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.     

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.     

海洋卡盾藻无细胞滤液对赤潮微藻的作用及其与微藻的共培养

实验模拟条件下,研究了海洋卡盾藻无细胞滤液对四种微藻生长的影响及其与东海原甲藻和塔玛亚历山大藻的共培养。结果表明:卡盾藻无细胞滤液对三角褐指藻、东海原甲藻和塔玛亚历山大藻细胞的生长速率都有显著的抑制效应(P<0.01),而对中肋骨条藻的生长抑制作用较弱,当卡盾藻滤液在高浓度(15 mL、20 mL)/40 mL下,中肋骨条藻的生长才受到显著抑制,而低浓度下没有明显影响。海洋卡盾藻与甲藻的共培养明显促进了卡盾藻的生长,抑制了甲藻的生长,对东海原甲藻的抑制作用较强。共培养的结果可能是由于海洋卡盾藻与甲藻之间存在化感作用或营养盐竞争作用,而无细胞滤液对微藻的作用表明海洋卡盾藻对微藻产生化感效应。     

营养盐硅在全球海域中限制浮游植物的生长

对全球海域浮游植物的结构进行分析,发现浮游植物种群结构以硅藻和甲藻两大类为主,而硅藻是浮游植物的主体.以中国近海的海湾生态中浮游植物的组成为例子,发现硅藻在浮游植物中大约占80%～99%,甲藻在浮游植物中大约占20%～1%,其它藻类仅仅占5%～1%.通过硅藻和甲藻的生理和生态行为机制以适应不同的水环境的综合研究,发现硅藻的生理特征很大的优越于甲藻等其它非硅藻,这样,在营养盐供给充足的条件下,硅藻理所应当成为浮游植物的优势种.根据光照、水温、营养盐对浮游植物生长影响的研究结果和营养盐N、P、Si的生物地球过程,发现营养盐Si决定浮游植物生长的生理特征和其集群结构的改变过程,揭示了硅藻与甲藻相互交替的变化过程.目前,在人类活动的影响下,大海中营养盐N、P在迅速增长,营养盐Si受到限制,水域呈现富营养化.那么,采取何种措施使海洋生态能够持续发展,这是人类面临重要问题.     

两种赤潮藻对SD和SMX的耐受性研究

探讨了海洋中常见药残磺胺嘧啶(SD)和磺胺甲恶唑(SMX)对球形棕囊藻和东海原甲藻生长的影响。结果表明:当这两种磺胺药物浓度大于20 mg/L时,球形棕囊藻和东海原甲藻的生长明显被抑制;SD和SMX对球形棕囊藻半数生长影响的浓度(EC50)分别为60～80 mg/L和20～40 mg/L;SD和SMX对东海原甲藻半数生长影响的浓度分别为20～40 mg/L和40～60 mg/L;两种藻培养96 h时扫描电镜观察,均显示高浓度下藻细胞膜严重破损,说明磺胺药物对其生长具有抑制作用。EC50对比表明球形棕囊藻对SD的耐受性强于SMX,而东海原甲藻对SMX的耐受性强于SD。两种藻对药残的耐受性明显强于其他藻种,在高浓度药残环境中占据生存优势。通过这项研究,试图探讨磺胺药物对河口及近海养殖区赤潮频发和赤潮消亡的影响。     

大亚湾沉积物中浮游植物休眠体萌发研究

为了解孢囊在浮游植物种群动态及赤潮发生中的作用,于2005年4月~2006年6月采集大亚湾养殖海域沉积物样品,经孔径为125,20μm的网筛过滤,在25℃下进行萌发,观察培养20,40d的浮游植物休眠体的萌发状况.结果表明,共萌发出浮游植物27属37种.裸甲藻(Gymnodinium corii Schiller)为优势甲藻类,其占甲藻细胞数量平均百分比为73.1%,最高百分比可达99.7%.定鞭藻中的金色藻(Chrysochromulima spp.)和蓝藻中的拟鱼腥藻(Anabaenopsis spp.)也萌发出较高数量.不同时间培养、萌发的浮游植物种类组成有所差异,同时也随沉积物捕捉时间的不同而出现一定的季节差异.休眠体的萌发可在一定程度上反映水体浮游植物组成,但在萌发中大量出现的一些微型和微微型浮游植物可能会由于体型过小而在浮游植物监测中被忽略.     

