基于碳氮穩(wěn)定同位素技術(shù)的小清河口鄰近海域底棲食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)研究

張傳鑫，陳靜，紀(jì)瑩璐，陳琳琳，李海匯，王全超，李寶泉*，邢榮蓮

( 1. 煙臺大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺 264005；2. 中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所，山東 煙臺 264003；3. 國家海洋局北海預(yù)報(bào)中心，山東 青島 266061；4. 壽光市海洋漁業(yè)發(fā)展中心，山東 壽光 262700)

1 引言

隨著沿海城市和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，河口生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步受到人類活動的干擾，是最易受到威脅和發(fā)生變化的水生生態(tài)系統(tǒng)之一[1]。小清河是流入萊州灣的主要河流，河口呈喇叭狀，灘面平緩，粉砂底質(zhì)等水文地貌特征使水力停留時間較長[2]，且隨著工業(yè)的發(fā)展，大量工業(yè)廢水和生活污水的排放，影響到小清河口及鄰近海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[3]以及漁業(yè)資源的健康發(fā)展，并可能進(jìn)一步影響到水生生物群落的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

食物網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能的主要渠道，也是保護(hù)生物多樣性的重要途徑，在生態(tài)系統(tǒng)的管理和保護(hù)方面起到了重要作用[4]。探究河口生態(tài)系統(tǒng)中生物的食源特征和營養(yǎng)關(guān)系，建立該區(qū)域基礎(chǔ)食物網(wǎng)，則能更好地了解河口復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程、生物群落組成結(jié)構(gòu)以及物種之間的取食關(guān)系[5]。食物網(wǎng)的傳統(tǒng)研究方法是胃含物分析法，通過分析捕食者胃含物的種類組成、數(shù)量和重量等，確定食物網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)關(guān)系，該方法直觀，但帶有偶然性，可反映生物短時間內(nèi)的食性[6-7]；而穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)則可準(zhǔn)確定量較長時期的攝食情況，較真實(shí)地反映食物網(wǎng)中生物的營養(yǎng)等級和能量流動，是目前研究生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)物來源和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要研究手段[1,5,8-9]。

碳穩(wěn)定同位素比值，主要用于確定消費(fèi)者食物的組成與來源[10]；而氮穩(wěn)定同位素比值隨著營養(yǎng)級升高具有明顯富集，通常用來研究食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)級[11]，將碳、氮穩(wěn)定同位素結(jié)合使用可以更有效地揭示有機(jī)質(zhì)的來源、消費(fèi)者的食物組成以及各生物在食物網(wǎng)中所處的營養(yǎng)級。當(dāng)同位素?cái)?shù)量為n，而食源數(shù)量大于n+1時，生物之間的營養(yǎng)關(guān)系無法采用標(biāo)準(zhǔn)線性混合模型進(jìn)行計(jì)算[12-13]，而利用貝葉斯混合模型（Mix-SIAR）可以計(jì)算多種來源的食物對目標(biāo)生物的貢獻(xiàn)比例，且能提高貢獻(xiàn)比例的估算準(zhǔn)確度[14]。

以往關(guān)于小清河口及鄰近海域的研究主要集中于生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境狀況與生物群落變化情況，對于營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的研究較為缺乏[2-3,15]。本研究應(yīng)用碳氮穩(wěn)定同位素技術(shù)和貝葉斯混合模型（MixSIAR）對小清河口鄰近海域底棲食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)關(guān)系進(jìn)行研究，初步構(gòu)建小清河口鄰近海域生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)食物網(wǎng)，估算潛在食源對不同功能群的食源貢獻(xiàn)率，辨識主要消費(fèi)者的營養(yǎng)位置，以期為小清河口鄰近海域生物多樣性保護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與處理

