赤潮异湾藻与三角褐指藻的竞争及其化感作用初探

文章通过对赤潮异湾藻和三角褐指藻间竞争及其化感作用的论述,定性分析了两种微藻单独培养和共培养的最大环境容量(K)和生长速率(r)等生长参数,同时利用逻辑斯谛方程和Lotka-Volterra的竞争模型进一步定量比较了微藻间的竞争力参数(α和β),并采用对比微藻在f/2培养基中和其他微藻滤液中生长情况的方法,初步探讨了赤潮异湾藻和三角褐指藻间竞争产生的原因。结果表明,赤潮异湾藻对三角褐指藻有强烈抑制作用(α=6.38),而三角褐指藻对赤潮异湾藻抑制非常轻微(β=0.23),赤潮异湾藻的竞争能力大大强于三角褐指藻,推测这种竞争作用与这两种微藻间存在的化感作用相关外,还可能与其他因素如接触性信息传递等相关。此研究对调控藻类生物的生长和数量变化、鱼虾蟹等水产养殖水体中藻害的防治以及海洋生态环境的改善都具有相当的理论意义。     

氮限制对三种赤潮藻生长以及种间竞争效应的影响

为了了解不同类别的赤潮藻类对氮(N)限制的响应,在实验室单独培养以及混合培养条件下,研究了N限制对3种典型赤潮微藻(中肋骨条藻、锥状斯氏藻和海洋卡盾藻)生长的影响.结果显示,N限制对3种赤潮藻类的生长均具有明显影响,其中中肋骨条藻对N限制较为敏感.混合培养体系中,藻细胞生长同时还受到种间竞争的明显抑制;而在3种藻混合培养条件下,种间竞争成为了藻细胞生长的决定性因素,锥状斯氏藻和海洋卡盾藻能对中肋骨条藻的生长能产生协同抑制作用.锥状斯氏藻是一种可形成孢囊的种类,N限制和种间竞争能促进其孢囊的提前形成,并且种间竞争能显著提高孢囊的形成率.     

光照对东海赤潮高发区春季赤潮藻种生长和演替的影响

2005年5月底至6月中旬在东海赤潮高发区通过现场培养实验探讨了光照对赤潮藻优势种竞争的影响.结果表明,培养期间,SZM站的优势种为米氏凯伦藻、东海原甲藻和中肋骨条藻,RB12站的优势种为硅藻中的中肋骨条藻、角毛藻和拟菱形藻.米氏凯伦藻和东海原甲藻的最适生长光照为5.0 MJ/m2·d,中肋骨条藻和角毛藻的最适生长光照均为23 MJ/m2·d.浮游植物优势种发生了明显的演替现象.SZM站,各光照条件下优势种的演替规律相似,由实验初期的米氏凯伦藻演替为中肋骨条藻和东海原甲藻共存,中肋骨条藻的相对含量随着光照增强而逐渐增大,培养末期东海原甲藻居绝对优势地位.RB12站,光照低于4.4 MJ/m2·d时,绿藻的竞争力较硅藻强,光照10.4 MJ/m2·d时,由角毛藻最终演替为拟菱形藻,光照继续增强,浮游植物在角毛藻、拟菱形藻和中肋骨条藻等硅藻之间演替.在富营养化条件下,光照是影响优势种生长和演替的主要因素之一.     

渤海浮游植物群落结构的季节变化及其环境影响因子研究

浮游植物在海洋生态系统中发挥着重要作用,浮游植物群落变化可以反映海洋环境的变化。渤海海域受人类活动影响剧烈,水体富营养化及赤潮问题日趋严重。本研究以渤海中部（37°70′-39°70′N,119°00′-121°51′E）为研究海域,于2016年12月和2017年2月、5月、9月采集浮游植物样品,对浮游植物物种组成、丰度、优势种及群落多样性等进行了研究。此次调查共确定浮游植物3门68属131种,具体为硅藻46属90种,甲藻19属37种,金藻3属4种。该海区的浮游植物群落结构和优势物种显示了一定的季节演替特征,冬季、春季和夏季硅藻占优,秋季硅藻和甲藻联合占优。与历史同期资料对比发现,具槽帕拉藻（Paralia sulcata）和圆筛藻属（Coscinodiscus）仍为该海域主要优势种,但某些硅藻类群如细线条月形藻（Amphora lineolata）、新月柱鞘藻（Cylindrotheca closterium）和圆海链藻（Thalassiosira rotula）优势度有所提高。营养盐的浓度和结构是渤海浮游植物群落结构差异的重要影响因子。本研究有助于了解渤海的生物多样性,可为渤海海域...     