纳污海域营养物质形态、含量与浮游植物增殖竞争关系——Ⅱ微量营养要素Cu~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)的效应

探讨了海洋浮游植物微量营养要素Cu、Mn、Fe的含量、形态及其在介质中共存时对藻细胞生长的调节作用和对浮游植物间的增殖竞争关系。实验结果表明,当海洋原甲藻、牟氏角毛藻和聚生角刺藻三藻种混合培养时,Mn~(2+)对牟氏藻有特殊刺激效应,而Fe~(3+)对聚生藻生长促进作用尤突出,Fe~(3+)—Mn~(2+)交互效应对三藻种生长速率都明显增大,且其交互作用远大于单独P和Mn的作用;Cu_(2+)对原甲藻表现较突出的抑制作用,EDTA则起Cu的螯合去毒效应,进而影响浮游植物的生长。     

大型海藻与赤潮微藻以及赤潮微藻之间的相互作用研究

研究了2种大型海藻石莼(Ulva pertusa)和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)对2种赤潮微藻:东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)和塔玛亚历山大藻(Alexandum tamarense)生长的影响以及2种微藻之间的相互作用,结果发现:①在大藻(石莼或江蓠)-微藻(东海原甲藻或塔玛亚历山大藻)的共培养体系中,石莼和江蓠均能明显影响与其共培养的微藻的生长,石莼对微藻生长的影响强于江蓠的作用.②在东海原甲藻-塔玛亚历山大藻的双藻培养体系中,东海原甲藻的生长受到明显的抑制作用,最终被完全灭杀;体系中塔玛亚历山大藻的生长未受到明显的影响.另外,塔玛亚历山大藻的培养液滤液能明显抑制东海原甲藻的生长,但东海原甲藻滤液对塔玛亚历山大藻的生长几乎没有影响.实验室条件下模拟二者相互作用的结果显示,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的抑制作用是其被后者抑制作用的17倍左右.③在大藻(石莼或江蓠)-东海原甲藻-塔玛亚历山大藻的多藻培养体系中,东海原甲藻和塔玛亚历山大藻的生长变化与它们在共培养体系中的变化非常类似.半数致死时间(LT50)法的检测结果显示:多藻培养体系对东海原甲藻的联合作用是协同作用,而对塔玛亚历山大藻的作用是相加作用.     

纳污海域营养物质形态及含量水平与浮游植物增殖竞争关系：Ⅰ 磷的效应

本文采用实验室摸拟方法研究常量营养要素磷的不同存在形态、含量水平及其形态转化速率对三种藻类(海洋原甲藻、聚生角利藻、牟氏角毛藻)混合培养所引起的增殖竞争效应。结果表明,当活性磷能满足最大生长条件时,其相对生长量(N_i/N_)为聚生藻>牟氏藻>原甲藻(与μ_(max)值聚生藻为最大相一致);当活性磷降低到环境浮游植物生长限制水平时,相对生长为原甲藻>牟氏藻>聚生藻(与k_s值原甲藻为最小相一致)。这与某些海区所出现的硅藻大量繁殖过后产生鞭毛藻赤潮的现象相吻合。     

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.     

