀實驗室測定。穩定碳、氮同位

式中，X 為樣品13C或15N。R 為13C／12C或15N／14N。δ13C是相對于PDB（Pee Dee Belenite）標準，而δ15N是相對于大氣中的氮氣。分析精度：δ13C為0.1‰，δ15N 為0.2‰。

2 結果與討論

2.1 擬穴青蟹不同器官的δ13 C和δ15 N比較

擬穴青蟹腮、肝胰臟和肌肉組織δ13C和δ15N的比較結果示于圖1。由圖1可見，δ13C在不同組織間具有顯著差異，肝胰臟的δ13C比肌肉和腮低，主要由脂肪含量高造成［6－7］。另外，擬穴青蟹腮組織的δ13C顯著高于肝胰組織的δ13C，但顯著低于肌肉組織δ13C。動物組織的碳、氮同位素組成，還與組織物質代謝的周轉速率有關［8］。周轉速率慢的組織，反映較長一段時間動物的攝食歷史，而代謝速率快的組織，反映動物短期內的食物組成。海洋無脊椎動物體中，腮的代謝活動較為活躍，腮組織的碳同位素組成可以反映出這種短時間（幾小時到1天）改變。而肌肉組織則需要較長時間（幾周到1個月）食物的同化不宜指示出較短時間內的食物改變［9］。與碳同位素不同，沒有觀測到組織間氮同位素比值的差異，因為動物體組織的δ15N主要反映所處的營養級，所以相同生境或養殖方式下同一動物不同器官間δ15N組成不會存在顯著差異。

2.2 不同生長階段擬穴青蟹的δ13 C和δ15 N比較

不同生長階段擬穴青蟹肌肉組織δ13C和δ15N的比較結果示于圖2。個體大小反映了個體的生長階段。人工養殖所用擬穴青蟹幼苗采自紅樹林灘涂，甲殼寬約1.5 c m，重量約2 g。野生和人工養殖的成年個體處于同一個發育階段，個體大小類似但均有較大的差異，甲殼寬約為5～8 c m、重量50～100 g。由圖2分析表明，擬穴青蟹個體生長的4個不同階段δ13C沒有顯著性差異（P＞0.05），均在－15‰左右；δ15N也沒有顯著差異（P＞0.05），約為15‰。有些動物在生長發育過程中，隨著個體的增大可能會發生食性和棲息地的改變，如從底棲轉變浮游或從河口轉移到近海。伴隨著這些變化，動物體的碳、氮同位素組成也會相應發生改變。例如，赤蠵龜（Caretta caretta）隨著個體的增大，其碳氮同位素值都增大［10］。然而，本研究的擬穴青蟹在不同的生長階段，碳、氮同位素組成并不存在顯著差異，說明擬穴青蟹在幼蟹到成體蟹生活史階段，食物的同位素組成相對一致，其所處的營養級也沒有隨著個體的增大而發生變化。擬穴青蟹的食性變化較大的階段主要是其大眼幼體發育階段［11］，其他階段一般不發生食性的改變。Demopoulos等［12］對Indo-Pacific紅樹林區的鋸緣青蟹研究表明，紅樹林內的底上和底內動物是鋸緣青蟹的主要食物來源。一般認為，隨著個體的增大，δ15N 會隨著增加［10］，但 Kelly［13］的研究發現，隨著動物個體的增大，動物δ15N并沒有隨著增加，在海洋哺乳類中，反而呈現顯著負相關。Lay man等［14］研究也表明，動物組織的δ15N與個體大小間沒有相關關系。因此，海洋動物的碳、氮同位素組成是否隨個體（或年齡）的增大而改變，應根據種類而定。

圖1 擬穴青蟹腮、肝胰臟和肌肉組織δ13 C和δ15 N的比較Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.1Theδ13 C andδ15 N values of gill，liver and muscle tissues of S.par amamosain.

圖2 不同生長階段擬穴青蟹肌肉組織δ13 C和δ15 N的比較C represents average carapace widt h W represents average weight.Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.2Theδ13 C andδ15 N values of muscle tissues from different body sizes of S.paramamosain.