于2020年10月在壽光小清河口鄰近海域（37°15′54″～37°24′32″N，119°08′14″～119°14′16″E）使用拖網(wǎng)漁船進(jìn)行樣品采集（圖1）。調(diào)查網(wǎng)具為單船底拖網(wǎng)（網(wǎng)長為46 m，網(wǎng)寬為35 m，網(wǎng)口高為3.6 m，網(wǎng)目直徑為2 cm），平均拖速為2.5 kn，每網(wǎng)拖行時間為30 min。共設(shè)置12個生物采樣站位，采集的生物樣本包括魚類、甲殼類、頭足類、腹足類、雙殼類等，潛在食源樣本包括沉積物有機(jī)質(zhì)（Sediment Organic Matter, SOM）、懸浮顆粒有機(jī)物（Suspended Particulate Organic Matter, POM）、浮游植物和浮游動物。樣品的采集和處理方法遵照《海洋監(jiān)測規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸》（GB 17378.3-2007）進(jìn)行[16]。

圖1 小清河口鄰近海域拖網(wǎng)站位圖Fig. 1 Trawling stations of the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

2.1.1 潛在食源樣本采集和處理

采集方法：采用抓斗式采泥器抓取表層沉積物，取1～2 cm處泥樣于聚乙烯袋中，得到SOM樣本；使用有機(jī)玻璃采水器在距水面0.5 m深處采集2 L海水，用兩個1 L聚乙烯瓶保存，得到POM樣本；浮游動物樣本采集使用淺水II型浮游生物網(wǎng)，水平拖網(wǎng)表層海水，沖網(wǎng)至1 L聚乙烯瓶中保存；浮游植物樣本采集使用淺水III型浮游生物網(wǎng)，自底層至表層垂直拖網(wǎng)，沖洗至1 L聚乙烯瓶中保存；以上所有樣本均冷凍保存。

室內(nèi)處理：SOM樣本經(jīng)過1 mol/L的稀鹽酸酸化處理后過孔徑為63 μm的篩絹，得到SOM。POM樣本經(jīng)孔徑為150 μm的篩絹過濾后，抽濾到預(yù)先經(jīng)450℃灼燒5 h的What-man GF/F濾膜上，得到POM。浮游動物樣本過孔徑為200 μm的篩絹，在顯微鏡下使用干凈的鑷子挑出雜質(zhì)后，得到浮游動物。浮游植物樣本過孔徑為100 μm的篩絹，除去浮游動物和雜質(zhì)，抽濾到預(yù)先經(jīng)450℃灼燒5 h的What-man GF/F濾膜上，得到浮游植物。

2.1.2 生物樣本采集和處理

采集方法：采用底拖網(wǎng)漁船沿河口斷面拖行獲取底棲生物樣品，并結(jié)合抓斗式采泥器采集底棲動物樣品。采集到的樣品冷凍保存，帶回實(shí)驗(yàn)室后，進(jìn)行物種鑒定和體長、體重測量。

室內(nèi)處理：每個物種選取3個大小相近的個體（采樣數(shù)量小于3的物種取全部個體），魚類取第一背鰭下方肌肉，蝦類取腹部肌肉，蟹類取第一螯足肌肉，頭足類取腕部肌肉，腹足類去殼取肌肉，雙殼類取閉殼肌[17]。所有樣品去離子水沖洗干凈后放入離心管，冷凍干燥機(jī)（SCIENTZ-18N）干燥48 h后，用瑪瑙研缽研磨成粉。

2.2 碳氮穩(wěn)定同位素的測定和營養(yǎng)級計(jì)算

2.2.1 碳氮穩(wěn)定同位素測定

將上述樣品裝入錫囊，用Mat253同位素質(zhì)譜儀（Thermo Fisher，美國）進(jìn)行測定。碳穩(wěn)定同位素的標(biāo)準(zhǔn)物采用美洲擬箭石（Pee Dee Belemnote, PDB），氮穩(wěn)定同位素的標(biāo)準(zhǔn)物采用空氣中純凈的N2。碳氮穩(wěn)定同位素比值以國際通用的 δ值形式表示：

式 中，X表 示13C或15N；R表 示13C/12C或15N/14N，δ13C、δ15N精密度小于0.20‰[18]。

2.2.2 營養(yǎng)級計(jì)算

本研究以浮游植物為初級生產(chǎn)者，以浮游動物[19]和雙殼類[10-11]作為基準(zhǔn)生物，計(jì)算不同底棲生物所對應(yīng)的營養(yǎng)級（TL），公式如下[19]：