海洋底栖甲藻——利玛原甲藻(Prorocentrum lima)对三种赤潮藻的化感作用

为明确利玛原甲藻(Prorocentrum lima)对其它生物可能存在的化感作用,考察了利玛原甲藻培养物、无藻细胞滤液以及腹泻性贝类毒素(diarrhetic shellfish poisoning,DSP)租提物对塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、海洋卡盾藻(Chauondla marina)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)3种赤潮藻生长的影响.结果显示,共培养时利玛原甲藻对其它3种赤潮藻的生长有不同程度的抑制作用,其生长也受到3种赤潮藻的影响;无藻细胞滤液对东海原甲藻和海洋卡盾藻有抑制作用,其中对东海原甲藻的抑制作用更明显.但对塔玛亚历山大藻的影响不大;比较而言,DSP粗提物对3种藻的影响最为明显,甚至可完全抑制海洋卡盾藻的生长.这些结果提示.利玛原甲藻与赤潮藻间存在交互抑制作用,可能会通过分泌化感物质、细胞间接触抑制等途径抑制其它藻的生长;利玛原甲藻具有一定的化感作用,但DSP毒索并非利玛原甲藻发挥化感效应的主要原因.     

藻类光竞争模型构建及水体紊动对竞争的影响

光是藻类进行光合作用的重要能量来源,决定藻类的初始生产力,当多种浮游藻类共同生存时,会一起竞争光强.光竞争能力强的浮游藻类浓度增加,光竞争能力较弱的则减少,从而完成水体中浮游藻类优势藻的替代.本文通过在以往建立的单藻模型的基础上,耦合入竞争模型,构建两种（多种）浮游藻类光竞争模型,尝试通过数值模拟,研究不同水体紊动中竞争藻属分别取得竞争优势的机理.模拟结果表明：稳态水体中,竞争藻属的自身垂向迁移决定藻浓度的垂向分布,具有浮力调节能力的微囊藻属占据上层水体优势地位,并取得竞争优势;动态水体中,竞争藻属垂向分布均较为均匀,生长速率决定藻的竞争优势,小球藻属生长速率快,最终易取得竞争优势.此外,考虑浮游藻属的动态自遮蔽,会加速稳态水体中微囊藻属取得竞争优势,并限制动态水体中小球藻属的无限制生长,使得模拟结果更加符合实际情况.     

陆生植物化感作用抑制有害藻应用研究进展

植物化感物质由于对藻类抑制的高效性和选择作用性,以及对环境无污染等特点而备受关注,有望成为具有应用价值的安全性生物抑藻技术。文章探究了利用植物化感作用抑制有害藻类生长的进展,从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面分析了化感抑藻作用效果的评价方法,重点阐述了陆生植物对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用,包括草本植物中一些农作物和药用植物以及木本植物中的常见树木,同时对这些陆生植物中所含抑藻物质开展了探索与分析,为开发新的抑藻制剂提供理论指导,深入讨论了陆生植物化感物质抑制丝状藻的潜在价值,实现了抑藻对象的多元化,提出了陆生植物化感抑藻研究中存在的主要问题,并对其应用前景进行展望。     

