Оригинални статии

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

РЕЗЮМЕ

Limnoperna fortunei (L. fortunei) е един от най-разпространените сладководни двучерупчета в Югоизточна Азия, с широко разпространено пряко и непряко въздействие върху екосистемите. За оценка на материалните потоци в местообитанията на L. fortunei, комбинация от анализи на стабилен изотоп и мастни киселини бяха приложени за оценка на спектъра на хранене на L. fortunei в южен Китай. Използвайки модела за смесване на изотопи, пропорциите на приноса към диетата на L. fortunei са оценени като 19,8% –28,2% за планктона, 57,6% –65,2% за частиците органични вещества (POM) и 10,2% –21,1% за седиментите органични вещества. Ние заключаваме, че POM е основният източник на храна за L. fortunei. Обогатяването на δ 13 C с фиксиран въглерод от POM до L. fortunei е бил 0,67% –2,41%. Въз основа на данните за мастните киселини беше изчислено, че L. fortunei консумирани или селективно натрупани Chlorophyceae, Cryptophyceae, Dinophyceae, бактерии и сухоземни органични вещества. Спектърът на хранене от L. fortunei е подобен на този на Dreissena polymorpha. Ние предлагаме това L. fortunei е в състояние да разграничи подходящи хранителни продукти, използвайки химически сигнали и повърхностните свойства на частиците.

пълна

Въведение

Двучерупчестата мида, Limnoperna богатство (L.fortunei), е бентосна суспензионна хранилка с широко разпространение в сладките води на Югоизточна Азия и Южна Америка (Paolucci et al. 2010; Zhang et al. 2014; Zhang et al. 2015). Възрастни на L.fortunei са в състояние здраво да се прикрепят към твърди субстрати с помощта на биса (Nishino 2012). Плътността на L.fortunei е изключително висока, достигайки 10 000 индивида m −2 близо до брега на река Xizhijiang, южен Китай (Xu et al. 2009). С индивидуални скорости на филтриране до 350 mL h -1, L.fortunei има подчертан ефект върху суспендираните и седиментни органични вещества (SSOM), които променят хранителните запаси (Boltovskoy et al. 2009; Di Fiori et al. 2012). Следователно, L.fortunei осигурява важна връзка между SSOM и потребителите на прясна вода. Следователно, за да се разберат енергийните и материални потоци в местообитанията на L.fortunei, необходимо е да се изясни съставът на диетата на този вид.

Двучерупчестите животни се считат за тревопасни животни и се предполага, че планктонът, частиците органични вещества (POM) и органичните вещества от седиментите (SOM) са основните компоненти на диетата им (Molina et al. 2010; Zhao et al. 2013). В тази работа използвахме комбинация от анализи на стабилни изотопи и мастни киселини, за да оценим приноса на планктона, POM и SOM за диетата на L.fortunei. Използвайки тези данни, ние оценихме спектъра на хранене на L.fortunei в река Xijiang, южен Китай.

Материали и методи

Вземане и подготовка на проби

Трикратни проби от планктона, POM и SOM се събират ежемесечно между март и ноември 2013 г. Мястото за вземане на проби (23 ° 08′12 ″ с.ш., 112 ° 48′7 ″ изток) (фигура 1) се намира на река Xijiang (юг Китай), а коритото му е на скална основа. Качеството на водата на мястото за вземане на проби принадлежи към клас I на стандарта за качество на околната среда на повърхностните води (2002). Проби от планктон бяха събрани с мрежа от 60 µm око чрез многократни многократни хоризонтални тегления (5–10 минути), извършени между 2–8 m дълбочина. Около 30 L прясна вода бяха събрани и съхранявани в почистени с киселина полиетиленови бутилки, за да се получат проби от POM. Проби от SOM бяха събрани на дълбочини 8–10 m през утайката (диаметър 300 mm, PC-300, Mooring Systems Inc., Cataumet, MA). Възрастен L.fortunei (≥22 mm) бяха събрани от речното корито на същото място, използвайки SCUBA на дълбочини 2–10 m. Всички проби се съхраняват незабавно при 4 ° C, преди да бъдат транспортирани в лабораторията.

