抚仙湖硅藻群落的时空变化特征及其与水环境的关系

抚仙湖是我国重要的深水型淡水湖泊且水体水质总体处于I类水平,近年来在流域开发、全球变暖等影响下其生态环境功能呈现退化的趋势,需要对湖泊生物的群落组成、分布模式及其驱动因子进行系统评价.本研究于2015年选取抚仙湖的南、中、北湖区共3个采样点开展了表层水体硅藻群落和水环境特征的逐月分析.样品中共发现硅藻31个属、166个种且以浮游类型为主,其中云南特有硅藻种Cyclotella rhomboideo-elliptica基本消失.硅藻群落结构的逐月变化在3个采样点中均呈现明显的季节演替特征,其中1、2月优势种主要为Fragilaria crotonensis,3月优势种为Aulacoseira granulata,4月C.ocellata与F.crotonensis同为优势种,而在其余月硅藻群落结构较为单一且优势物种皆为C.ocellata(相对丰度占~80%).而空间尺度上,硅藻优势属种分布和群落结构具有较高的一致性.主成分分析显示,不同湖区的硅藻群落结构组成和水体环境在时间尺度上存在较大差异,而在空间尺度上差异较小;冗余分析和变差分解等分析结果进一步表明,影响群落结构时空变化的主要驱动因子是气象与物理因子(包括水温、风速和透明度),共解释了硅藻群落变率的27.6%,表明了该深水湖泊水体热力分层的厚度与持续时间是影响硅藻群落构建的重要过程.同时,湖泊营养水平与水体离子浓度也对硅藻群落结构产生了明显影响,分别解释了硅藻群落变率的21.2%和9.4%.因此,持续的区域变暖和流域开发明显影响了抚仙湖的生物群落构建与生态系统健康,对抚仙湖的生态保护不仅需要控制营养盐等流域污染物的输入,同时应该积极应对气候变化的长期影响.     

汉江中下游冬春季硅藻水华成因研究

文章通过研究冬春季硅藻水华发生前后汉江中下游水质、水文及气象因素的变化,分析了环境因素对汉江中下游硅藻水华形成的影响。根据研究,汉江中下游硅藻水华发生时,浮游植物中以硅藻门种类最多,且以硅藻门的小环藻生物量最大。统计分析表明,汉江中下游冬春季硅藻生物量与平均气压、p H值、透明度呈显著负相关关系,而与化学需氧量、总氮指标呈显著正相关关系,说明早春季节特有的气候条件(气压值较低)、水文水质条件(枯水期水体流速缓慢、COD及氮含量略高、透明度较低)可能给硅藻生长繁殖创造了适宜条件,是汉江中下游硅藻水华发生的重要影响因素。     

受季风影响的河流底栖硅藻集合群落时间动态

集合群落(Metacommunity)由局地过程和区域过程共同构建和维持.季风区河流水文因子的时间动态对河流集合群落结构和构建方式具有重要影响.自2004年9月至2006年9月,在香溪河调查12个代表性样点,基于集合群落的理论框架,以河流底栖硅藻为研究对象,采用时空交互模型(STI)、集合群落结构组分分析(EMS)、方差分解(Variation Partitioning)等方法,分析河流集合群落结构及构建过程的时间动态,并通过回归分析,探究集合群落时间动态与水文因子的关系.结果 表明:河流集合群落结构和构建方式具有明显的时间动态,枯水期和平水期,集合群落分别受扩散限制和环境筛选过程的影响呈现出嵌套结构;丰水期,局地群落间物种的过高扩散产生群块效应,使集合群落呈现出类似Clementsian或Gleasonian的结构.洪水对于河流集合群落构建具有重要作用,7日内的最大流量、群落重置时间,对集合群落构建中空间因子的相对重要性有较为显著的负影响;群落重置时间与集合群落结构呈较为显著的二项式关系,洪水爆发75 d后集合群落开始恢复.     