低温下氨氮对淡水浮游藻生长及群落结构影响的生态模拟研究

为了探讨春季藻类快速生长的机制,研究较低温度下氨氮对淡水浮游藻类生长及群落结构变化的影响,对南开大学新开湖水体藻类进行了室内生态模拟试验研究.在10℃、125μmol·m·s-1光强条件下,培养液中氨氮最终浓度设置为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mg·L-1和对照组(不添加氨氮),每隔1～2天加入氨氮至初始设定值,培养时间为26d.结果表明,浮游藻类在1.0mg·L-1组生长最好,最大生长密度为1.53×105cells·L-1,高于对照组;浮游藻类在高于2.0mg·L-1处理组中生长明显受到抑制,抑制作用随着氨氮浓度的增大而增大,其中3.0mg·L-1处理组的最大生物量仅为5.4×104cells·L-1.随着培养时间的进行硅藻逐渐取代绿藻而成为绝对优势藻,随着藻类的生长,粗刺四刺藻(Treubaria crassispina)在所有处理组中由优势种而逐渐消失,近缘针杆藻(Saffinis affinis)和新月藻(Closterium lunula)在培养后期逐渐成为优势种,但在不同氨氮浓度下表现出不同生长密度.除1.0mg·L-1处理组外,其它处理组中的物种多样性指数差异不显著(p>0.05).氨氮影响浮游藻类的生长,影响优势种的变化,并且对浮游藻类的群落结构变化有一定的影响.     

三氯异氰尿酸与盐酸环丙沙星对蛋白核小球藻的毒性效应

测试了典型渔药三氯异氰尿酸(Trichloroisocyanuric acid,TCCA)、盐酸环丙沙星(Ciprofloxacin hydrochloride,CPFX)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的急性毒性及其Ⅰ相、Ⅱ相代谢酶活性的影响.结果表明,TCCA和CPFX作用小球藻96h后EC50分别为0.31 mg·L-1和20.61mg·L-1.TCCA在低浓度下对小球藻Ⅰ、Ⅱ相代谢酶GSH、GST、CAT和EROD都存在诱导作用,当TCCA浓度大于0.13 mg·L-1时,对GSH、GST和EROD的诱导减弱.GSH、GST、EROD三种酶对CPFX作用的响应较弱,当CPFX大于70.20mg·L-1时,GST受到显著抑制,而EROD则明显升高,与对照组差异显著,GSH没有明显变化.CAT对CPFX作用的响应较敏感,表现为典型适应性诱导现象"钟形曲线",适合作为CPFX暴露的生物标记物.     

Phytoplankton community structure and environmental parameters in aquaculture areas of Daya Bay, South China Sea

Environmental characteristics and phytoplankton community structure were investigated in two aquaculture areas in Dapeng Cove of Daya Bay, South China Sea, between April 2005 and June 2006. Phytoplankton abundance ranged between 5.0 and 8877.5 cells/mL, with an average of 751.8 cells/mL. The seasonal cycle of phytoplankton were demonstrated by frequent oscillations, with recurrent high abundances from late spring to autumn and a peak stage in late winter. Diatoms were the predominant phytoplankton group, accounting for 93.21% of the total abundance. The next most abundant group was the dinoflagellates, which made up only 1.24% of total abundance. High concentrations of Alexandrium tamarense (Lebour) Balech with a maximum of 603.0 cells/mL were firstly recorded in this area known for high rates of paralytic shellfish poisoning (PSP) contamination. Temperatures and salinities were within the suitable values for the growth of phytoplankton, and were important in phytoplankton seasonal fluctuations. The operation of the Daya Bay Nuclear Power Station (DNPS) exerts influences on the phytoplankton community and resulted in the high abundances of toxic dinoflagellate species during the winter months. Dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved silicate (DSi) were su cient, and rarely limited for the growth of phytoplankton. Dissolved inorganic phosphorus (DIP) was the most necessary element for phytoplankton growth. The enriched environments accelerated the growth of small diatoms, and made for the shift in predominant species from large diatom Rhizosolenia spp. to chain-forming diatoms such as Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia spp. and Thalassiosira subtilis.     

