碳稳定性同位素分析食物网中能量流动

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1、碳稳定性同位素分析食物网中能量流动摘要：随着科学技术发展，稳定性同位素已经广泛应用在生态学研究的诸多领域。在研究食物网中能量流动关系时，稳定性同位素能提供更迅速、客观的分析。此次实验利用碳稳定性同位素技术对受到人类破坏或其他因素影响的选定区域分析其食物网中的能量流动，旨在研究该区域生物之间的能量流动关系，从而对该区域采取合理的保护措施。关键词：碳稳定性同位素；食物网；能量流动；δ13C值CarbonStableIsotopeanalyzesStudiesEnergyFluxinFoodWebABSTRACT:Stableisotopehasbe

2、enwidelyusedinvariousfieldsinecologystudieswiththedevelopmentofscienceandtechnology.Stableisotopecanproviderapiderandmoreobjectiveanalysiswhenresearchingenergyfluxrelationshipinthefoodweb.Intheprocessofthisexperiment,weanalyzetheenergyfluxrelationshipinthefoodwebofthechosena

3、reasthataredestroyedbyhumanbeingsoraffectedbyotherfactorsbymeansofcarbonstableisotopetechnology,withtheaimofresearchingtheenergyfluxrelationshipamongpopulationinthisarea,consequentlywecanadoptreasonableprotectivemeasuresinthisareas.KEYWORDS:Carbonstableisotope；foodweb；energy

4、flux；δ13C一．研究背景随着世界人口的持续增长和人类活动范围与强度的扩展和增加，地球上的生物多样性逐渐降低。例如，持续不断地砍伐树木已经导致世界上大量树木物种面临灭种的危险；环境污染使得动植物的栖息地环境遭到严重的破坏，致使物种数量锐减[1]。在某一区域中，动植物数量的减少还有一个很重要的原因，即某些因素（例如栖息地减少和改变、滥捕乱猎、外来物种的引入、污染等[2]）导致该区域部分动植物数量的减少，而这进一步通过该区域的食物网影响到区域中其他动植物的种类和数量，进而对整个区域各种生物体造成影响。食物网是在生态系统中的生物成分之间通过能量传

5、递关系存在着一种错综复杂的普遍联系，直接反映生态系统的结构和功能[3]。生产者制造有机物，各级消费者消耗这些有机物，生产者和消费者之间相互矛盾，又相互依存。不论是生产者还是消费者，其中某一种群数量突然发生变化，必然牵动整个食物网。食物网是生态系统长期发展的进化过程中形成的。人类活动使生态系统中某一生物体种群数量遭到破坏，将使生态平衡失调，甚至是生态系统崩溃[2]。因此，研究食物网中生物的能量流动关系，对于维持生态系统的稳定、利用动物间的相互制约来减缓人类活动对生态系统的破坏具有重要的意义。但是研究食物网中各生物的能量流动关系是十分复杂的，因为食

6、物网的真正结构或功能不易通过直接观察生物觅食、胃容物或粪便等的分析而决定，而且这仅能反映出短暂的营养关系[4]。而生物体内的稳定性同位素比值可作为一种自然的标记，用来示踪营养物质在食物网中的流动。因此研究食物网中生物的能量流动关系时选用稳定性同位素技术便可以很方便地进行实验研究。原子是由质子、中子和电子组成。具有相同质子数不同中子数（即不同质量数）的同一元素的不同核素互称为同位素。同位素可以分为放射性同位素和稳定性同位素。稳定性同位素是天然存在于生物体内的不发生或极不易发生放射性衰变的一类同位素。C元素和N元素分别有两种中子数不同的稳定性同位素

7、，即13C和12C以及15N和14N。中子数多的同位素（如13C和15N等）称为重同位素，中子数少的同位素（如12C和14N等）称为轻同位素。同位素丰度是指一种元素的不同种同位素混合后，其中某一特定同位素的原子数与该元素的总原子数之比，它代表了元素的同位素组成。重同位素的自然丰度很低，轻同位素的自然丰度很高，因此一般不直接测定重同位素和轻同位素各自的绝对丰度，而是测定它们的相对丰度或同位素比率（R），以碳元素为例可表达为：13R(C)=13C/12C。为了便于比较物质同位素组成的微小变化，物质的同位素组成更常用稳定性同位素比值（δ值）表示，公式

8、是δR样品(‰)=(R样品-R标准)/R标准×1000。其中，R样品是被测样品13C样品/12C样品的比值，R标准是标准物质13C标准/12C标准的比