式中，δ13Cconsumer、δ15Nconsumer分別為消費(fèi)者的碳、氮穩(wěn)定同位素比值；δ13Cbase1、δ15Nbase1分別為浮游動物的平均碳、氮穩(wěn)定同位素比值；δ13Cbase2、δ15Nbase2分別為雙殼類的平均碳、氮穩(wěn)定同位素比值；Δδ15N為氮穩(wěn)定同位素富集度，此處取5.6‰[20]；λ為基準(zhǔn)消費(fèi)者營養(yǎng)級，確定為2[11,19]。

2.3 生態(tài)位分析和食源分析

考慮到生態(tài)位總面積（Total Area, TA）可能因個別數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，使用貝葉斯標(biāo)準(zhǔn)橢圓面積（Standard Ellipse Area, SEA）可減少樣本誤差，當(dāng)樣本數(shù)小于30時，采用校正標(biāo)準(zhǔn)橢圓面積（SEAc）可減少因樣本數(shù)較少而產(chǎn)生的誤差，其公式為

基于 SEAc 在δ-空間中的分布（95%置信區(qū)間），計(jì)算7種生物類群（雙殼類、魚類、蝦類、腹足類、蟹類、頭足類和多毛類、棘皮動物）的生態(tài)位重疊概率[21]。

35種底棲生物按照食源組成劃分為浮游和碎屑食性、雜食性、肉食性3個類群[5,22]。使用R軟件（版本：4.0.5）的MixSIAR模型，估算潛在食源對不同功能群的食源貢獻(xiàn)率。由于各食源貢獻(xiàn)率范圍未知，在模擬中采用沒有先驗(yàn)信息的狄克雷分布，即假設(shè)所有比例出現(xiàn)的概率相同[23]。同位素營養(yǎng)富集因子在生物中波動較大，在不同生物類群中采用不同的營養(yǎng)富集因子，取值范圍：Δδ13C為-1.0‰～2.0‰，Δδ15N為0.4‰～5.6‰[20,24-25]。

2.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的分析處理在Excel 2010和SPSS 26.0中進(jìn)行，數(shù)值差異顯著性采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和非參檢驗(yàn)（Kruskal-Wallis Test），當(dāng)p小于0.05時表示存在顯著性差異。利用ArcMap 10.3繪制小清河口鄰近海域拖網(wǎng)站位圖，利用R語言中的MixSIAR模型進(jìn)行消費(fèi)者食源分析，利用ggplot 2繪制營養(yǎng)級圖。用R語言的 SIBER 包繪制δ13C和δ15N組成的貝葉斯標(biāo)準(zhǔn)橢圓圖，并計(jì)算不同底棲類群的營養(yǎng)生態(tài)位相關(guān)參數(shù)。

3 結(jié)果

3.1 小清河口鄰近海域碳、氮穩(wěn)定同位素特征

3.1.1 潛在食源穩(wěn)定同位素特征

小清河口鄰近海域共采集潛在食源樣本15個，其中POM、SOM、浮游植物樣本各4個，浮游動物樣本3個（表1）。小清河口鄰近海域潛在食源中δ13C值范圍為-25.56‰～-17.91‰，平均值為-21.65‰±2.69‰；δ15N值的范圍為2.43‰～10.33‰，平均值為6.72‰±2.84‰。平均δ13C值由高到低依次為浮游動物、POM、SOM、浮游植物，平均δ15N值由高到低依次為浮游動物、浮游植物、POM、SOM。單因素方差分析顯示，浮游植物與浮游動物和POM的碳穩(wěn)定同位素比值之間存在顯著差異，SOM與浮游植物和浮游動物的氮穩(wěn)定同位素比值之間存在顯著差異（p<0.05），而整體上同一食源不同站位樣本之間碳（p=0.185>0.05）、氮（p=0.053>0.05）穩(wěn)定同位素比值沒有顯著性差異。

表1 小清河口鄰近海域潛在食源的δ13C值及δ15N值Table 1 The δ13C and δ15N values of potential food source in the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