水温和营养盐增加对太湖冬、春季节藻类生长的影响

为探讨水温和营养盐增加对冬、春季节太湖藻类生长和群落演替的影响,研究了不同水温(不增温、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0℃)和不同营养盐浓度(低、中、高营养盐浓度)下藻类的生长及优势种群变化. 结果表明:藻类∑ρ(Chla)〔蓝藻、绿藻及硅藻中ρ(Chla)总量,下同〕随着水温的升高呈增加趋势,在20.0℃下∑ρ(Chla)为0.19~12.94μg/L,显著高于其他水温试验组(0.01~6.83μg/L);与较低水温(不增温、12.0、14.0℃)相比,较高水温(16.0、18.0、20.0℃)更能显著促进藻类对氮、磷营养盐的吸收利用. 添加营养盐后,硅藻、绿藻ρ(Chla)的日均值分别为0.52~4.07、0.17~0.52μg/L;湖水中∑ρ(Chla)呈增长趋势,并且浮游植物群落结构的优势种由绿藻转变为硅藻,硅藻ρ(Chla)所占比例从试验初始的50%升至75%~98%, 说明营养盐增加可加大硅藻的竞争优势;而绿藻的生长则可能同时受水温和营养盐共同作用的影响,因此太湖冬、春季节藻类的演替同时受到水温和营养盐的影响.      

富营养化对两种海洋微藻吸收铜和镉的影响

采用室内模拟实验的方法,研究了不同氮、磷浓度下中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)吸收重金属Cu和Cd的变化情况。结果表明,10 h的吸收实验中,两种藻对Cu和Cd的吸收量随培养时间呈增长趋势。塔玛亚历山大藻和中肋骨条藻对Cd的吸收速率都与藻生长速率表现出很好的相关性。N浓度的增加显著促进了两种藻对Cu和Cd的吸收。P浓度的增加促进了中肋骨条藻对Cu的吸收,中肋骨条藻对Cd的吸收受P影响不大。P对塔玛亚历山大藻吸收Cu和Cd的影响也不显著。此外,本研究还表明,当外界Cu浓度100 g/L,Cd浓度20 g/L时,两种藻对Cu和Cd的吸收量随介质中Cu和Cd浓度的升高呈直线增加趋势,说明本实验设置的低、高浓度重金属处理中,藻类的生理状态并未发生明显改变,实验结果准确可靠。     

矿化度对淡水浮游植物生长及群落结构的影响

以博斯腾湖原水为培养液,通过添加SO₄2-和Cl-调节培养液的矿化度分别为0.5、1.5、3.5、10.0g/L,考察不同矿化度对浮游植物生长及群落结构的影响. 结果表明:在对数生长期内,浮游植物生物量、比增长率及ρ(Chla)均随矿化度的增加而升高;生长后期高矿化度(10.0g/L)对浮游植物有抑制作用. 在各矿化度下的浮游植物优势门类均为硅藻门,其生物量占藻类总生物量的95%以上. 随着矿化度升高,蓝藻门有较好的适应性,能够生长,但绿藻门受到明显抑制. 试验显示,优势属为脆杆藻(Fragilaria)、针杆藻(Synedra)、舟形藻(Navicula)和羽纹藻(Pinnularia). 矿化度为0.5g/L时很少出现舟形藻,但随着矿化度的升高,舟形藻逐渐成为优势种,其生物量占18.51%~26.18%;羽纹藻生物量在矿化度为0.5和1.5g/L时所占比例分别达3.40%和4.94%,在高矿化度(3.5~10.0g/L)下则极少出现,不再具有优势. 研究表明,舟形藻和羽纹藻可作为博斯腾湖咸化过程的参考藻种.      

Effect of nutrient level on phytoplankton community structure in different water bodies

