近岸富营养化水体食物营养质量对桡足类繁殖力和营养级联效应的影响

With the development of eutrophication,essential nutritional quality of food for zooplankton reproduction is unbalanced in nature eutrophic waters due to simplified dominant phytoplankton species. Preliminary research indicated that reproduction of subtropical marine copepods is limited by essential nutritional quality such as poly-unsaturated fatty acids. To gain enough essential nutrition, omnivorous copepods can seek for other food items like ciliates and dinoflagellates with containing higher essential fatty acids for copepod egg production and egg hatching. On the other hand, as intensive predation effect on microzooplankton, abundance of microzooplankton will be controlled to some degree and grazing of microzooplankton on phytoplankton will be relieved. Thus, the predation effect induces trophic cascades on phytoplankton, which indirectly increase the abundance of basal food. These processes imply that the increase of eutrophic degree will challenge the classic food chain that the transfer of phytoplankton energy to higher trophic levels is highly limited by their nutritional quality. This project aims to investigate the temporal and spatial variation of food nutritional status to eutrophication and effect of food nutritional quality on reproduction of dominant copepods in estuarine water of Pearl River and coastal water of Daya Bay; and aims to understand the importance of trophic cascades and their strength under increasing eutrophication and increasing omnivory of copepods. At last, the response of the two different directions of trophic interactions to eutrophication will be compared. The project has profound ecological significance, which has its potential application in eutrophication management and maintenance of ecosystem health.

随着富营养条件的加剧，近岸水体浮游植物优势种类型变得单一，浮游动物繁殖所必需的食物营养质量将变得不均衡。初步研究显示亚热带海洋桡足类的繁殖主要受限于多聚不饱和脂肪酸等营养成分。一些以杂食性为主的桡足类会通过捕食小型浮游动物（如纤毛虫和双鞭毛虫等）而获取更多的必需营养物质来完成繁殖及卵的孵化。相反，桡足类对小型浮游动物的捕食强度加大则会间接引起营养级联效应，而减少对浮游植物的控制。意味着，富营养化程度的加剧，浮游植物生物量难以往经典食物链传递。本课题将选取亚热带珠江口和大亚湾两个富营养化近岸水域进行野外实验研究，检验富营养化对食物营养质量的时空变化及其对桡足类繁殖能力的影响，检验富营养化条件下桡足类所引起的营养级联效应及与食物营养质量和杂食性程度的关系，最后比较二个关键营养级相互作用过程受富营养化影响的程度。本课题的开展具有重要的生态意义，并为富营养化治理和维护生态系统健康提供科学依据。

本研究选择在珠江口和大亚湾分别代表近岸河口和海湾地区，进行了一年四个季节的野外调查、繁殖率和摄食率实验，研究了富营养化条件下1）浮游植物营养成分质量的时空变迁2）桡足类繁殖力与食物营养质量的关系和3）营养级联效应程度变化的研究。通过调查，本课题获得了研究区域浮游生物营养质量的基础数据，显示珠江口和大亚湾富营养化程度较高，主要以硅藻占绝对优势。通过分析脂肪酸对桡足类繁殖率的影响，发现桡足类的繁殖受限于必需脂肪酸，说明浮游生物系统的上行效应受到了控制。为了更好的在富营养化条件下生存，中型浮游动物具有较明显的摄食选择性，偏好于摄食粒径>20µm浮游植物和纤毛虫，同时在不同浮游植物类群中也偏好于除硅藻以外的其它浮游植物。我们通过回归关系确定了微型浮游动物摄食率与微型浮游动物和浮游植物两个变量的函数关系，从而成功的量化了以桡足类为主的中型浮游动物引起的营养级联效应。由于营养级联效应的成功量化，我们矫正了中型浮游动物对浮游植物的直接摄食，通过对比发现以桡足类为主的中型浮游动物群落在各个季节均是杂食的，其杂食度随着富营养化的加剧而增加。我们继续通过分析前期实验的杂食率和浮游动物摄食率的关系，这样方便今后可以通过浮游动物群落结构计算的杂食率来预测摄食率，减少了做摄食实验的必要。本课题的研究成果均符合课题设立之初的假说，研究加深解释了富营养化如何通过上行效应和下行效应影响浮游生物生态系统。富营养化程度的加剧将使得中型浮游动物因缺乏营养物质，从而难以形成有效的种群数量来控制浮游植物产生的赤潮；相反，由于杂食程度加剧，桡足类通过营养级联效应控制了纤毛虫等微型浮游动物群落，从而进一步促进了浮游植物的增长。

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