长江口及邻近海域赤潮藻种演替过程中营养盐特征

根据2010年4～10月份四个航次典型断面的调查数据,分析了长江口及邻近海域赤潮爆发过程中藻种演替现象、营养盐含量及结构变化,并初步分析了营养盐特征对赤潮藻种演替的作用。结果表明:在4月、5月、7月三个航次"硅藻→甲藻→硅藻"的演替过程中,发现不同藻种对营养盐的需求不同,较高浓度的DIN、磷酸盐和硅酸盐以及低的DIN/P、Si/DIN、Si/P比值更有利于硅藻的生长,而甲藻在低浓度的DIN、磷酸盐和硅酸盐以及高的DIN/P、Si/DIN、Si/P比值条件下生长速度较快;至10月份,硅藻和甲藻赤潮结束,营养盐基本恢复至赤潮爆发前的状态;不同时期长江口及其邻近海域水体中营养盐的改变,使得竞争能力强的藻种逐渐成长为优势藻种,从而导致了藻种的季节演替现象。     

不同起始数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻种间竞争的影响

通过共培养的方法,研究了不同起始数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻之间种间竞争的影响.结果表明:不同的接种数量对赤潮异弯藻和东海原甲藻种群竞争关系有明显的影响.在3种不同的接种比例下,赤潮异弯藻在与东海原甲藻的生长竞争中始终占优势,对东海原甲藻的生长存在抑制作用,且随着起始数量的提高,其种群竞争生长的优势愈加明显,对东海原甲藻生长的抑制作用愈加显著.东海原甲藻仅在较高的起始数量(处理I,H:P=1:4)下,对赤潮异弯藻的生长才表现出一定的抑制作用,处理Ⅱ和处理Ⅲ(H:P=1:1和H:P=4:1)对赤潮异弯藻的生长均无影响.     

海洋微藻释放的他感物质及其研究进展

他感物质是浮游植物产生他感作用时向环境释放的化学物质,是浮游植物产生他感作用的媒介,尽管浮游植物他感作用的研究日益广泛,但以往的研究大都集中在他感现象的描述上,而对于他感物质的结构以及性质等的认识仍然存在很多未知。本文结合最新的研究成果,对他感现象和他感物质进行了综述,就目前微藻中主要发现的他感物质如酯类、酚酸类和萜类等,探讨了他感物质的特点、作用机理和影响因素,并重点介绍了他感物质的提取分离与鉴定等方面的研究进展,同时分析了当前海洋微藻中他感物质研究的不足,提出了新的研究思路,今后的研究重点是建立系统的分离鉴定海洋微藻释放的他感物质的方法,最终实现现场海域他感物质的分析。     

红色赤潮藻主导的混合赤潮对浮游生物群落结构的影响——以浙江南部沿海为例

根据2016年6月中旬浙江南部沿海一次红色赤潮藻主导的混合赤潮的调查数据,分析了赤潮海域和非赤潮海域浮游生物的种类及丰度、优势种、多样性指数差异以及其与水环境因子的相关性。结果表明,该海域共鉴定出浮游植物22种,浮游动物20种,赤潮区浮游植物平均丰度显著高于非赤潮区,赤潮区与非赤潮区浮游动物平均丰度和生物量差异不显著。赤潮区浮游植物均匀度指数显著低于非赤潮区,而赤潮区和非赤潮区浮游动物各指数均差异不显著。赤潮发生对桡足类影响较大,其在赤潮区的种类和丰度均显著少于非赤潮区。主成分分析结果表明非赤潮区最主要优势种红色赤潮藻与氮磷浓度呈正相关,赤潮区则相反。浮游动物总丰度在非赤潮区及赤潮区均与叉状角藻丰度呈正相关,与有毒赤潮生物具刺膝沟藻丰度呈负相关。以上结果表明红色赤潮藻为主的混合赤潮爆发能够显著改变赤潮发生海域浮游生物的群落结构。     