3.1.2 底棲生物穩(wěn)定同位素特征

共采集到底棲生物樣品35種，其中腹足類6種、甲殼類10種、魚類10種、雙殼類6種、頭足類1種、多毛類1種、棘皮動物1種，其δ13C值的變化范圍為-23.48‰～-18.31‰，平均值為-19.76‰±1.26‰，δ13C值最大的為焦氏舌鰨（-18.31‰±0.06‰），最小的為凸殼肌蛤（-23.48‰±0.05‰）；δ15N值的變化范圍為8.79‰～18.01‰，平均值為14.11‰±1.98‰，δ15N值最大的為中華櫛孔蝦虎魚（18.01‰±0.13‰），最小的為短竹蟶（8.79‰±0.09‰）。本研究中平均δ13C值由高到低依次為多毛類、棘皮動物、魚類、腹足類、甲殼類、頭足類、雙殼類，平均δ15N值由高到低依次為頭足類、甲殼類、魚類、腹足類、雙殼類、棘皮動物、多毛類。小清河口鄰近海域底棲生物的碳、氮穩(wěn)定同位素值存在顯著性差異（p<0.05）（表2）。

表2 小清河口鄰近海域底棲生物的δ13C值及δ15N值Table 2 The δ13C and δ15N values of benthos in the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

3.2 生態(tài)位和營養(yǎng)級

小清河口鄰近海域底棲動物7種底棲生物類群的營養(yǎng)生態(tài)位及生態(tài)位重疊狀況如圖2所示。生態(tài)位寬度由大到小依次為雙殼類（TA=11.007，SEA=5.881，SEAc=6.249）、魚類（TA=8.289，SEA=4.235，SEAc=4.386）、蝦類（TA=6.574，SEA=3.707，SEAc=3.939）、腹足類（TA=6.960，SEA=3.616，SEAc=3.842）、蟹類（TA=0.777，SEA=0.444，SEAc=0.489）、多毛類和棘皮動物（TA=0.127，SEA=0.101，SEAc=0.126）、頭足類（TA=0.003，SEA=0.004，SEAc=0.005）。整體來看，小清河口鄰近海域底棲動物7種底棲生物類群存在一定程度的生態(tài)位重疊現(xiàn)象，各底棲生物類群之間競爭激烈，其中魚類和蝦類之間營養(yǎng)生態(tài)位重疊概率最高，為51.73%。

圖2 小清河口鄰近海域底棲動物營養(yǎng)生態(tài)位及生態(tài)位重疊狀況Fig. 2 The nutritional niche and niche overlap of benthos in the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

續(xù)表 2

本研究以雙殼類和浮游動物作為基準(zhǔn)生物，計(jì)算不同底棲生物所對應(yīng)的營養(yǎng)級并繪制營養(yǎng)級（圖3）。結(jié)果如下，小清河口鄰近海域底棲生物營養(yǎng)級范圍為1.65（凸殼肌蛤）～3.54（中華櫛孔蝦虎魚），其中腹足類動物營養(yǎng)級范圍為2.06（經(jīng)氏殼蛞蝓）～3.03（紅帶織紋螺），甲殼類動物營養(yǎng)級范圍為2.24（細(xì)螯蝦）～3.26（口蝦蛄），魚類營養(yǎng)級范圍為2.42（方氏云鳚）～3.54（中華櫛孔蝦虎魚），雙殼類營養(yǎng)級范圍為1.65（凸殼肌蛤）～2.43（日本鏡蛤），日本槍烏賊營養(yǎng)級為3.18，不倒翁蟲營養(yǎng)級為2.54，棘刺錨參營養(yǎng)級為2.54。

圖3 小清河口鄰近海域底棲動物的營養(yǎng)級Fig. 3 Trophic levels of benthos in Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

