热带海草床食物链有机碳传递过程及其对富营养化的响应机制

Seagrass beds are highly productive ecosystems, which provide good nursery habitat and abundant organic carbon sources as food for marine animals. Human activities have led to widespread eutrophication in coastal areas. Eutrophication may alter the composition and properties of organic carbon source, thereby affecting the feeding process of herbivores and secondary consumer, and energy transfer efficiency in food chain. This may affect the production function of biological resource in seagrass beds. Thus, it is important to examine the transfer process of organic carbon through food chain and its response to eutrophication. However, the understanding of the flow process of organic carbon in seagrass beds is currently very limited, and the effects of eutrophication on its transfer process and efficiency is also not clear. Through field investigation, in-situ mesocosm and laboratory simulation experiments with the combined application of stable isotope analysis for bulks and tissues,fatty acid biomarkers and compound-specific stable isotope analysis,the characteristics of organic carbon sources, food web structure and organic carbon transfer process in tropical seagrass beds would be examined, the effects of nutrient increase on the structure and composition of organic carbon source, the feeding process of herbivore and secondary consumer, and energy transfer efficiency in key food chain would be examined. Therefore, this project will help to understand the production function of economic biological resource in seagrass beds and its response to eutrophication, provide scientific basis for the protection and sustainable use of seagrass beds.

海草床生态系统生产力极高，为海洋动物提供良好的栖息地和丰富的有机碳食源；人类活动引起近岸海域的富营养化，可能会改变海草床有机碳源组成和性质，进而影响植食动物和次级消费者的摄食过程及其食物链能量传递效率，从而影响海草床的生物资源产出功能，故研究海草床食物链有机碳传递过程及其对富营养化的响应机制极为重要。但是，目前对海草床食源有机碳流动过程的认识尚很有限，富营养化影响其传递过程及效率的机制尚不清楚。本项目利用总有机物的稳定同位素、脂肪酸标志法和特定化合物稳定同位素，结合野外观测、原位围隔实验和室内模拟实验，阐释热带海草床的有机碳源组成及贡献；弄清食物网营养结构图谱及关键碳流途径；探讨富营养化对海草床有机碳源组成及其关键成分、植食动物和次级消费者摄食过程、关键食物链能量传递效率的影响机制。本项目将有助于认识海草床的经济生物资源产出功能及其对富营养化的响应，为海草床的保护与可持续利用提供科学依据。

富营养化可能会改变海草床有机碳源组成和性质，进而影响消费者的摄食过程及其食物链能量传递效率，从而影响海草床的生物资源产出功能，因而研究海草床食物链有机碳传递过程及其对富营养化的响应机制极为重要。本项目通过应用稳定碳、氮、硫同位素技术、脂肪酸标志法、代谢组学等技术，结合长时间历史资料的收集与分析、不同营养负荷环境典型海草床的野外对比观测研究、原位营养盐释放围隔实验和室内模拟实验，定量分析了热带典型海草床的碳源组成、对大型底栖动物和鱼类的食源贡献，以及季节性和历史变化特征；建立了用于探讨海草床食物网结构的多种稳定同位素结合脂肪酸标志物的通用方法体系；结合贝叶斯混合模型（MixSIAR）等构建了热带食物网的营养结构、主要生物的食物链关系，以及碳传递途径；弄清了营养盐对海草理化特征（叶片硬度、营养质量和关键次生化合物等）及植食动物摄食偏好的影响，营养盐耦合植食动物摄食对关键有机碳源组成、海草营养元素及生理代谢的影响过程；阐释了营养盐对海草床关键食物链碳传递效率的影响机制。.本项目证实了海草叶片可以给消费者提供产卵场和食源功能；发现食物的可获取性和被捕食压力是影响重要植食者栖息地选择的两个关键因素；发现上行效应和下行效应是海草食源功能退化的重要因素；牧食食物链是海草床中重要的碳流传递途径，海草碳主要以碎屑形式被传递到食物网；碳流在牧食食物链中的传递受到季节性藻类增殖的影响；发现富营养化降低海草碳在牧食食物链的传递，却增加藻类碳的传递。因此，本项目加深了对海草床生物多样性维持机制的认知，可为提高海草床的生物资源产出功能和可持续管理提供科学依据，并为我国海草床蓝碳功能的研究提供参考。.本项目在国内外核心学术刊物上发表了37篇研究论文，其中在重要国际刊物发表了SCI论文28篇，出版专著1部，授权发明专利2项；在国际会议上交流论文8篇；培养了研究员1名，教授1名，副研究员2名；培养了博士后1名，博士和硕士共9名。