多环芳烃对海洋硅藻中肋骨条藻的光毒性效应

许多生态毒理学研究尤其是对水生生物的毒性研究表明,阳光中的紫外辐射(UV)能够促进多环芳烃的生物毒性. 以长江口浮游植物群落中的常年主要优势种之一——中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为实验材料,选择2个环的萘,3个环的菲和蒽,4个环的荧蒽和芘5种寡环多环芳烃,在实验室内比较了它们在没有UV辐射和有UV辐射下对中肋骨条藻的毒性效应. 结果表明:在没有UV照射下,萘、菲、蒽、荧蒽和芘对中肋骨条藻的72 h EC50值分别比有UV照射下时高约1.9,8.4,13.0,6.5和5.7倍,其中蒽相差的倍数最大.在没有UV照射情况下,5种多环芳烃对中肋骨条藻种群生长的抑制作用强度表现为荧蒽>芘>蒽>菲>萘;而当系统中加入UV照射后,毒性强度变为荧蒽≈蒽>芘>菲>萘,表明UV照射不仅能够促进多环芳烃对中肋骨条藻的毒性,也能够改变它们对中肋骨条藻的相对毒性.      

东海春季赤潮前后沉积物-海水界面营养盐交换速率的研究

应用实验室培养法现场研究了3～5月东海硅藻赤潮发生前后10个站位的营养盐在沉积物-海水界面的交换,并应用连续函数拟合法计算了营养盐的界面交换速率.结果显示,NO^-₃-N在赤潮前向沉积物中汇聚［-1.33～－0.68 mmol/(m²·d)］,赤潮后却基本由沉积物向海水中释放［－0.69～0.82 mmol/(m²·d)］.NH⁺₄-N在赤潮前后大都从沉积物中释放［－0.65～1.46 mmol/(m²·d)］,赤潮后释放速率小于赤潮前.NO^-₂-N赤潮前后除Zc17站外都向沉积物中汇聚［－0.09～0.05 mmol/(m²·d)］,赤潮后汇聚速率稍高.SiO^2-₃-Si在所有站位都由沉积物向海水释放［0.85～9.23 mmol/(m²·d)］,其赤潮后速率高于赤潮前.PO^3-₄-P在赤潮前向沉积物中汇聚［－0.06～－0.01 mmol/(m²·d)］,在赤潮后却由沉积物向海水中释放［0～1.26 mmol/(m²·d)］.NO^-₃-N和PO^3-₄-P向东海近海沉积物的汇聚在春季不利于硅藻赤潮的暴发,但其在硅藻赤潮暴发后从沉积物的大量释放为后面紧接的大面积甲藻赤潮的暴发提供了重要的营养物质补充.     

汉江下游江段春季频发“硅藻水华”原因分析

根据汉江下游从1992年至2000年发生的3次“硅藻水华”跟踪调查资料和近10年的汉江下游水质监测数据，对汉江下游水华的特征、发生的原因、以及发展趋势进行研究和探讨。结果发现汉江下游水体中浮游植物生长所必须的磷、氮等营养物质浓度均已超过典型的富营养化湖泊，并逐年上升。这是汉江水华频繁发生的主要原因。另外，汉江流域近年常出现暖春，干旱气候，导致汉江下游水流减缓、水温升高、光照充沛，为浮游植物大量增殖提供了适合的环境。     

长江中下游地区湖泊富营养化的硅藻指示性属种

在对长江中下游地区45个湖泊表层沉积硅藻属种分布及多次季节性水样调查的基础上,研究了57个常见硅藻属种对总磷指标的生态学特征.利用加权平均回归方法,计算出常见属种对总磷指标响应的生态最佳值及忍耐幅度.根据生态学理论得出,属种Cyclotellameneghiniana、C.atomus、Stephanodiscusparvus、S.minutulus、Naviculasubminiscula是长江中下游湖泊富营养化发生的很好的指示性属种;而Aulacoseiraalpigea、Cyclostephanosdubius、C.tholiformis、C.invisitatus、Stephanodiscushantzschii、Naviculacirtrus、Nitzschiaagnita、N.subacicularis等则是潜在的湖泊富营养化的指示性属种.     

