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南海珊瑚礁植食性鱼类典型功能群摄食生态研究
Alternative TitleFeeding ecology of typical functional groups of herbivorous fishes in coral reefs of South China Sea
林先智
Thesis Advisor刘胜
2019
Degree Grantor南海海洋研究所
Degree Name博士
Degree Discipline海洋生物学
Keyword高通量测序,生境变化,功能冗余,摄食分析,珊瑚礁生态系统
Abstract植食性鱼类作为珊瑚礁生态系统主要的次级生产者,其摄食调控对于维持珊瑚礁生态系统健康至关重要。从摄食营养关系入手,有助于深入认识植食性鱼类在珊瑚礁生态系统中的关键过程及其调控机制中的功能作用。本研究选取中国南海珊瑚礁海域2种鹦嘴科和5种刺尾鱼科优势鱼类为研究对象,首次将高通量测序技术应用于植食性鱼类现场摄食分析,准确、全面地获得了食物种类信息,探讨珊瑚礁生境变化与植食性鱼类功能作用的相互关系,阐释不同植食性鱼类对维持珊瑚礁生态系统功能的作用。1. 鱼类食性分析方法的确定分别使用传统Sanger测序和Illumina Solexa高通量测序对金钱鱼食物组成进行比较分析,结合胃含物镜检加以验证,确定高通量测序技术在鱼类摄食分析中的适用性。研究结果显示,高通量测序方法在反映食物多样性和覆盖范围上更具优势,获得的有效食物序列和食物种类分别是传统测序的254倍与1.5倍。通过与胃含物镜检结果比较与验证,高通量测序检测灵敏度高、食谱覆盖广,获取的大量数据可在一定程度上提供半定量信息,可为珊瑚礁植食性鱼类摄食生态学研究提供强有力的支撑。2. 健康珊瑚礁生态系统植食性鱼类关键类群功能鹦嘴鱼科鱼类黑斑鹦嘴鱼(Scarus globiceps)和污色绿鹦嘴鱼(Chlorurus sordidus)的肠含物中获得21个生物门类或类群,食物来源广泛。序列组成中以甲藻门(Dinoflagellata)、红藻门(Rhodophyta)、绿藻门(Chlorophyta)、褐藻门(Ochrophyta)中的种类为主,如红藻中的叉珊藻(Jania sp.)、褐藻中的黑顶藻(Sphacelaria sp.)和甲藻中的Suessiaceae科之一种相对序列丰度较为优势,为典型的植食性鱼类,对珊瑚礁区的多种藻类起到下行控制作用。鹦嘴鱼肠含物中大量甲藻序列,说明需要重新考虑植食性鱼类在控制以甲藻为代表的微藻方面的作用及由此产生的生态学效应。3. 珊瑚礁生境变化对植食性鱼类功能作用的影响对不同珊瑚礁生境(珊瑚主导区域、中间过渡区域和严重退化区域)中10个站点的优势植食性鱼类栉齿刺尾鱼(Ctenochaetus striatus)进行摄食分析发现。栉齿刺尾鱼食物来源广泛,多种藻类及底栖小型无脊椎动物均是其胃含物的重要组成部分,如甲藻、褐藻、绿藻、红藻、节肢动物等,共29个生物门类或类群。在不同底质特征的珊瑚礁生境中,栉齿刺尾鱼的胃含物DNA序列组成差异较大。珊瑚主导区域的礁石表生藻类基质(Epilithic algal matrix,EAM)和大型藻类覆盖率较低,该区域的栉齿刺尾鱼胃含物均以褐藻种类最为优势。中间过渡区域EAM和大型藻类覆盖率亦较低,底质多为裸露的礁石,该区域的栉齿刺尾鱼胃含物主要优势种类则为甲藻和节肢动物,多样性高。珊瑚严重退化区域站点的EAM和大型藻类覆盖率较高,其中2个站点胃含物种类以绿藻为主,另一个站点与中间过渡区域相似性更高,以甲藻种类为主。研究结果暗示了在珊瑚礁生境变化过程中,栉齿刺尾鱼可通过改变食物来源对底栖生物群落结构发挥着不同的控制作用,进而可能影响底层生物群落传递给次级消费者的这一重要途径。4. 不同植食性鱼类营养生态位及功能比较从南海珊瑚礁海域22个站点采集6种常见植食性鱼类,鱼类消化道内含物DNA测序获得30个生物门类或类群,包括褐藻、甲藻、红藻、节肢动物、绿藻等,表明植食性鱼类的食物来源广泛,对多种底栖大型藻类、微藻及小型无脊椎动物起到下行控制作用。褐藻、甲藻、红藻、节肢动物和绿藻相对序列丰度最高,占80 % 以上,但不同种类鱼类之间差异较大。黑斑鹦嘴鱼以甲藻(33.9 ~ 39.4 %)较为优势,高鳍刺尾鱼(Zebrasoma veliferum)以红藻最为优势(50.0 %)。刺尾鱼属(Acanthurus spp.)主要组成为褐藻(平均44.0 %)。栉齿刺尾鱼组成复杂,甲藻、绿藻、褐藻以及节肢动物均是其重要组成部分,站点之间波动较大。植食性鱼类在主要的食物来源上重叠现象较少,仅有30属种类被两种或以上种类鱼类所共有(如黑顶藻),功能冗余作用有限,不重叠的种类较多(61属),互补效应更为突出,表明每种植食性鱼类在控制底栖群落结构方面的不可或缺性。研究说明植食性鱼类及其多样性对珊瑚礁生态系统稳定与平衡中的重要性,以及珊瑚礁生态系统在应对退化方面可能比之前认为的更为脆弱。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18137
Collection学位论文(博士)
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GB/T 7714
林先智. 南海珊瑚礁植食性鱼类典型功能群摄食生态研究[D]. 南海海洋研究所,2019.
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