陆源颗粒有机碳输入对浮游动物碳源利用和生产量的影响

Food quality and quantity are suggested to be the major factors that affect the allochthony of zooplankton. Due to low quality and quantity relative to carbon sources with autochthonous origin, the importance of terrestrial particulate organic carbon (POC) for zooplankton remains debated. With the increased of terrestrial POC input at global scale, evaluating the impacts of terrestrial POC input on allochthony of zooplankton will benefit for understanding the structure and functioning of aquatic ecosystems. Here, mesocosms experiments will carried out to test the effects of terrestrial POC input on allochthony and production of zooplankton. We qualified the reliance of zooplankton on terrestrial resources under different gradients of POC additions by applying stable isotope analysis and Bayesian mixing models. We hypothesize that enhancement of terrestrial POC input will affect the allochthony of zooplankton. Based on the nutrient quality and quantity between autochthonous and allochthonous carbon sources, we try to identify the mechanisms that govern the terrestrial POC subsidies for zooplankton. The findings of this study shall improve the understanding of the importance of terrestrial POC in aquatic food webs. Moreover, they shall also support the research of carbon cycling and resource subsidy in aquatic ecosystems.

营养品质和丰度被认为是影响浮游动物对陆源颗粒有机碳利用的重要因子。由于营养品质和丰度相对较低，陆源颗粒有机碳对浮游动物的能量贡献受到质疑。随着全球变化下陆源颗粒有机碳进入水体的含量不断增加，定量地评估该种碳源输入增加对浮游动物碳源利用的影响，有助于深入理解水域生态系统结构与功能的变化。本项目拟采用中宇宙实验的方法，结合稳定同位素技术和贝叶斯混合模型，测定不同添加梯度下陆源颗粒有机碳对浮游动物的能量贡献及其生产量的变化，从而研究该种外源碳输入增加对浮游动物碳源利用的影响。在此基础上，再结合内源/外源有机碳的生产量和营养品质的差异，探讨浮游动物对内源/外源有机碳利用的潜在机制。预期的研究成果能够提升人们对浮游动物利用内源/外源有机碳的认识，对丰富和完善水域生态系统中碳循环与营养供给的有关理论具有一定的贡献。

本项目结合野外监测、中宇宙实验方法，研究了外源性溶解有机碳（DOC）添加对浮游动物生产量和碳源利用的影响。再利用微宇宙实验，通过研究南荻浸提液添加对大型溞生长与繁殖的影响，进一步探讨外源性DOC对浮游动物的影响机制。首先，野外监测结果表明，鄱阳湖DOC浓度的变化范围为4.34 ~ 10.40 mg/L，浮游动物的生物量范围为0.004 ~ 1.012 mg/L，空间差异表现较为明显。CCA分析结果表明，叶绿素a和硝态氮的浓度是影响鄱阳湖浮游动物群落结构空间差异的主要因素（P < 0.01），DOC浓度的影响较小，仅解释6.4%的变量，与浮游动物生物量的相关性不显著（P = 0.1038）。其次，中宇宙实验结果发现，蔗糖添加对浮游动物的生物量存在着显著性影响（P < 0.01）。DOC浓度为10 mg/L的组分与20 mg/L、25 mg/L和30 mg/L的三个组分的浮游动物生物量差异明显（P < 0.05），而其它组分之间无明显差异（P > 0.05）。浮游动物对蔗糖碳源的利用比率为15% ~ 66%，且随着蔗糖添加浓度梯度呈先增加后降低的趋势。在DOC浓度为10 mg/L组分的利用率达到最大值，明显高于其它浓度（P < 0.05）。在有鱼类捕食胁迫时，蔗糖添加的高浓度组中浮游植物、浮游动物的丰度和生物量均显著低于低浓度组和空白对照组（P < 0.05）。在蔗糖添加高浓度组中浮游食物链（本研究指浮游植物到浮游动物的传递效率）的营养传递效率显著大于其它两个浓度组（P < 0.01）, 低浓度组与空白组之间的差异不显著。最后，微宇宙实验结果表明，添加南荻浸提液能够促进大型溞的存活率、繁殖率和内禀增长率，且最大值出现在100%的添加浓度组。另外，南荻浸提液的添加对微囊藻组大型溞生长的补贴作用更加明显，反映外源性溶解有机碳添加在不同营养品质的饵料资源中的作用存在着差异。