3.3 小清河口鄰近海域底棲生物的食源

基于MixSIAR模型對35種底棲生物的食源進(jìn)行溯源，將其劃分為浮游和碎屑食性、雜食性、肉食性3個類群。其中，浮游和碎屑食性類群：以懸浮顆粒有機(jī)物、浮游動物、浮游植物和沉積物碎屑為食，主要包括雙殼類（短竹蟶、凸殼肌蛤、菲律賓蛤仔、毛蚶、文蛤和日本鏡蛤）、小型蝦類（細(xì)螯蝦）、不倒翁蟲和棘刺錨參；雜食性類群：以懸浮顆粒有機(jī)物、浮游動物、浮游植物、沉積物碎屑、雙殼類和多毛類為食，主要包括腹足類（縱肋織紋螺、紅帶織紋螺、扁玉螺、脈紅螺、經(jīng)氏殼蛞蝓和斑紋無殼側(cè)鰓）和小型蟹類（寄居蟹、隆線強(qiáng)蟹、日本擬平家蟹）；肉食性類群：以浮游動物、雙殼類、小型蝦類（細(xì)螯蝦）、小型蟹類、小型魚類（方氏云鳚、多鱗鱚和朝鮮斜棘鴨）、腹足類和多毛類為食，主要包括大型魚類（斑尾刺蝦虎魚、中華櫛孔蝦虎魚、普氏韁蝦虎魚、髭縞蝦虎魚）、中型魚類（日本帶魚、矛尾蝦虎魚和焦氏舌鰨）、小型魚類、大型蝦蟹類（口蝦蛄、中國明對蝦、鷹爪蝦和日本蟳）、中型蝦類（日本鼓蝦、葛氏長臂蝦）和頭足類。

各類群食物貢獻(xiàn)率如表3所示，浮游和碎屑食性的生物類群中，以 POM 和 SOM為主要食源的包括短竹蟶、不倒翁蟲和棘刺錨參，以浮游生物為主要食源的包括雙殼類（除短竹蟶外）和小型蝦類（細(xì)螯蝦）；以小型蝦類、雙殼類和多毛類為主要食源的包括雜食性類群中的腹足類、小型蟹類和肉食性類群中的小型魚類；肉食性類群中的大中型魚類、大中型蝦蟹類和頭足類食性相對較為廣泛，以多毛類、小型蝦蟹類和雙殼類為主要食源。

表3 小清河口鄰近海域底棲生物食物貢獻(xiàn)率Table 3 Food contribution rate of benthos in the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

3.4 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)

基于小清河口鄰近海域底棲生物的營養(yǎng)級和食源特征初步構(gòu)建底棲食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)（圖4），主要存在兩條能量傳遞途徑，一是以浮游生物為主要能量來源的浮游食物鏈，其中雙殼類（除短竹蟶外）、小型蝦類、不倒翁蟲和棘刺錨參為主要初級消費(fèi)者；二是以SOM為主要能量來源的底層食物鏈，其中短竹蟶和腹足類為主要初級消費(fèi)者。

圖4 小清河口鄰近海域底棲動物食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig. 4 The structure of benthos food web in the Xiaoqing River Estuary adjacent sea area

4 討論

4.1 小清河口鄰近海域碳、氮穩(wěn)定同位素特征

小清河口鄰近海域潛在食源由POM、SOM、浮游植物和浮游動物構(gòu)成，與黃海相比[5]，潛在食源δ13C值跨度相對較小，δ15N值跨度相對較大，且POM和浮游植物的氮穩(wěn)定同位素比值較大，不同站位間同一食源碳穩(wěn)定同位素比值無顯著性差異，氮穩(wěn)定同位素比值有差異不顯著，整體來說，離河口較近的1號站位及靠近龍威漁港的4號和6號站位潛在食源氮穩(wěn)定同位素比值相對較高，這是由于這些站點(diǎn)離岸較近，潛在食源的δ15N值變化特征和人類活動引起的營養(yǎng)輸入關(guān)系緊密[25]，頻繁人類活動對小清河口潛在食源的δ15N值產(chǎn)生影響。小清河口鄰近海域浮游植物的碳穩(wěn)定同位素比值顯著比POM和浮游動物小，而黃海的研究顯示浮游植物碳穩(wěn)定同位素比值同樣小于浮游動物，但高于POM[5]，這是由于浮游植物為浮游動物或其他水生生物提供直接或間接的食物來源，是水生食物網(wǎng)的基礎(chǔ)[26]；SOM的氮穩(wěn)定同位素比值顯著比浮游植物和浮游動物小，符合萊州灣沉積物氮穩(wěn)定同位素比值的范圍[27]。

