论文摘要
生态保护和维持生物多样性越来越受到公众的关注。水生态系统是生态保护和维持生态多样性的重要领域。由于经济社会发展,污染物排放增加,造成水生态系统失衡,危及水生态系统平衡和生物多样性。生态保护和维持生物多样性是全球生态保护研究面临的紧迫问题。定量研究某一生态系统中特定物种的种内竞争表型改变和环境变化条件下物种生存繁衍是维持生态系统中的生物多样性的重要领域;相关的科学研究对水生态系统的修复与保护维持生物多样性具有重要的意义。本文研究对象是一种以鳃呼吸的淡水螺,隶属于平吻螺科,广泛分布于美国东南部。淡水螺作为水生态系统中初级消费者之一,对于生态食物网的能量传递以及水生态系统稳定有着至关重要的作用。特别是在水体富营养化中,有害藻类爆发会导致底栖生物的食物以及栖息地改变,改变其生活史以及表型变化,从而影响其生存;改变淡水螺食物网结构,对于其生物种群以及整个水生态系统稳定性都将造成影响。淡水螺食物供给水平是淡水螺种内竞争表型改变、体型变化的重要因素,特别是在高密度种群中。食物的变化不仅会使淡水螺种内竞争表型和体型改变,也会改变某些营养元素在淡水螺不同器官中的吸收和流动,从而影响淡水螺物种的生存和繁衍。为研究淡水螺不同密度种群种内竞争表型改变和食物量、质变化条件下淡水螺生存繁衍的规律,我们设计了野外实验和室内试验。野外实验选择在淡水螺资源丰富,实验方便的静水溪流。该溪流位于美国阿拉巴马州特洛伊市郊外。野外实验通过人为控制种群密度变化来反映食物量的增减,从而探讨种群密度变化引起的食物量的改变对于淡水螺表型的影响。其主要研究方法是测定不同种群密度下的淡水螺表型和底栖有机物的变化。实验前,对静水溪流实验现场淡水螺密度以及环境因素进行了测定,为野外实验研究提供本底变量。在静水溪流中,我们用可透水的塑料盒作为实验单元,将淡水螺以不同种群密度布设到实验单元中（0倍种群密度,1倍种群密度,2倍种群密度,3倍种群密度）。经过四周野外培养,测量试验单元中淡水螺的表型变化;底栖有机质含量;以及淡水螺肠道食物种类含量。根据实验前后对比,探讨由于种内竞争导致淡水螺食物量缺失,而引起淡水螺表型变化以及肠道内食物种类和数量的变化。实地研究仅明确了由于种内竞争导致食物量减少对淡水螺的表型变化的影响。现场实验虽然无法避免如淡水螺的迁入迁出以及落叶等其他食物来源补给等影响因素,但野外实验给出可信的定性分析结果,也提供了淡水螺肠道食物研究样品;除此之外,野外实验也为确定淡水螺最优种群密度提供了参考值。保持淡水螺种群合理密度既能满足其自身生长繁衍,也能为静水溪生态系统提供充足食物。为期四周的野外实地培养结果表明,在淡水螺种群密度变化条件下,底栖有机物无灰分干物质（AFDM）和淡水螺长度（P值:0.0071,0.035）有显著差异。在高密度种群情况下,淡水螺的体形会减小,并且底栖有机物含量也会少。由于底栖有机质的波动变化以及一些淡水螺的迁入使得研究结果少许偏离预期。通过实验室显微镜鉴定饲喂四周的淡水螺食道食物的种类和含量,我们发现底栖硅藻、大型植物和陆生植物颗粒含量随密度的增加而减少;底栖硅藻作为主要食物来源,随淡水螺种群密度增大而减少;淡水螺合理的种群密度接近天然本底值。野外实验由于时间有限且存在误差,导致结论不够完美,但其真实反映了野外状态食物量变化对淡水螺的表型影响,为分析淡水螺肠道食物含量提供了样本。实验室控制喂养实验则进一步研究食物类型变化对于淡水螺表型变化的影响。通过控制淡水螺饲喂量和食物种类定量研究淡水螺在特定条件下的元素吸收变化和在器官间转化率,从而研究淡水螺生存繁衍的规律。在实验室中,我们采取长叶莴苣和一种含有40%粗蛋白,4%脂肪,和6%粗纤维的螺旋藻片作为低、高蛋白含量的食物对淡水螺进行饲养。分析淡水螺表型改变和相关器官、组织碳、氮摄取量改变。淡水螺肌肉组织和性腺器官中碳、氮稳定同位素含量差异,反应了食物品质对淡水螺物种生存和繁衍的影响。性腺器官代表了淡水螺的繁殖能力;肌肉组织则代表淡水螺的生存以及生长能力,与其表型改变研究对应。对淡水螺身体不同部位碳、氮同位素的分析表明淡水螺在高、低蛋白含量食物控制喂养条件下,其生存和繁殖之间的优先选择。在实验室采用长叶莴苣和螺旋藻片作为低、高蛋白质含量食物,进行实验室控制饲喂实验。我们对特定食物喂养后的淡水螺进行了探究,并与野外生存的淡水螺进行对照分析。实验发现低、高蛋白质含量食物饲喂的淡水螺的长度和重量变化有显著差异;每组的体长和体重与野外对照组相比均有较强的相关性。同时,用碳、氮稳定同位素测定两种食物饲养方式下淡水螺肌肉和性腺的相关元素流向和含量。采用指数模型对不同食物实验室培养的淡水螺半吸收期和99.99%的转化天数进行了估算。高蛋白质含量食物饲喂的淡水螺性腺的元素转换率（碳同位素0.244,氮同位素0.250）和转化天数（碳同位素37.7天,氮同位素36.91天）比肌肉部位转化率高,且转化天数少;碳和氮稳定同位素比莴苣喂养的碳氮同位素含量高;淡水螺同位素传递率偏离大多数相邻营养级δ13C（0.04‰）和δ15N（0.34‰）的传递率经验值。实验结果表明,在高品质食物饲喂情况下,淡水螺新陈代谢旺盛,会将大部分能量供应给性腺器官,淡水螺繁殖能力变强。即高蛋白含量食物除了保障其自身的生长外,繁殖能力变强;低蛋白含量食物选择不明显。本研究室内、外实验部分在美国阿拉巴马州特洛伊大学完成。研究资金来源于特洛伊大学环境科学与生物学院。Brain Helms为该实验研究项目的指导教授,其主要研究领域为水体无脊椎动物于对水体环境变化的响应。Prof.Brain Helms团队包括特洛伊大学环境科学与生物学院水生动物系教授以及硕士和博士研究生。本人为Prof.Brain Helms硕士研究生课程学生之一,参加了该课程野外实验布设、观测和部分实验室操作。实验数据收集整理工作在特洛伊大学完成,分析、计算过程在国内完成。
论文目录
