浮游动物的碳、氮稳定同位素比值(δ13C和δ15N)能够反映海洋环境的变动,常用于建立稳定同位素基线.本研究以2019年3月(春季)和9月(秋季)在西北太平洋采集的桡足类为对象,结合其形态特征和采样海域的环境因子,探讨桡足类的稳定同位素特征及其影响因素.结果表明:春季挠足类个体的形态特征(体长、面积和体积)均显著高于秋季(P＜0.05),两个季节的δ15N值与形态特征均呈显著正相关,而δ13C值只在春季呈显著正相关,可能是因为秋季采样点与日本岛距离相近而具有相似的碳源.广义加性模型(GAM)分析显示,挠足类δ13C和δ15N值的季节性差异主要与叶绿素a浓度和50 m层水温有关.本研究结果可为西北太平洋其他海洋生物的稳定同位素生态学研究提供基础资料.

植物和土壤中稳定碳同位素(δ13C)可用于指示、示踪和整合碳循环关键过程与功能.双路和连续流气体稳定同位素比值质谱仪(IRMS)是δ13C的两种测试技术,其精度和准确度受分析误差和数据标准化方法影响.分析误差包括记忆效应、时间漂移和信号强度依赖性等.将测定序列按样品δ13C从低到高排列或延长气路冲洗时间消除或降低记忆效应;在测样序列中内插标准物质并建立测定时间与分析误差的函数关系校正时间漂移;信号强度依赖性应先校正样品空白效应,再校正仪器非线性响应.数据标准化包括标准物质和数据标准化方法选择.选择的标准物质δ13C应涵盖待测样品δ13C,且遵循同等处理原则;标准物质数量≥4或每个标准物质重复测定次数≥4;数据标准化体系应长期稳定,并添加监测标准物质.

营养生态位作为生态位理论的重要维度之一,不仅能够表现出物种的营养需求特征,而且可以反映物种在生态系统中的营养层级、功能地位以及物种间的营养关系.动物不同组织中的碳、氮稳定同位素比值可反映某一物种在不同时间段的食性信息,因而对探讨物种间摄食、栖息地资源利用和营养生态位的变化具有重要指示作用.以2017年在阿拉善荒漠实验区采用铗日法所捕获的三趾跳鼠(Dipus sagitta)和五趾跳鼠(Allactaga sibirica)为研究对象,测定其脱脂毛发与骨骼组织的δ13C和δ15N比值,分析探讨2种小型啮齿动物的营养级与营养生态位变化以及摄食策略与资源分配机制.结果表明:无论从长期时间尺度(一生)还是短期时间尺度(季节)分析,结果都一致表现出三趾跳鼠与五趾跳鼠种间营养生态位重叠面积(OA)值为0‰2,种间营养生态位发生分离;三趾跳鼠的营养级显著低于五趾跳鼠的营养级,但其营养生态位面积却大于五趾跳鼠;随着季节的变化,三趾跳鼠与五趾跳鼠的摄食范围和营养生态位面积均呈现出春季最大,夏季减小,秋季再增加的趋势.两种跳鼠的营养生态位变化与摄食策略符合生态位分化假说,二者通过种间营养生态位分化实现同域共存.

剑尖枪乌贼是东海重要的渔业资源捕捞对象,同时也在东海食物网中占据重要地位.本研究根据2020年9月至2021年1月在东海采集的剑尖枪乌贼样本,利用脂肪酸标记法和稳定同位素技术对其在秋冬季的摄食生态差异进行研究.结果表明:秋冬季的剑尖枪乌贼脂肪酸均是多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量最高,其次为饱和脂肪酸(SFA),而单不饱和脂肪酸(MUFA)的含量最低.秋季和冬季的PUFA和MUFA含量均存在显著差异,而SFA含量则无明显差异.非度量多维尺度分析表明,油酸(C18∶ln9)可作为秋季样本的特征脂肪酸,二十二碳六烯酸(C22∶6n3)可作为冬季样本的特征脂肪酸.稳定同位素分析表明,秋季和冬季的815N存在显著差异,而δ13C则无显著差异;秋季样本的营养生态位总面积(TA)、δ15N范围(NR)、标准椭圆面积(SEA)和校正的标准椭圆面积(SEAC)均小于冬季,而δ13 C范围(CR)则相反.Spearman秩相关性检验结果显示,秋季和冬季的剑尖枪乌贼的脂肪酸含量和稳定同位素比值与个体胴长之间的相关性存在差异.本研究结果为东海食物网的物流能流研究提供了基础数据,有利于剑尖枪乌贼资源的可持续开发利用.

根据2008年1月—2017年6月在大连海域收集的因搁浅、误捕及救助无效而死亡的斑海豹、江豚、小须鲸等海洋哺乳动物及2016年秋季和2017年春季在该海域进行的渔业资源调查,应用稳定同位素技术,分析了大连海域海洋哺乳动物及主要生物样品的碳、氮稳定同位素比值(δ13C、δ15N),并计算其营养级,进而构建大连海域食物网的连续营养谱.结果表明:大连海域食物网的δ15N值范围为8.0‰～14.7‰,δ13C值范围为-21.1‰～-16.7‰.主要生物种类可划分为初级消费者、次级消费者及顶级捕食者3个营养组群.δ15N值分析显示,主要生物种类的营养级范围为2.63～4.59,其中,小须鲸、江豚、斑海豹的营养级依次为3.16、4.11、4.25,棘皮动物为3.24～3.84,头足类为3.81～3.93,腹足类为3.65～4.13,双壳类为2.63 ～3.15,甲壳类为3.58～4.12,鱼类为3.20～4.59.营养结构特征显示,初级消费者主要为双壳类,次级消费者主要为小须鲸、头足类、棘皮类、腹足类、甲壳类,顶级捕食者主要为江豚、斑海豹、鱼类.随着江豚体长的增加,δ15N值有增大趋势,说明随着江豚生长和摄食能力的增强,其摄食的食物趋向于更高营养层次的生物.研究建立了大连海域食物网的连续营养谱,可以为海洋哺乳动物和渔业资源的保护提供依据.

