Tracing carbon transfer and assimilation by invertebrates and fish across a tropical mangrove ecosystem using stable isotopes

Abstract

Mangroves are highly productive ecosystems that exhibit a diverse range of habitats, including tidal creeks and flats, forest gaps and interior forest with varying understory light intensity, tidal dynamics, geomorphological settings, and overall biological production. Within mangrove ecosystems, invertebrates and fish feed on heterogeneous food sources, the occurrence of which is unevenly distributed across the system. This provides a basis for testing models of carbon transfer across mangrove ecosystems. We hypothesized that the carbon transfer and assimilation by fish and invertebrates will vary across the different mangrove habitats and that such variations can be predicted by their stable isotope compositions. We analysed δ13C and δ15N signatures of consumers and their potential organic carbon sources across a tropical mangrove ecosystem in Vietnam. The δ13C values of crabs and snails significantly decreased from the tidal flat to interior forest, indicating that variations in carbon transfer and assimilation occurred at small scales <30 m. Reduced variation in δ13C of suspension‐feeding bivalves suggested that tidal water was a vector for large‐scale transport of carbon across the mangrove ecosystem. An analysis of co‐variance using habitat as a fixed factor and feeding habit and movement capacity of consumers as co‐variates indicated that habitat and feeding types were major features that affected the δ13C values of invertebrates and fish. The findings demonstrate that carbon transfer and assimilation across mangrove ecosystems occur as a diverse combination of small (<30 m) and large (>30 m) scale processes.

Untitled

“…Email: tuenguyentai@hus.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4287 và duy trì đa dạng sinh học thông qua cung cấp nguồn thức ăn cho các loài động vật không xương sống và cá [2,3]. Trong hệ sinh thái rừng ngập mặn, mức độ đa dạng sinh học của các loài động vật bám đáy phụ thuộc vào các yếu tố như đặc điểm thảm thực vật, nguồn thức ăn tại chỗ và hàm lượng carbon hữu cơ có trong trầm tích tầng mặt.…”

“…Các yếu tố này cũng ảnh hưởng mạnh đến nguồn gốc vật chất hữu cơ trong trầm tích rừng ngập mặn và mức độ đa dạng sinh học của động vật không xương sống [5]. Một số nghiên cứu đã phân tích đồng vị bền để làm sáng tỏ nguồn thức ăn và đánh giá ảnh hưởng của đặc điểm diễn thế sinh thế rừng ngập mặn đến nguồn gốc vật chất hữu cơ trong trầm tích và nguồn thức ăn của động vật không xương sống [2,6]. Tương tự, sự khác nhau về giá trị δ 13 C và tỉ số C/N trong trầm tích tầng mặt cũng là cơ sở để nghiên cứu phục hồi điều kiện cổ môi trường và xác định dao động mực nước biển trong quá khứ ở các bãi triều có rừng ngập mặn [7,8].…”

“…Giả thuyết này được minh chứng bằng sự cao hơn về giá trị  15 N và  13 C trong trầm tích tầng mặt rừng ngập mặn RNM02 so với RNM01 (Hình 2) và tương quan phi tuyến tính giữa giá trị  13 C và tỉ số C/N (Hình 3). Đặc điểm này được giải thích là do các loài thực vật A. alba, A. officinalis, S. caseolaris, R. apiculata và B. parviflora trong khu vực nghiên cứu có đặc điểm quang hợp theo chu trình Calvin (chu trình quang hợp C 3 ) nên có giá trị  13 C dao động trong khoảng -31,5 đến -25,0‰, với giá trị trung vị -28,1‰ [2,[21][22][23][24][25]. Thực vật phù du sử dụng lượng CO 2 và HCO 3hòa tan trong môi trường nước nên có giá trị  13 C cao hơn, thường dao động trong khoảng từ -22,0 đến -18,0‰ [15].…”

“…Tương quan phi tuyến tính của giá trị tỉ số C/N và δ 13 C trong trầm tích bề mặt rừng ngập mặn VQG Mũi Cà Mau, của thực vật phù du và vật chất lơ lửng (POM) và lá thực vật ngập mặn (MF). Dữ liệu tỉ số C/N và δ 13 C của POM và MF được lấy từ các nghiên cứu của Tue và nnk [2], Tue và nnk [21], Gonneea và nnk [22], Wooller và nnk [23], Dehairs và nnk [24], Bala Krishna Prasad và Ramanathan [25].…”

“…Các kết quả này góp phần định hướng cho các nghiên cứu về xác định nguồn gốc thức ăn của động vật bám đáy trong rừng ngập mặn bằng phương pháp sử dụng đồng vị bền. Các loài động vật bám đáy như cua, ốc, động vật hai mảnh,… thường di chuyển trong quãng đường ngắn/hoặc không di chuyển, nên đặc điểm tiêu thụ các nguồn thức ăn của chúng sẽ phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa mạo bãi triều, đặc điểm diễn thế sinh thái rừng ngập mặn và thành phần thực vật, vật chất hữu cơ tại nơi cư trú [2]. Kết quả khác nhau rõ rệt về giá trị TOC, TN,  15 N và  13 C trong nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin khoa học để thiết kế các mạng lưới lấy mẫu nghiên cứu về vai trò sinh thái của các khu vực rừng ngập mặn đối với duy trì đa dạng sinh học của rừng ngập mặn VQG Mũi Cà Mau.…”