小清河口鄰近海域底棲動物碳、氮穩(wěn)定同位素比值存在顯著差異，碳同位素高的生物與底棲食物網(wǎng)有關(guān)，低的生物與浮游食物網(wǎng)有關(guān)[28]，說明本研究區(qū)域存在浮游食物鏈和底層食物鏈。δ13C值的變化范圍為-23.48‰～-18.31‰，δ15N值的變化范圍為8.79‰～18.01‰，基本符合渤海常見海洋生物的碳氮穩(wěn)定同位素比值范圍（-21.95‰～-15.14‰，9.22‰～16.66‰）[29]。碳值跨度只有5.17‰，但氮值跨度為9.22‰，平均δ13C值和δ15N值均比黃河口和長江口區(qū)域高，但δ13C值跨度顯著低于黃河口和長江口區(qū)域[30-31]，這表明小清河口區(qū)域底棲動物的食源多樣性沒有河口三角洲生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，生物對食源的選擇性較低，δ15N值跨度低于黃河口區(qū)域而高于長江口區(qū)域[30-31]，可能是由于本研究所獲種類大多為底棲生物，中上層種類較為缺乏。部分底棲生物δ15N值相對較大，則是因?yàn)橹靶∏搴涌谑芪廴境潭认鄬^重，雖然近年來有所改善，但沉積物和水體中氮含量仍相對較高[27,32]。沉積物有機(jī)質(zhì)中氮累積會導(dǎo)致生物氮穩(wěn)定同位素值發(fā)生變化，如澳大利亞東南部河口地區(qū)生物δ15N值會隨著沉積物有機(jī)質(zhì)中氮累積的增加而變大[33]；其次氮含量較高水體中初級生產(chǎn)者δ15N值也偏高[34]，通過食物鏈傳遞導(dǎo)致部分消費(fèi)者的δ15N值上升。

4.2 生態(tài)位和營養(yǎng)級

描述生態(tài)位關(guān)系最重要的兩個指標(biāo)是生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊，其中生態(tài)位寬度表示物種對棲息地和資源利用及競爭能力的強(qiáng)弱，而生態(tài)位重疊表示不同物種間的競爭關(guān)系程度[35]。小清河口鄰近海域雙殼類的SEAc最大，說明雙殼類比其他底棲生物類群占據(jù)了更廣的生態(tài)位，7種底棲生物類群存在一定程度的生態(tài)位重疊現(xiàn)象，說明各底棲生物類群之間競爭激烈，其中魚類、蝦類、雙殼類和腹足類之間營養(yǎng)生態(tài)位重疊均較高，表明這些種群的食物來源較為接近，競爭激烈；頭足類、蟹類、多毛類和棘皮動物所占生態(tài)位較小，與其他類群間重疊度不高，但完全被蝦類、魚類和腹足類所覆蓋，說明其對資源的需求高度相似，存在較為激烈的競爭。

基準(zhǔn)生物一般選擇營養(yǎng)級較低的初級消費(fèi)者，而選取生物的不同將導(dǎo)致營養(yǎng)級產(chǎn)生差異[36-37]，由于浮游動物和雙殼類動物δ15N值變化較大，本研究選取雙殼類和浮游動物的平均δ15N值作為基準(zhǔn)生物的氮穩(wěn)定同位素值。水域環(huán)境中較高氮濃度會導(dǎo)致生物間氮的富集度變大[33-34]，考慮到小清河口污染程度相對較重，且本研究生物δ15N值相對較大，因此選擇氮穩(wěn)定同位素富集度為5.6‰。研究結(jié)果表明，最低營養(yǎng)級生物為凸殼肌蛤，最高營養(yǎng)級生物為中華櫛孔蝦虎魚，而非日本帶魚，已有研究表明，由于食物來源發(fā)生變化，北部灣日本帶魚的營養(yǎng)生態(tài)位變化明顯，在資源利用和環(huán)境適應(yīng)方面都有所下降[38]，此外生物體長也會產(chǎn)生不同程度影響[39]，本次調(diào)查中捕獲的日本帶魚個體偏小，攝食能力與成年個體相比較弱也是導(dǎo)致其所處營養(yǎng)級較低的原因。除日本帶魚外大部分生物基本符合渤海常見生物的營養(yǎng)水平[29,40]，其中魚類營養(yǎng)級跨度為1.12，大于甲殼類、雙殼類、腹足類的營養(yǎng)級跨度，進(jìn)一步說明魚類與其他物種之間競爭激烈。

