基于穩(wěn)定同位素分析中國(guó)南方沼蛤的食性

杜至力 張銳堅(jiān)

摘要：沼蛤（Limnoperna fortunei）作為亞洲地區(qū)淡水環(huán)境中主要的土著雙殼貝類群之一，其濾食生理活動(dòng)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生重要的影響。本研究以沼蛤以及浮游生物（plankton）、懸浮有機(jī)顆粒（POM）和沉淀有機(jī)顆粒（SOM）為研究對(duì)象，檢測(cè)以上研究對(duì)象的穩(wěn)定碳同位素，分析沼蛤可能的食物來(lái)源。經(jīng)同位素線性混合模型計(jì)算，POM（約占57.6 - 65.2%）是沼蛤的主要食物源，其次分別為浮游生物（約占19.8 - 28.2%）和SOM（約占10.2 - 21.1%）。

關(guān)鍵詞：沼蛤;食性分析;穩(wěn)定同位素

中圖分類號(hào)：X174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract：Limnoperna fortunei （L. fortunei ） is one of the most abundant freshwater bivalves in southeast Asia， with wide-ranging direct and indirect impacts on ecosystems. To estimate material flows in the habitats of L. fortunei， a stable-isotope analyses was applied to assess the feeding spectrum of L. fortunei in southern China. Using the isotope-mixing model， the contribution proportions to the diet of L. fortunei were estimated as 19.8%–28.2% for plankton， 57.6%–65.2% for particulate organic matter （POM） and 10.2%–21.1% for sediment organic matter. We conclude that POM is the principal food source of L. fortunei.

Keyword：Limnoperna fortunei; Feeding ecology; Stable isotope

1 簡(jiǎn)介

沼蛤（Limnoperna fortunei），同種異名湖沼股蛤（Limnoperna lacustris），又稱金貽貝（Golden mussl）、淡水殼菜，是一種亞洲淡水貽貝，屬軟體動(dòng)物門(mén)（Mollusca），雙殼綱 （Bivalvia），貽貝科（Mytilidae），股蛤?qū)伲↙imnoperna）[1]。沼蛤原產(chǎn)于東南亞地區(qū)的淡水河流和湖泊中，曾入侵香港的原水供水系統(tǒng)，其在管道及泵房造成生物污損密度達(dá)每平方米11，000個(gè)[2]。由于沼蛤具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和群集性，沼蛤的侵入將影響原有水生食物鏈的平衡，并改變?cè)w中的底棲生物群落結(jié)構(gòu)。

目前，本地區(qū)對(duì)沼蛤的研究集中在其作為生物污損物種的生理習(xí)性[3]和治理[4]等方向，而對(duì)它的食性分析及其對(duì)浮游生物的影響則較少。本研究選擇原水管中附著生長(zhǎng)的沼蛤?yàn)檠芯繉?duì)象，應(yīng)用穩(wěn)定碳同位素比值法分析沼蛤可能的食物來(lái)源。

2 試驗(yàn)部分

2.1 樣本采集和預(yù)處理

研究所用plankton樣本、POM樣本和SOM樣本于2016年3 - 11月期間每月取自廣東西江流域，采樣點(diǎn)水質(zhì)長(zhǎng)期屬于 I 類地表水。采用孔徑為60 ?m的浮游生物網(wǎng)于水深2 - 8m，在垂直方向反復(fù)多次拖網(wǎng)采集plankton樣本。采集30 L淡水并分裝存于經(jīng)酸洗預(yù)處理的聚乙烯瓶中，用于過(guò)濾分離提取POM樣本。使用沉淀顆粒采集器于8 - 10m水深處采集SOM樣本。在采集上述樣本的同時(shí)，用深潛的方式采集河床深度為2 - 10m的沼蛤樣本（體長(zhǎng) ≥ 22 mm）。所有樣本采集后需迅速存于4℃冷藏環(huán)境中，然后運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理。

上述樣本在檢測(cè)之前均需進(jìn)行預(yù)處理。plankton樣本首先進(jìn)行冷凍干燥，然后研磨成粉末裝在經(jīng)酸洗預(yù)處理的聚乙烯袋中-80℃保存;用于過(guò)濾提取POM的水樣，首先采用孔徑為200 ?m的篩網(wǎng)去除大顆粒物，然后再用玻璃纖維濾膜過(guò)濾，用超純水洗出過(guò)濾物，冰凍干燥并裝在經(jīng)酸洗預(yù)處理的聚乙烯袋中-80℃保存;SOM樣本首先進(jìn)行冰凍干燥，然后用300 ?m的鋼篩網(wǎng)去除大顆粒物，并裝在經(jīng)酸洗預(yù)處理的聚乙烯袋中-80℃保存;在提取消化腺組織之前，沼蛤樣本需采用經(jīng)過(guò)濾的河水培養(yǎng)24小時(shí)，然后采用塑料刀解剖，所得的消化腺組織最后用超純水超聲清洗。10個(gè)沼蛤樣本的消化腺組織為一個(gè)待測(cè)樣本，每個(gè)待測(cè)樣本首先冰凍干燥，并裝在經(jīng)酸洗預(yù)處理的聚乙烯袋中-80℃保存。