Публикувано онлайн:

Фигура 1. Място за вземане на проби (23 ° 08′12 ″ с.ш., 112 ° 48′7 ″ изток), намиращо се на река Ксиджианг, е на около 140 километра от морското пристанище. Река Ксиджианг обхваща цялото разстояние от над 2214 километра.

Фигура 1. Място за вземане на проби (23 ° 08′12 ″ с.ш., 112 ° 48′7 ″ изток), намиращо се на река Ксиджианг, е на около 140 километра от морското пристанище. Река Ксиджианг обхваща цялото разстояние от над 2214 километра.

В лабораторията пробите от планктон се сушат чрез замразяване, смилат се на прах с помощта на пестик и хоросан и се съхраняват в полиетиленови торбички, почистени с киселина при -80 ° C. За проби от POM, водните проби се пресяват предварително през мрежа от 200 µm за отстраняване на големи частици и след това се филтрират с помощта на стъклено влакно Whatman GF/F (предварително изгаряне при 550 ° С в продължение на 5 часа). Филтърните хартии се изплакват с ултрачиста вода, изсушават се чрез замразяване и се съхраняват в почистени с киселина полиетиленови торбички при -80 ° C. Пробите от SOM се сушат чрез лиофилизация, пресяват се през сито от 300 µm от неръждаема стомана, хомогенизират се и се съхраняват в почистени с киселина полиетиленови торбички при -80 ° C. След обезводняване във филтрирана вода за 24 h, проби от L.fortunei тъканите се дисектират с пластмасов нож и се изплакват с ултрачиста вода.

За всеки анализ, 10 индивида от L.fortunei бяха обединени, лиофилизирани, хомогенизирани и съхранявани в почистени с киселина полиетиленови торби при -80 ° C.

Анализи на стабилни изотопи

За измервания на стабилни изотопи пробите от планктон, POM и SOM се подкисляват с 10% HCI, изплакват се с дестилирана вода и се сушат във фурна при 40 ° C за 24 h, за да се отстранят карбонатите (Deniro и Epstein 1978). Когато производството на мехурчета от CO2 спря, пробите бяха изсушени и съхранявани в почистени с киселина полиетиленови торбички. За анализ, около 1 mg от прахообразната проба се пакетира в 4 × 6 mm калаена капсула.

Пробите се изгарят в елементарен анализатор (Vario MICRO cube, Elementar Analysensysteme GmbH, Lagensebold, Germany), прикрепен към масспектрометър със съотношение изотоп (MAT 253, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA), за да се определи 13 C/12 C. Стойността от δ 13 C се изразява като отклонение от стандарт в части на хиляда (‰) съгласно следното уравнение: δ 13 C = [(Rпроба /Rстандарт) −1] × 1000 където R е съответстващото съотношение от 13 C/12 C. Въглеродните стойности са посочени към стандартния Pee Dee Belemnite (PDB). Измерванията бяха направени с точност приблизително 0,2 ‰.

Анализи на мастни киселини

Липидите бяха извлечени от планктон, POM, SOM и L.fortunei проби, следващи метода на Folch et al. (1957) и Zhao et al. ( 2013 ). Липидите се екстрахират ултразвуково в продължение на 10 минути, като се използва смес от разтворители (две части хлороформ към една част метанол). Долната хлороформна фаза, съдържаща липиди, се събира и отделя допълнително чрез центрофугиране. Липидните екстракти се осапуняват, трансметилират, отделят и пречистват, за да трансформират мастните киселини в метилови естери на мастни киселини (FAMEs). FAME се анализират с помощта на газов хроматограф (GC-9A; Shimadzu, Токио, Япония) върху DB-FFAP капилярна колона (30 m х 0,32 mm вътрешен диаметър, 0,25 µm филм). Като газ-носител се използва водород. Температурата на инжектора е 250 ° C. FAMEs бяха идентифицирани чрез сравняване на времената им на задържане с тези на стандартите.

Анализи на данни

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на софтуера SPSS (Версия 19.0; SPSS, Чикаго, Илинойс). Значителни разлики (P 13 С бяха тествани с помощта на Student т-тест и еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA). За данните за мастните киселини средните стойности, стандартните грешки (SE) и най-малко значимата разлика на Fisher (LSD) са изчислени конвенционално.