2.3 不同生境和季節之間擬穴青蟹δ13 C和δ15 N的比較

比較了不同生境（即紅樹林區野生和人工養殖塘養殖）擬穴青蟹成體不同采樣時間的δ13C和δ15N示于圖3。在2009年10月，野生和養殖擬穴青蟹間δ13C差異達極顯著水平（p＜0.001），養殖塘養殖的擬穴青蟹與紅樹林區野生擬穴青蟹δ13C均差－3.7‰。然而，在2010年4月，野生和養殖擬穴青蟹δ13C非常接近，均值約為－16‰。在2010年10月，野生和養殖擬穴青蟹δ13C差異性不顯著（P＞0.05），但野生擬穴青蟹個體間差異較大，分布范圍為－12.3‰～－17.2‰，而魚塘養殖的擬穴青蟹其δ13C較為一致（－17.0‰～－16.0‰）。紅樹林區野生擬穴青蟹δ13C在取樣時間之間存在顯著差異（p＜0.05），2009年10月與2010年10月紅樹林區野生擬穴青蟹樣品的δ13C均高于4月份。推測這可能是因為4月份溫度逐漸開始回升，擬穴青蟹攝食和活動能力開始增強，生長所需要的能量增多，利用了較多的植物性食物。根據野外的觀察，春季里紅樹林生境內蟹類和螺類密度相對較低，擬穴青蟹較多攝食了藻類（δ13C約為－20‰）或互花米草（δ13C約為－15‰），這可以從春季擬穴青蟹的胃含物顏色較綠得到驗證。而到了秋季，青蟹處于繁殖期，其攝食活動降低，攝食量低，主要依靠儲藏的能量和攝食少量蟹和螺類，因而具有較高的δ13C和δ15N。而人工魚塘養殖的擬穴青蟹在不同的采樣時間上δ13C相對一致，均約為－16‰，反映了養殖青蟹的食物來源比較穩定。在紅樹林周圍青蟹養殖塘中，主要投喂的餌料是商業漁船出海捕獲的雜魚和蛤蜊等，在其整個養殖過程中投喂的餌料不會發生大的改變，使魚塘養殖的青蟹具有相當穩定的碳、氮同位素比值。2009年10月與2010年4月兩次采樣間，紅樹林區野生和養殖塘養殖的擬穴青蟹δ15N無顯著性差異（p＜0.05），但2010年10月紅樹林野生的擬穴青蟹δ15N顯著高于魚塘養殖的擬穴青蟹（p＜0.001），分別為15.1±0.7‰和12.5±0.5‰。與δ13C類似，野生擬穴青蟹δ15N在不同采樣時間之間存在顯著差異（p＜0.05）。然而，養殖塘養殖的擬穴青蟹δ15N在不同的采樣時間上無顯著性差異（P＞0.05），均值約為13‰。

圖3 不同采樣時間不同生境擬穴青蟹肌肉組織的δ13 C和δ15 N比較Fig.3Theδ13 C andδ15 N values of muscle tissues from wild and f ar med S.paramamosain.Different letters denote significant difference at p＜0.05 bet ween sampling ti mes，while＊＊＊and ns represent highly significant difference at p＜0.001 or no significant difference bet ween wild and far med crabs，respectively.

2.4 市場銷售的擬穴青蟹產品δ13 C和δ15 N的比較

為了確定不同銷售商提供的同一品牌的野生海產品是否具有類似的穩定同位素比值，初步判斷是否來自云霄紅樹林濕地野生生境，比較了2010年10月從云霄南市場4個宣稱銷售“云霄紅樹林野生青蟹”的經銷商（D1、D2、D3、D4）所購買的擬穴青蟹肌肉組織的δ13C和δ15N，結果示于圖4。由圖4可見，三個銷售商（D1、D3和D4）的青蟹δ13C相近（為－19‰），均顯著低于經銷商D2的δ13C（－14.9‰）。然而，此次所購買的擬穴青蟹樣品δ15N在不同經銷商之間無顯著性差異（p＞0.05），均值約為12‰。雖然不同銷售商出售所謂“紅樹林青蟹”的δ15N比較一致，但δ13C明顯不同（圖4），說明這些產品不可能都來自云霄紅樹林濕地。