Increasing levels of pollution within water bodies can cause eutrophication and an associated rapid growth in and reproduction of phytoplankton. Although most frequently occurring in bodies of water such as lakes and dams, in recent years an increasing number of river systems in China have suffered serious algal blooms. The community structure of phytoplankton may differ, however, dependent on the hydrodynamic conditions and nutrient levels within the water body. The field investigation results obtained from a stagnant river in Suzhou City and Taihu Lake, China, showed that in water with higher concentrations of nitrogen and phosphorus, Chlorophyta became the predominant species and in water with lower concentrations of nitrogen and phosphorus, Cyanobacteria became the predominant species. Growth experiments with competitive species, Microcystis aeruginosa Kütz and Scenedesmus quadricauda (Turp.), were conducted at three different nutrient levels. The biomass of algae in pure and mixed cultures was measured under conditions of different N/P ratios at oligotrophic, eutrophic and hypertrophic nutrient levels. The results indicated that the most suitable state for the growth and reproduction of M. aeruginosa and S. quadricauda were eutrophic conditions in both pure and mixed cultures. Under competition, however, the lower medium nutrient levels favoured M. aeruginosa, while the higher medium nutrient levels better suited S. quadricauda. Under similar hydrodynamic conditions, the community structure of phytoplankton in the water body was determined by the dominant species in competition for nutrients.     

湖北枝江市石子岭水库蓝藻水华研究

2009年8月21日对枝江市作为饮用水源的石子岭水库浮游植物和水体营养盐状况进行了调查.结果表明,该水库已经发生了微囊藻水华;浮游植物群落结构定量分析和多样性指数计算表明石子岭水库明显富营养化,惠氏微囊藻是是群落中绝对优势种.同时浮游植物生态位测度值表明微囊藻等蓝藻在时下的生态因子作用下将呈现逐渐衰退,而绿藻种群扩张,水库中浮游植物明显呈现由蓝藻优势向绿藻优势群落演替趋势.测定叶绿素荧光参数,以了解微囊藻水华的生长状态,比较研究中午强光下和经过24 h暗恢复及与室内培养的惠氏微囊藻三者的差异,表明夏末秋初阶段水库中微囊藻受到了一定的光照胁迫.水库中营养盐分析表明过高的总氮、总磷浓度和适宜的N/P比可能是水华暴发的主要原因,同时也是导致石子岭水库浮游植物呈现特定的群落结构特征的关键因素.     

大亚湾浮游植物DNA指纹及其与群落结构的关系

于2012年5月、6月采集了大亚湾9个站点的表层水样,利用PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对浮游植物DNA指纹进行了分析,同时通过显微镜观察对浮游植物进行了定性定量分析.研究结果显示,大亚湾浮游植物种类丰富,共分析鉴定出浮游植物72种;浮游植物DNA指纹也较为丰富,2个月份指纹条带数分别为26条和28条.DGGE指纹条带数一般远远低于浮游植物种类数,在剔除了相对含量小于0.1%的非优势种后,DNA条带数与种类数变化趋势相近,说明DNA指纹图谱能较大程度地反映浮游植物优势种群的组成,而对于相对含量较少的物种,可能会由于优势种的屏蔽作用而被掩盖.DNA指纹图谱与浮游植物群落结构的聚类分析结果相近,富营养化的近岸站点聚在一起,而远岸站点聚为一类.虽然目前大亚湾浮游植物群落结构中以硅藻占据优势,但在某些站点大量出现的甲藻和蓝细菌值得进一步关注.本研究结果表明PCR-DGGE技术可在一定程度上运用于浮游植物群落结构分析.     

大连湾海域营养盐时空分布、结构特征及其生态响应

基于2012年夏秋季大连湾海水中溶解态和不同粒级颗粒物中氮、磷、硅、叶绿素a的调查资料,对大连湾海水不同粒级颗粒物中营养盐和叶绿素a的时空分布特征进行了分析,对不同粒级浮游植物的营养要素组成及营养盐结构特征进行了探讨.结果表明,大连湾海水中溶解态营养盐、叶绿素a高值区主要出现在臭水套和甜水套湾附近海域,并由湾内向湾外递减,各粒级颗粒物中营养盐分布趋势存在着不一致性,但高值区易出现在西北部海域; 除无机氮外,海水中营养盐总体表现出秋季高于夏季,各粒级叶绿素a浓度表现为夏季高于秋季;磷是大连湾海水中浮游植物生长的限制元素,硅是不同粒级浮游植物营养盐的限制要素;微微型浮游植物对现有的营养结构更具适应性.