鲨鱼在大洋生态系统中占据着重要的生态地位,其作为顶级捕食者,通过下行效应直接影响生态系统的稳定.稳定同位素技术是目前研究摄食生态学强有力的手段之一,可利用碳氮稳定同位素在食物网中的特性分别指示鲨鱼的食物来源和营养级.本研究选取8种130尾采集自东太平洋中部的中上层鲨鱼,应用稳定同位素绘制其种群生态位图谱,比较不同种群间的生态地位及资源分配方式上的差异.结果表明:不同鲨鱼种群碳、氮稳定同位素比值存在显著差异;8种鲨鱼在东太平洋生态系统中的营养级为4.3 ～5.4,大青鲨、尖吻鲭鲨与其他6种鲨鱼存在摄食隔离,表现出独特的营养生态地位.这些结果充分证明大洋性中上层鲨鱼并非生态系统的冗余种,其营养生态位的独特性不会被其他捕食者简单地替代和弥补.

论述了以低分子量二元酸(C2-C12)、酮酸(ωC2-ωC12和pyruvic acid)和α-羰基化合物(C2-C3)为代表的水溶性有机气溶胶的分布特征与季节变化,阐述二元酸及相关化合物的实验测定方法,探究了该类有机酸的光化学氧化机制、粒径分布、来源与形成转化过程、诊断比值等.基于不同城市、海洋与极地二元羧酸的实验分析及数据对比,指出陆地气溶胶主要受一次源排放影响,如化石燃料燃烧、生物质燃烧、食物烹制和塑料垃圾焚烧等,而海洋气溶胶则受陆源和海表浮游植物等释放的未饱和脂肪酸、生物挥发性有机物,以及大气长距离传输途中气溶胶光氧化过程的共同影响.此外,本文对二元酸的单体稳定碳同位素组成进行了讨论,揭示了稳定碳同位素值是判断气溶胶光化学氧化过程的重要手段,同时讨论了气溶胶长距离传输与二元酸及相关化合物的稳定碳同位素组成的潜在联系.

为了解我国水库生态系统营养结构特征,研究应用稳定同位素技术分析了四川省东南部的典型小型水库松林水库中不同水生生物碳、氮稳定性同位素比值.基于Bayesian混合模型(SIAR)分析了不同消费者基础碳来源,并计算了δ13C-δ15N同位素生态位中6个营养结构量化指标.结果表明:调查期间松林水库处于富营养化状态;初级生产者POM(主要成分为浮游藻类)、固着藻类、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides和水蓼Polygonum hydropiper的δ13C值范围为-29.20‰-18.81‰,δ15N值范围为4.01‰-12.73‰;其中POM和固着藻类是多数消费者的主要碳源;松林水库食物网营养级长度为3级,以杂食性鱼类为优势类群并存在营养冗余现象,暗示了该生态系统鱼类群落结构的相对稳定性;入侵物种福寿螺Pomacea lineata、罗非鱼Oreochromis spp.与土著物种铜锈环棱螺Bellamya aeruginosa、鲫Carassius auratus等之间存在明显的同位素生态位重叠现象.建议加强水生生物资源管理,减少外来物种入侵对当地土著物种的保护具有重要意义.

应用稳定同位素技术测定了大凌河、鸭绿江近岸海域春季主要渔业生物的碳氮稳定同位素比值,计算主要生物种类的营养级,构建了河口近岸海域主要生物种类的连续营养谱.结果表明:大凌河、鸭绿江近岸海域主要生物的δ15 N、δ13C值范围分别为8.2‰ ～14.1‰、-22.9‰～-16.6‰,7.9‰～ 13.2‰、-20.6‰～-16.1‰;大凌河口海域主要生物资源种类营养级范围为2.8～3.9,其中,甲壳类为2.9～3.5,腹足类为2.8～3.1,双壳类为2.9～3.4,鱼类为3.4～3.9;鸭绿江口海域主要生物资源种类营养级范围为2.8～3.7,其中,甲壳类为3.0～3.6,头足类为3.4～3.5,腹足类为2.8～3.0,双壳类为2.9～3.2,鱼类为3.1～3.7;连续营养谱显示,两个河口近岸海域初级消费者主要为泥螺、四角蛤蜊,两个河口近岸海域次级消费者主要为甲壳类,高级消费者同为鱼类.本研究初步建立了大凌河口、鸭绿江口近岸海域主要渔业生物的连续营养谱,为渔业资源的保护及开发利用提供基础数据.

该研究采用热电离质谱和稳定同位素质谱分别测定铁皮石斛中锶元素以及轻元素碳、氢、氧和氮的同位素比率,对结果进行方差分析和相关性分析,并采用主成分分析构建模型进行产地区分.结果表明,锶同位素比值可有效的区分浙江与其他产区的铁皮石斛样品;其他稳定同位素比值亦表现出产地差异,δD和δ18O受微环境因素影响较大,且二者呈显著的正相关关系.基于稳定同位素比技术的PCA分析能够区分不同产地的铁皮石斛样品,在中药材产地鉴别中具有巨大的应用潜力和前景,可望为中药材产地溯源技术的研究提供新的研究方法.