西北太平洋典型海域浮游桡足类昼夜垂直移动及其现场食物多样性研究

Although planktonic copepods are dominant zooplankton and main grazers/predators in oceanic marine ecosystems, little is known about what they feeding in natural sea areas, i.e. their in situ diets. DVM (Diel Vertical Migration) is a ubiquitous phenomenon in planktonic copepods, however, the relationship between their DVM and in situ diet diversity is still unclear, which limited explaining their role in oceanic biological pump. Using the Multinet-towed zooplankton samples in typical areas of northwest Pacific Ocean, we will analyze their species diversity in the water column, as well as their diel vertical migration. Targeting 2-3 representative oceanic copepod species, employing 18S rDNA-based molecular technique, in situ diets and feeding selectivity of the copepods will be investigated. Consequently, their feeding on several dominant prey will be quantitatively determined by qPCR (real-time quantitative PCR) analysis. And then, relationship between DVM and the copepods’ in situ diet diversity will be explored. Predictably, using promising DNA-based molecular method, we will obtain new information on oceanic copepod’s in situ feeding. Results could also deepen our understanding on copepods’ contribution to vertical carbon flux in the ocean, as well as their importance in oceanic food web.

桡足类是海洋浮游动物的重要组成部分，是大洋生态系统中的主要摄食者，其种类组成、时空分布、摄食活动等对生态系统的结构和功能有着重要影响。目前，大洋桡足类的现场摄食研究仍较薄弱，对其在自然海区现场食物组成仍知之甚少；大洋桡足类普遍存在昼夜垂直移动现象，但其垂直移动与现场食物多样性的关系仍不清楚，这对揭示桡足类在海洋生物泵中的作用机制也形成了限制。本项目将利用MultiNet采集浮游动物以研究西北太平洋典型海域浮游桡足类的生物多样性及昼夜垂直移动特征；利用基于18S rDNA的分子生物学手段，研究2-3种桡足类代表种的现场食物组成及摄食选择性，及对主要食物种类的摄食量；进而探索大洋桡足类的昼夜垂直迁移与其现场食物多样性的关系。研究结果有望为西北太平洋食物网研究提供新的认知，并为进一步研究浮游桡足类在大洋垂直碳输运中的贡献和深入理解其在大洋食物网中的作用提供重要技术支撑和科学依据。

海洋桡足类是海洋浮游动物的重要组成部分，是海洋初级生产和高营养级之间物质和能量传递的重要媒介，研究海洋桡足类的现场食物和摄食信息有助于了解其在海洋食物网中的作用。基于分子生物学技术的桡足类现场食物研究中，样品的现场固定和保存条件等对于后续分析至关重要，为此我们系统探索了5种固定剂和3种保存条件的固定和保存效果。为比较中国近海和西太海域桡足类现场食物，分析了黄渤海优势和常见桡足类中华哲水蚤两个地理群体的现场食物多样性及与周围水体环境的关系。进一步，利用室内实验分析验证了基于分子技术发现的水母、花粉等“非传统”食物成分。另外，初步分析了西北太平洋典型水域桡足类成分。研究表明，鲁哥氏液为固定及保存桡足类肠道内含物DNA最佳试剂，酒精次之。基于系统验证和具体的可操作性及实用性，使用鲁哥氏液作为固定剂和保存条件可对桡足类肠道内含物的DNA起到有效固定及保护作用。南黄海和渤海两个中华哲水蚤群体的现场食物多样性高，来源于13个生物类群。中华哲水蚤是杂食性桡足类，其现场食物种类与其周围环境水体中饵料生物的组成密切相关。暴发藻华时，中华哲水蚤可以较多地摄食藻华肇事种；浮游植物丰度较低时，可以以环境中的多种后生动物，尤其是以水螅水母、栉水母和棘皮动物为食，很可能摄食它们的卵、幼虫或有机颗粒/碎屑。对“非传统”食物成分的室内验证中，基于饵料浓差法（摄食率）和全息照相技术（图像）的研究表明中华哲水蚤可以通过摆动附肢在身体周围形成小环流的方式将水母碎屑颗粒送到口器周边并进行摄食，可摄食与其大小相当的海蜇碟状幼体，对陆生植物油松的花粉也具有摄食作用。实验从多角度为中华哲水蚤对水母和陆生植物成分的摄食提供了证据。对西太水域桡足类样品的初步分析表明，各水层中优势桡足类多为新哲水蚤属和真哲水蚤属种类。本课题为进一步研究近海及大洋不同海区桡足类的现场摄食探索优化了实验方法，提供了基础资料和参考数据。