周期性的温度扰动对藻类群落结构演替的影响

为了研究水库生境扰动对藻类水华的作用机制,以中度扰动理论为基础,结合藻类群落生境选择学说和藻类生态功能组,开展了不同温度扰动周期、相同扰动幅度下藻类多样性变化特性和群落结构演替特征的室内控制实验.结果表明:1适度的扰动会促进藻类的生长且增加其多样性.中度扰动组Δ22℃/48 h藻类生物量最大,但多样性最高,不存在绝对占优藻种,而高频次扰动组Δ22℃/24 h生物多样性较小,但可降低藻类生物量.2温度的周期性变化对浮游藻类群落的演替有明显的影响,优势种也呈现一定的差异性.藻类优势功能组演替基本规律为:X_1(小球藻)→J(栅藻)→S_1(席藻)或X_2(衣藻),群落结构呈现出C/CR型藻类先行占优向R型演替的趋势.高温扰动频繁时,R型藻类(S_1)明显占优;无扰动或低扰动时,群落结构组成特点以C/R策略为主.适度的扰动组Δ22℃/48 h形成了多种生长策略的藻类共存的格局,且耐受高温胁迫的S策略藻类(L_0)开始出现.     

水质改善的浮游植物群落演替机制模拟研究

模拟了广州市某河流的不同水质改善阶段,并研究其对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）、短线脆杆藻（Fragilaria brevistriata）和易变裸藻（Euglena mutabilis）生长及超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响.同时,考察了由4种藻类构成的人工群落的生长特征和群落演替率,以探讨河流水质改善过程中浮游植物群落演替机制.结果表明：4种藻类对氮、磷营养盐和COD_Cr等胁迫的响应程度差异及种间相互竞争作用等是水质改善过程中导致浮游植物群落演替的影响因素;水质改善初期（1~3 d）,群落演替率与改善程度呈显著的正相关关系（p<0.05）;但较长时间（约13 d）处于相对稳定的环境条件下时,群落演替速率将趋于零,从而达到一个新的稳定状态.水质的不断改善将导致浮游植物的种类和数量呈现出蓝藻和裸藻逐渐减少,而绿藻和硅藻逐渐增多的变化趋势.     

人工强制混合对金盆水库水体藻类群落结构时空演替的影响

为探明人工强制混合过程对水体藻类群落演替的作用影响机制,本研究利用扬水曝气系统对金盆水库主库区水体进行原位人工强制混合,对系统运行过程中水库水体理化参数及藻类进行原位定点监测.结果表明,金盆水库水体藻类共6门28属51种,扬水曝气系统的人工强制混合作用可显著抑制水体藻类的生长,并对其群落结构产生显著影响:扬水曝气系统运行前,藻类主要分布在表层水体,其中以小球藻(Chlorella vulgaris)为优势种属;扬水曝气系统运行后,表层水体藻密度大幅降低,藻密度垂向分布趋于均匀,优势种属有向小环藻属(Cyclotella sp.)演替的趋势.本研究利用冗余分析(RDA)方法,结合临界层理论(critical depth theory)和藻类生长特性,分析了人工强制混合过程中金盆水库水体藻类群落结构时空演替和主要理化参数变化之间的关系.分析结果表明,扬水曝气系统的人工强制混合作用主要通过迅速破坏水体热分层稳定性和显著增加水体混合深度(Z_(mix))来影响藻类群落结构的时空演替.     

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

鼠李糖脂对赤潮藻类的防治作用

研究了由铜绿假单胞菌产生的鼠李糖脂对5种赤潮藻类(塔玛亚历山大藻,赤潮异弯藻,双突角毛藻,柔弱角毛藻和新月菱形藻)生长的影响.结果表明,当鼠李糖脂添加浓度从0.5mg/L增加到12.0mg/L时,对5种藻类的生长表现出不同程度的影响,脂肪酸组成的差异是造成鼠李糖脂对不同藻类生长抑制作用不同的原因.不同藻类的各种多不饱和脂肪酸的含量越低,相对应的96h-EC50值越低,鼠李糖脂对其生长抑制作用越强.有效防治5种藻类的鼠李糖脂所需的浓度为8.5~15mg/L,当浓度为15mg/L时,对不同藻细胞均可造成不可逆的破坏作用.     