龙感湖表层沉积硅藻探究

以长江中下游典型草型湖泊龙感湖为研究对象,借助生物指标(沉积物表层硅藻),通过硅藻分析、DCA分析、聚类分析以及硅藻属种指示的湖泊营养特征分析,探究龙感湖沉积物表层硅藻属种分类、影响硅藻的潜在环境梯度、表层沉积硅藻属种的空间分布特征以及分析表层沉积硅藻属种指示的湖泊营养特征。研究表明:龙感湖表层沉积硅藻属种分布存在空间差异;表层硅藻属种的分布主要由第一轴的环境因子所解释,反映的样点的排列受第一轴的控制,第二轴反映的环境意义不显著;龙感湖硅藻组合是以富营养的浮游种为优势,已经接近富营养态,以半浮游种Aulancoseira granulata为最大优势种,而Aulancoseira granulata在中营养湖泊中占绝对优势。主要出现在富营养湖泊中能较好指示富营养化的浮游、半浮游种Cyclotella atoms和C.meneghiniana、Aulacoseira alpigea、Cyclostephanos dubius、Stephanodiscus parvus、S.hantzschii出现在龙感湖内;以浮游种为优势种的东部湖区比以附生底栖种为优势种的西部湖区富营养化更严重,研究以期为湖泊治理提供一定的理论依据。     

拉林河流域底栖硅藻群落结构特征及水生态健康评价

随着农业活动的发展,对水域生态系统评估成为受农业活动影响区域水环境管理的有效手段.以我国东北典型水稻种植区拉林河流域为研究区域,调查分析了全流域范围河流内23个样点的底栖硅藻群落结构和水环境理化特征,基于优势种和理化指标的冗余分析（RDA）揭示了底栖硅藻群落生态分布特征并对关键影响因子进行识别.在此基础上应用底栖硅藻生物完整性指数（D-IBI）对拉林河流域水生态系统健康状况进行评价,并分析了底栖硅藻在农业活动区和非农业活动区下的群落结构及不同土地利用类型下的D-IBI.研究结果表明,拉林河流域底栖硅藻群落结构具有明显的空间差异性;D-IBI评价结果显示,拉林河流域水体整体健康状况为一般,农业活动会影响河流生态健康状况.其中,拉林河上游为健康,中游区域为较好至一般,下游区域轻度污染至重度污染.D-IBI和多数环境因子及IBI核心指标有显著或极显著的相关关系,能较好地反映研究区域环境信息,并适用于受农业活动干扰的拉林河流域生态健康评价.     

两种海洋硅藻透明胞外聚合颗粒物的产生及其生态学意义

透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles,TEP）是一类由胞外多糖组成的透明胶状颗粒物质,对海洋生态系统碳循环具有重要意义。本研究以两种海洋硅藻布氏双尾藻（Ditylume brightwelii）和窄隙角毛藻（Chaetoceros affinis）为研究对象,研究了其在不同生长时期的TEP含量、TEP与叶绿素a（Chlorophyll a,Chl a）的关系及TEP的C:N。结果表明:两种硅藻在整个生长时期均产生TEP,且在不同生长时期的TEP含量不同。布氏双尾藻和窄隙角毛藻最大TEP产量分别在指数期、衰亡期。窄隙角毛藻单位细胞体积和单位Chl a所产最大TEP含量分别是184.91±14.03 fg Xeq./μm3、38.06±4.96 μg Xeq./μg Chl a,高出布氏双尾藻相应单位TEP含量的16倍和5倍。对两种硅藻的Chl a与TEP关系分析表明,在指数期会呈现TEP=α（Chl a）β的函数关系（布氏双尾藻:R2=0.98;窄隙角毛藻:R2=0.80）。两种硅藻TEP的C:N均高于Redfield比值（C:N=106:16）。说明TEP的产生具有种间差异性,且生长时期显著影响TEP产生效率。TEP的高含碳量对海洋碳循环有直接贡献。