圖4 從云霄南市場不同經銷商購買的擬穴青蟹肌肉組織δ13 C和δ15 N比較D1、D2、D3、D4 represent different crab dealers.Different letters denote significant difference at p＜0.05Fig.4δ13 C andδ15 N values of muscle tissues of S.paramamosain bought from different crab dealers on the market of Yunxiao County.

紅樹林野生、魚塘養殖和市場購買擬穴青蟹肌肉組織δ13C頻率分布圖示于圖5。野生擬穴青蟹的δ13C分布范圍較廣，但整體比養殖和市場購買的樣品偏正，可作為區分來自不同養殖方式紅樹林青蟹的有效途徑。養殖塘養殖擬穴青蟹的δ13C分布相對集中，主要分布在－15‰～－18‰間。而市場購買的“野生青蟹”的δ13C主要分布在－20‰左右，但有4個個體值分布在－15‰左右，為圖4中D2的樣品，其具有比其他經銷商高的δ13C。從“紅樹林青蟹”δ13C和δ15N分布情況（圖5和圖6）可見，大部分市場產品與養殖塘養殖的擬穴青蟹重疊，說明市場上宣稱的“紅樹林野生青蟹”并不都是真正天然野生青蟹。在人工養殖中，由于天然餌料如雜魚和貝類等的缺少和較高的成本，市場上不斷開發出一些能夠滿足青蟹生長需求的人工合成餌料，主要組分為陸源植物蛋白和油脂，夾雜家禽牲畜內臟等。

圖5 所有測定擬穴青蟹肌肉組織樣品的δ13 C分布圖Solid bars——far med crabs；Open bars——car bs fro m mangr ove area；Starred bars——mar ket cras labeled as wild crabsFig.5Distribution ofδ13 C values of muscle tissues from all S.par amamosain crabs measured in this study.

因而，人工合成餌料具有相對較低的δ13C和δ15N，這是利用穩定同位素技術區分養殖與野生海產品的科學依據。由于合成餌料的組成復雜，因而其δ13C和δ15N組成變化范圍較廣，有時也會造成養殖青蟹與野生青蟹的部分重疊（圖5和圖6），單靠穩定同位素組成的分析不易區分青蟹的產地，需要綜合其他一些指標如脂肪含量或金屬元素含量等。例如，Shearer等［15］（1994）對野生和養殖的鮭魚研究發現，養殖鮭魚的脂肪含量比野生的高兩倍，Alasalvar等［16］（2002）對野生和養殖的鱸魚研究表明，結合脂肪含量、脂肪酸組成和元素含量可以區分兩者。因此，還需要進一步研究野生和養殖的擬穴青蟹在其他指標上的差異，以建立更可靠的產地鑒定方法。

6所有測定擬穴青蟹肌肉組織樣品的δ15 N分布圖Solid bars：far med crabs；Open bars：carbs from mangrove area；Starred bars：market crabs labeled as“wild crabs”Fig.6Distribution ofδ15 N values muscle tissues from all S.paramamosain crabs measured in this study.

4 結論

擬穴青蟹的碳、氮同位素組成主要受組織的有機物組成、代謝特征和攝食的食物類型的控制，但與個體（或年齡）大小無關。一般情況下，養殖塘人工養殖的擬穴青蟹具有與野生擬穴青蟹不同的碳、氮同位素組成，可以作為區分擬穴青蟹產地的科學依據。然而，在一些特定情況如人工養殖使用成分不固定的餌料，人工養殖的擬穴青蟹與紅樹林濕地野生的擬穴青蟹在碳、氮同位素組成可能很類似，還需要結合其他指標的測定才能有效區分開來。另外，沒有跟蹤分析人工養殖餌料的成分組成及其同位素比值變化，還需進一步深入研究。

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