Да се ​​оцени относителният принос на планктона, POM и SOM към диетата на L.fortunei, моделът за смесване на изотопи (Philips 2001) беше използван с леки модификации. Фракционирането на δ 13 C стойности за двучерупчести е зададено на 0,8 в модела (Fukumori et al. 2008), дефинирано както следва: δ 13 ° СLf = еpl (δ 13 ° Сpl + 0,8)+еp (δ 13 ° Сp + 0,8)+еs (δ 13 Cs + 0,8), където се отнасят индексите Lf, pl, P и S L.fortunei, планктон, POM и SOM, съответно, и емн, еp и еs са частичните вноски на планктона, POM и SOM, съответно.

Мастни киселини, които обикновено се използват като биохимични маркери за определени таксономични групи, възникнали в нашето проучване, са показани в таблица 1.

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Мастни киселини като биохимични маркери на определени таксономични групи, които се срещат в река Ксиджианг, Южен Китай. SFAs, MUFAs, PUFAs и BrFAs се отнасят съответно до наситени мастни киселини, мононенаситени мастни киселини, полиненаситени мастни киселини и разклонени мастни киселини. DHA се отнася до C22: 6 (n-3), а EPA се отнася до C20: 5 (n-3).

Резултати

Характеристики на стабилни въглеродни изотопи в планктона, POM, SOM и L.fortunei

Средни δ 13 C стойности за планктон, POM, SOM и L.fortunei тъканна проба са показани в Таблица 2. Значителни разлики в δ 13 С стойности са наблюдавани сред планктон, POM, SOM и L.fortunei проби (еднопосочен ANOVA, P Стойностите на 13 C варираха между -23,38 ‰ и -20,68 ‰ за планктона, между -23,52 ‰ и -20,99 ‰ за POM и между -26,72 ‰ и -19,30 ‰ за SOM. Стойностите на δ 13 С за L.fortunei варира от -21,62 ‰ до -19,91 ‰.

Публикувано онлайн:

Таблица 2. δ 13 C стойности (‰) за планктона, POM, SOM и L.fortunei тъкани в река Ксиджианг между март и ноември 2014 г. POM, частици органични вещества; SOM, седиментна органична материя. δ 13 C стойности (‰) са средни стойности ± SD (н = 3).

Принос на планктона, POM и SOM към диетичния режим на L.fortunei

Относителният принос на планктона, POM и SOM в диетата на L.fortunei, изчислени с помощта на модела за смесване на изотопи, са представени на фигура 2. Приносът на POM към съдържанието на въглерод в L.fortunei варира между 57,6% и 65,2%, което е значително по-високо от това на планктона (19,8% -28,2%) и SOM (10,2% -21,1%) (т-тестове, P Хранителна екология на Limnoperna fortunei в южен Китай: прозрения от стабилни изотопи и биомаркери на мастни киселини

Публикувано онлайн:

Фигура 2. Принос (%) на планктон, органични частици (POM) и органични вещества от седименти (SOM) към храната на L.fortunei в река Ксиджианг между март и ноември 2014 г.

Фигура 2. Принос (%) на планктон, органични частици (POM) и органични вещества от седименти (SOM) към храната на L.fortunei в река Ксиджианг между март и ноември 2014 г.

Профили на мастни киселини на планктон, POM, SOM и L.fortunei

Пропорциите на 45 известни FA в пробите на планктон, POM, SOM и L.fortunei са показани в Таблица 3. Нивото на наситени мастни киселини (SFA) е най-високо в SOM (49,73%), последвано от POM, планктон и L.fortunei. Сред SFAs C14: 0, C16: 0 и C18: 0 доминират във всички проби, въпреки че съотношенията им значително се различават сред пробите (еднопосочен ANOVA, P Хранителна екология на Limnoperna fortunei в южен Китай: прозрения от стабилни изотопи и биомаркери на мастни киселини

Публикувано онлайн:

Таблица 3. Профили на мастни киселини (%) на планктона, POM, SOM и L.fortunei в река Ксиджианг (средно ± SD, н = 3). Стойностите показват концентрация (%), докато „n.d“ и „tr.“ Означават съответно неоткрити и проследяващи. Тестът на LSD на Fisher е използван за сравняване на мастните киселини, посочени с получер шрифт между пробите; стойностите, обозначени с една и съща буква, не се различават съществено (P Хранителна екология на Limnoperna fortunei в южен Китай: прозрения от стабилни изотопи и биомаркери на мастни киселини

Публикувано онлайн:

Фигура 3. Биомаркери на мастни киселини в планктон, POM, SOM и в L.fortunei тъкани в река Xijiang. а, Chlorophyceae; b, Cryptophyceae; c, Dinophyceae; d, Bacillariophyceae; д, цианобактерии; f, хетеротрофни бактерии; g, растителни частици от детрит; ч, Copepoda. Засенчване на колона: бяло, планктон; сиво, POM; диагонал, SOM; кръстосан люк, L.fortunei, носни кърпи.

Фигура 3. Биомаркери на мастни киселини в планктон, POM, SOM и в L.fortunei тъкани в река Xijiang. а, Chlorophyceae; b, Cryptophyceae; c, Dinophyceae; d, Bacillariophyceae; д, цианобактерии; f, хетеротрофни бактерии; g, растителни частици от детрит; ч, Copepoda. Засенчване на колона: бяло, планктон; сиво, POM; диагонал, SOM; кръстосан люк, L.fortunei, носни кърпи.

Дискусия

В настоящото проучване, δ 13 С подписи на планктон, POM и SOM са значително различни. Тези отделни подписи позволиха да се изчисли относителният принос на планктона, POM и SOM към диетата на L.fortunei използвайки модел на смесване. Тези изчисления показват, че L.fortunei основно се храни с POM, последван от планктон и SOM (Фигура 2). Предишни проучвания върху екологията на хранене на двучерупчести показват, че Pinctada fucata martensii получени 78% (Kanaya et al. 2005) и Ruditapes philippinarum 61,0% (Fukumori et al. 2008) от техния въглерод от POM в естествените им местообитания. Нашите резултати са в съответствие с тяхното заключение, че POM е основният източник на храна за двучерупчести животни. Подходът със стабилен изотоп предполага фиксирано изотопно обогатяване между двучерупчестата и нейните хранителни продукти. Ruditapes philippinarum, Mactra veneriformis и Nihonotrypaea japonica се съобщава, че са обогатени с 0,6% –2,0% за δ 13 С спрямо POM (Yokoyama et al. 2005). Следователно, нашето наблюдение на обогатяването на δ 13 C на L.fortunei спрямо POM (0.67% –2.41%) (Таблица 1) е в съответствие с тези констатации.

Въпреки това, планктонът, POM и SOM са разнородни смеси от фитопланктон, бактерии, бентосни микроводорасли и други ОМ (Dalsgaard et al. 2003). Изотопните сигнатури на тези източници често се припокриват в естествени условия, което затруднява отделянето на специфични компоненти (Phillips and Gregg 2003). Първичните производители, като диатомеи, динофлагелати и бактерии, се характеризират с отчетливи мастно-киселинни профили (Kharlamenko et al. 2001). Следователно тези профили могат да се използват за идентифициране на относителния принос на всеки компонент към смесите от планктон, POM и SOM.

Според профилите на мастните киселини на L.fortunei хранителни продукти (Фигура 3), планктон, POM и SOM се различават в процентите на няколко маркера на мастните киселини, което показва високи нива на Chlorophyceae, Cryptophyceae, Bacillariophyceae и цианобактерии в планктона, високи нива на растителен детрит в POM и високи нива на хетеротрофни бактерии и Copepoda в SOM. Въпреки че доминиращите таксони във фитопланктона са Chlorophyceae, Cryptophyceae, Dinophyceae и Bacillariophyceae, маркерите на мастни киселини на тези водорасли не са в изобилие в планктона и са особено оскъдни в POM. Относително ниският дял на биомасата от водорасли във водния стълб е възможно обяснение на този резултат. По-високите проценти на SFA (C18: 0, C20: 0 и C22: 0) и BrFAs в POM и SOM предполагат, че те съдържат високи пропорции на отпадъчни частици, получени от растителни остатъци, псевдофекалии, фекалии и други екскременти от мекотели (Makhutova et al. 2011).