4.3 食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)關(guān)系

小清河口鄰近海域底棲食物網(wǎng)主要由浮游食物鏈和底層食物鏈構(gòu)成，大部分生物位于浮游食物鏈，與長江口浮游生物食性的水生生物所占比例升高[6]的特征相似，而張波等[41]對萊州灣漁業(yè)資源調(diào)查顯示該區(qū)域食物鏈越來越短，食物網(wǎng)主要通過碎屑食物鏈傳遞能量，這是因?yàn)楸敬握{(diào)查為秋季10月份，大量漁業(yè)活動過后，個體較小，游泳能力較強(qiáng)的生物占主體。李凡等[42]發(fā)現(xiàn)，浮游動物食性的種團(tuán)在春季和秋季均占絕對優(yōu)勢，這與本研究結(jié)論相似。主要魚類的食源組成廣泛，對浮游動物、雙殼類、小型蝦類、小型蟹類、腹足類、多毛類、小型魚類皆有攝食，其中對雙殼類、多毛類和小型蝦蟹類的食用比例較大，這是由于一個營養(yǎng)群包含具有類似營養(yǎng)位置的生物，但其成員可能攝食不同的餌料且在食物網(wǎng)內(nèi)有不同的生態(tài)功能[43]，亦表明由于食源多樣性有限，加劇了該區(qū)域生物對資源的競爭程度。雜食性類群腹足類和小型蟹類捕食較多的是雙殼類和多毛類，而大型蟹類和頭足類除捕食雙殼類和多毛類外，多以腹足類和小型蟹類為食，不僅種內(nèi)競爭激烈，種間競爭同樣激烈。

根據(jù)秋季（10月）小清河口鄰近海域底棲食物網(wǎng)各生物的食性和營養(yǎng)級，將底棲生物主要分為3個營養(yǎng)層次，即初級消費(fèi)者、次級消費(fèi)者和高級消費(fèi)者，初級消費(fèi)者主要為浮游和碎屑食性類群，包括雙殼類、不倒翁蟲、棘刺錨參和小型蝦類（細(xì)螯蝦），次級消費(fèi)者主要為雜食性類群，包括腹足類、小型蟹類（寄居蟹、隆線強(qiáng)蟹和日本擬平家蟹）和小型魚類（方氏云鳚、多鱗鱚和朝鮮斜棘鴨），高級消費(fèi)者主要為肉食性類群，包括大型魚類（斑尾刺蝦虎魚、中華櫛孔蝦虎魚、普氏韁蝦虎魚、髭縞蝦虎魚）、中型魚類（日本帶魚、矛尾蝦虎魚和焦氏舌鰨）、大型蝦蟹類（口蝦蛄、中國明對蝦、鷹爪蝦和日本蟳）、中型蝦類（日本鼓蝦、葛氏長臂蝦）和頭足類。這一結(jié)果同黃海大型底棲動物食物網(wǎng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)基本一致[5]，符合我國近海和萊州灣海洋食物網(wǎng)的特征[6,42,44-46]。

5 結(jié)論

（1）小清河口鄰近海域潛在食源平均δ13C值由大到小依次為浮游動物、POM、SOM、浮游植物，平均δ15N值由大到小依次為浮游動物、浮游植物、POM、SOM；底棲生物平均δ13C值由大到小依次為多毛類、棘皮動物、魚類、腹足類、甲殼類、頭足類、雙殼類，平均δ15N值由大到小依次為頭足類、甲殼類、魚類、腹足類、雙殼類、棘皮動物、多毛類。

（2）小清河口鄰近海域底棲生物的營養(yǎng)級范圍為1.65（凸殼肌蛤）～3.54（中華櫛孔蝦虎魚），存在浮游食物鏈和底層食物鏈兩條能量傳遞途徑，分為初級消費(fèi)者、次級消費(fèi)者與高級消費(fèi)者3個營養(yǎng)層次。

（3）底棲生物類群之間存在一定程度的生態(tài)位重疊現(xiàn)象，競爭較為激烈，其中魚類和蝦類競爭最為激烈；而且食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)受小清河口近海區(qū)域環(huán)境質(zhì)量與當(dāng)?shù)貪O業(yè)捕撈的影響。