2.2 穩(wěn)定碳同位素比值法

穩(wěn)定碳同位素的檢測(cè)參考Deniro等人的方法[5]。plankton樣本、POM樣本、SOM樣本和沼蛤待測(cè)樣本分別用450℃預(yù)灼燒后的玻璃研缽研磨成均一粉末，不同樣本預(yù)處理的過(guò)程之間，需分別用水和無(wú)水乙醇將研缽沖洗干凈并風(fēng)干。研磨后的樣本置于灼燒過(guò)的稱量瓶中，密封-20℃保存待分析。此外，為了排除plankton樣本中的無(wú)機(jī)碳類雜質(zhì)干擾δ13C 測(cè)定，plankton樣本需進(jìn)行第二步的預(yù)處理（酸化處理），稱取20–50 mg樣本至小試管，加入1N HCl （GR） 于4℃下酸化4小時(shí)讓CO2氣泡放出，酸化過(guò)程中需確保HCl與plankton樣本充分混合，每30 min震蕩試管一次。酸化后離心分離吸出液體，50℃烘干，重新研磨成粉，置于灼燒過(guò)的稱量瓶中，密封-20℃保存待分析。

分析用儀器為Elementar元素分析儀（Vario PYRO cube，德國(guó)Elementar），具體的操作參數(shù)為：氧化爐溫度1120 ℃;還原爐溫度650 ℃;TCD檢測(cè)器溫度60 ℃;元素分析儀載氣流速230 ml/min;進(jìn)同位素比質(zhì)譜儀130 ml/min。

2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件（版本號(hào)19.0）。穩(wěn)定同位素δ13C顯著性差異（P < 0.05）分析采用Students t-test和單因素方差分析（one-way ANOVA， P < 0.05）。

參考Philips等人[6]的穩(wěn)定同位素混合模型，分析沼蛤攝食plankton、POM和SOM的相對(duì)比例。按照Fukumori等人[7]對(duì)穩(wěn)定同位素混合模型設(shè)定的貽貝類分段值0.8，則plankton、POM和SOM對(duì)沼蛤食物來(lái)源的貢獻(xiàn)率計(jì)算采用式（1）標(biāo)準(zhǔn)的線性混合模型為：

3 結(jié)果

3.1 穩(wěn)定同位素δ13C特征

Plankton、POM、SOM和沼蛤的平均δ13C值如表1所示。Plankton的δ13C值為-23.38‰ ～ -20.68‰;POM的δ13C值為-23.52‰ ～ -20.99‰;SOM的δ13C值為-26.72‰ ～ -19.30‰;沼蛤的δ13C值為-21.62‰ ～ -19.91‰。單因素方差分析結(jié)果顯示，Plankton、POM、SOM和沼蛤的δ13C值存在顯著差異。

3.2 沼蛤攝食plankton、POM和SOM的相對(duì)比例

根據(jù)式（1）的計(jì)算，plankton、POM和SOM對(duì)沼蛤食物來(lái)源的貢獻(xiàn)比例如圖1所示。

沼蛤的攝食主要以POM為主，POM對(duì)沼蛤食物來(lái)源的貢獻(xiàn)比例約為57.6 - 65.2%。而plankton和SOM對(duì)沼蛤食物來(lái)源的貢獻(xiàn)比例分別約為19.8 - 28.2%和10.2 - 21.1%（t-tests， P < 0.05）。

4 討論

由于表1中關(guān)于plankton、POM、SOM和沼蛤樣本的穩(wěn)定同位素δ13C 值存在顯著差異，因此本文采用穩(wěn)定同位素混合線性模型（見(jiàn)式（1））計(jì)算plankton、POM、SOM作為沼蛤食物來(lái)源的相對(duì)比例。圖1所示，沼蛤主要攝食POM，其次分別為plankton和SOM。類似于同類型的研究，POM是濾食性貽貝的主要食物來(lái)源，珍珠貝（Pinctada fucata martensii）占總量78.0%的碳元素來(lái)自于POM[8]，而菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum）占總量61.0%的碳元素同樣來(lái)自于POM [7]。另一方面，沼蛤的穩(wěn)定同位素δ13C高于其主要食物源POM（0.67% - 2.41%），其原因可能在于POM中的穩(wěn)定同位素δ13C會(huì)富集在沼蛤體內(nèi)。

根據(jù)穩(wěn)定同位素指紋數(shù)據(jù)，沼蛤傾向于從POM中積極攝食浮游藻類和異養(yǎng)微生物。盡管有研究[9]指出，部分濾食性貽貝不會(huì)選擇性地?cái)z食，但沼蛤則具備這種選擇性攝食能力，其原因可能在于，沼蛤通過(guò)濾鰓進(jìn)行選擇性攝食。Wong等人[10]認(rèn)為貽貝類生物是根據(jù)食物源的化學(xué)屬性和表面特征進(jìn)行選擇性攝食，而不是按照實(shí)物粒徑大小。

5 結(jié)論

本研究探討了中國(guó)南方沼蛤的攝食特征，采用穩(wěn)定同位素模型計(jì)算，POM（約占57.6 - 65.2%）是沼蛤的主要食物源，其次分別為浮游生物（約占19.8 - 28.2%）和SOM（約占10.2 - 21.1%）。

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