三氯异氰尿酸对养殖海域浮游植物生长的影响

选取我国近海浮游植物优势种类尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense) 和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),采用实验室培养技术研究了常用渔药三氯异氰尿酸(TCCA)对养殖海域浮游植物生长的影响.结果表明,在较低浓度范围内TCCA对浮游植物的生长具有促进作用,而在高浓度时则具有显著的抑制作用.TCCA对浮游植物的毒性效应具有种间差异,甲藻类的耐受力明显强于其它种类.在高浓度TCCA作用下,甲藻的生长出现延滞现象:指数生长期滞后,特定比增长率和叶绿素a含量明显增大.从长期影响来看,在富营养条件下浮游植物对TCCA的耐受力增强.因此,TCCA等类似有毒有机物可能通过促进甲藻而抑制硅藻和其它藻类的增殖,进而对浮游植物群落结构产生深远影响.     

富马酸单甲酯抑制球形棕囊藻生长的研究

研究了富马酸单甲酯对球形棕囊藻赤潮生物的抑制作用。结果表明:富马酸单甲酯可以有效延长藻细胞的生长适应期,降低生长量,缩短生长稳定期和诱导藻体细胞自溶。同时,运用量子化学原理从理论上论证了富马酸单甲酯分子控制赤潮藻类生长的作用机理。     

柘林湾表层沉积物中甲藻孢囊的分布与浮游植物休眠体萌发研究

于2008年11月采集了广东柘林湾表层沉积物样品,对沉积物中的甲藻孢囊进行分类鉴定,同时对沉积物进行了直接萌发,并对萌发的浮游植物进行了定性定量分析,以了解柘林湾海域甲藻孢囊的分布状况,揭示赤潮发生潜势.研究结果显示,柘林湾海域甲藻孢囊种类多样性较低,仅分析鉴定出甲藻孢囊16种,有毒有害赤潮藻类亚历山大藻和链状裸甲藻的孢囊分布广泛.孢囊组成以异养型甲藻的孢囊占优势,其中,原多甲藻孢囊种类和密度最为丰富,显示了该海域较高的富营养化程度.孢囊密度较低,在16.59~83.37 cysts·g-1(以干重计,下同)之间,平均为39.52 cysts·g-1.空孢囊百分比均较高,平均百分比达到56.3%,说明大部分孢囊已经萌发.萌发的浮游植物种类数较少,共萌发出浮游植物26属33种,硅藻优势种类主要有拟菱形藻(Pseudonitzschia spp.)、角毛藻(Chaetoceros spp.)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、圆筛藻(Coscinodiscus spp.)等.甲藻种类数较少,其中以woloszynskioid类中的Biecheleriopsis adriatica为优势甲藻.萌发的浮游植物中还出现了大量金色藻(Chrysochromulina spp.)及球形棕囊藻(Phaeocystis globaosa)等其他类别的潜在有毒种类.本研究结果表明,柘林湾海域沉积物中有毒有害赤潮藻类孢囊分布广泛,并萌发出大量的潜在有毒藻类,说明柘林湾海域具有较高的有害赤潮发生风险.     

赤潮异弯藻和海洋卡盾藻抗氧化酶活性对氮磷比失衡的响应

超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)是浮游植物抗氧化酶系统的重要组成部分,可有效消除因环境胁迫产生的活性氧自由基对细胞的损伤。本文通过研究氮磷比失衡状态下赤潮异弯藻和海洋卡盾藻的生长及其SOD与CAT酶活性的变化,探索了赤潮物种抗氧化酶对氮磷比失衡的响应。研究表明:N和P限制不仅抑制了赤潮异弯藻和海洋卡盾藻的生长,而且显著提高了SOD与CAT酶活性。酶活性对营养盐失衡的响应随营养盐类型和藻类种类不同而有所差异:赤潮异弯藻对P限制最为敏感,其SOD和CAT酶活性在P限制下显著高于N限制;而N限制和P限制对海洋卡盾藻抗氧化酶活性的影响并无差异。抗氧化酶活性的调控能够有效降低氮磷比失衡对藻类细胞的生理损伤,有利于藻华的发生和规模的维持。