Съставът на мастните киселини на различни таксомоли на двучерупчести е силно променлив. Както при други сладководни двучерупки, напр. D. polymorpha и D. bugensis (Махутова и др. 2011), L.fortunei притежава високи нива на C20: 5 (n-3) и C22: 6 (n-3), които се считат за физиологично важни и вероятно се задържат консервативно в тъканите спрямо други съединения (Gladyshev et al. 2011; Kelly and Scheibling 2012) . Освен това много изследователи подчертаха значението на съотношението C22: 6 (n-3)/C20: 4 (n-6) за растежа и възпроизводството на зообентоса (Ahlfren et al. 2009). Данните, събрани от литературата (Makhutova et al. 2011), показват стойности за съотношението C22: 6 (n-3)/C20: 4 (n-6) в D. polymorpha и D. bugensis съответно от 1,44 и 1,49 и в Potamocorbula amurensis съотношението беше около 2 (Canuel et al. 1995). В настоящото изследване съотношението в L. fortunei е малко по-висока (2.02; Таблица 3).

Според анализите на мастно-киселинния маркер, L.fortunei предпочитани планктонни водорасли и бактерии. Този спектър на хранене е подобен на този на D. polymorpha (Cole and Solomon 2012; Makhutova et al. 2013) и биха могли да бъдат обяснени от гледна точка на активен подбор, по-ефективно усвояване на избраната диета от POM и/или преференциално поглъщане. Въпреки че някои двучерупчести видове изглежда улавят диетата си безразборно (Ward et al. 1997), L.fortunei е в състояние да прави разлика между подходящи и неподходящи частици чрез механизми за сортиране на хрилете. Този механизъм за подбор изглежда не се основава на размера на частиците, а на химичните сигнали и техните повърхностни свойства (Wong and Cheung 1999).

Заключения

Спектърът на хранене от L.fortunei в река Xijiang през лятото е описано. Използвайки модела за смесване на изотопи, относителният принос към диетата на L.fortunei са оценени като 19,8% –28,2% за планктона, 57,6% –65,2% за POM и 10,2% –21,1% за SOM. Биомаркери на мастни киселини, специфични за Chlorophyceae, Cryptophyceae, Dinophyceae, хетеротрофни бактерии и сухоземни ОМ са идентифицирани в тъканите на L.fortunei, което показва, че има значителни водорасли, бактерии и наземни входове в диетата на L.fortunei. Настоящото проучване обаче не включва зимните месеци. Възможността за сезонна промяна в нивата на планктон, POM и SOM във водния стълб трябва да бъде разгледана в бъдещи изследвания.

Таблица 1. Мастни киселини като биохимични маркери на определени таксономични групи, които се срещат в река Ксиджианг, Южен Китай. SFAs, MUFAs, PUFAs и BrFAs се отнасят съответно до наситени мастни киселини, мононенаситени мастни киселини, полиненаситени мастни киселини и разклонени мастни киселини. DHA се отнася до C22: 6 (n-3), а EPA се отнася до C20: 5 (n-3).

Таблица 2. δ 13 C стойности (‰) за планктона, POM, SOM и L.fortunei тъкани в река Ксиджианг между март и ноември 2014 г. POM, частици органични вещества; SOM, седиментна органична материя. δ 13 C стойности (‰) са средни стойности ± SD (н = 3).

Благодарности

Авторите биха искали да признаят за финансовата подкрепа за тази работа, както следва:

Първо, Национална фондация за естествени науки на Китай (безвъзмездни средства № 51608140, безвъзмездни средства № 51778164 и безвъзмездни средства № 41401355); второ, работната станция „Академик“ за управление на градската среда в Института за инженерно проектиране и изследвания в Гуанджоу, (безвъзмездни средства 2013B090400006); трето, провинциалният отдел на образованието на провинция Гуангдонг, проект за производство, преподаване и сътрудничество в научноизследователска дейност (грантове № 2012B091000055).

Декларация за оповестяване

Авторите декларират, че нямат конфликт на интереси.