摘要abstractChapter1.Introduction 1.1 Interspecific competition and intraspecific competition of aquatic system 1.1.1 natural competition introduction 1.1.2 intraspecific competition dominant 1.2 Freshwater snail competition 1.2.1 consequence of freshwater snails’competition 1.2.2 interspecific competition and intraspecific competition research cases of freshwater snails 1.2.3 freshwater snails’competition mechanism from nutrient assimilation analysis 1.2.4 Knowledge gap between previous studies and my research 1.3 Isotope analysis and gastrointestinal tract content for species 1.3.1 isotope analysis development and apply 1.3.2 process and difficulties of isotope analysis in biotic samples 1.3.3 gastrointestinal tract content apply 1.4 Research significance and objectives 1.4.1 significance for aquatic ecosystem 1.4.2 objective of the field study 1.4.3 objective of the lab control feeding 1.4.4 objective of the isotope analysisChapter2.Methods 2.1 Study area 2.2 Study species 2.3 Field study of freshwater snails with gradient density change 2.4 Lab cultured experiment 2.5 Stable isotope carbon and nitrogen process 2.5.1 overall idea of stable isotope analysis 2.5.2 pretreatment and key steps of stable isotope analysis 2.5.3 models and calculation for stable isotope analysisChapter3.Result 3.1 Field experiment 3.1.1 abiotic parameters of the creek 3.1.2 phenotype alterations and AFDM response to gradient freshwater snails’density change 3.1.3 final individuals in14 experiment units（immigration） 3.1.4 guts content in field freshwater snails’samples 3.2 Lab culture phenotype result 3.2.1 phenotype change in50 sampling days consequence 3.2.2 correlations of length and weight in three groups 3.3 Isotope analysis for carbon and nitrogen of freshwater snails’samples 3.3.1 stable isotope nitrogen and carbon in freshwater snails’gonads and muscle 3.3.2 transmitting rate（assimilation rate）of the body parts with different treatment..Chapter4.Discussion 4.1 Field result discussion 4.1.1 phenotype change with increasing density 4.1.2 AFDM（food quantity）response to increasing density 4.1.3 conclusion to prove the hypothesis 4.1.4 optimal freshwater snails’population density 4.1.5 shortcoming for the field study 4.2 Lab food control feed study 4.2.1 our chosen food type and actual freshwater snails’guts food content 4.2.2 nitrogen and carbon assimilation difference 4.2.3 freshwater snails’life strategy response to food type change 4.2.4 phenotype change to carbon and nitrogen turnover rate of the muscle parts 4.3 Reliability of lab experiment analysis in our study 4.3.1 isotope analysis errors 4.3.2 gastrointestinal tract content errors 4.4 Future study research 4.4.1 perfection about my study 4.4.2 my study involved with water pollution studiesChapter5.ConclusionReferenceAcknowledgement
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 曹洋
导师: 吴新
关键词: 种内竞争,淡水螺,控制饲养,表现型改变,同位素转化率
来源: 长安大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 长安大学
分类号: Q178
总页数: 64
文件大小: 3435K
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标签：种内竞争论文; 淡水螺论文; 控制饲养论文; 表现型改变论文; 同位素转化率论文;
