铜藻金潮对有害藻华原因种和浮游动物影响的模拟研究

发布时间：2020-03-29 20:00

【摘要】：近几年来,铜藻(Sargassum horneri)金潮灾害在我国沿海影响加剧,对沿海地区生态环境和海水养殖业造成了严重的影响,2016年底至2017年初,大量的铜藻入侵了苏北浅滩的紫菜养殖区,对江苏紫菜养殖行业造成了超过5亿元的经济损失;2017年夏季,南黄海35°N断面又出现了铜藻金潮、浒苔(Ulva prolifera)绿潮和微藻赤潮“三潮”齐发的现象。本文针对铜藻金潮灾害,通过实验模拟研究了铜藻腐烂液和铜藻培养液对绿潮和赤潮原因种生长、浮游动物存活的影响,以及铜藻腐败过程中海水pH、溶解氧含量和营养盐浓度的变化,旨在探明金潮发生过程对绿潮和赤潮发生的影响,对浮游动物以及水体环境的影响,以期为评价铜藻金潮的生态效应提供一定的依据。本文首先研究了铜藻腐烂液和培养液对绿潮和赤潮原因种生长的影响,选取了绿潮原因种浒苔和五种赤潮原因种--中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)为研究对象。结果显示,高浓度的铜藻腐烂液(40 g/L)和培养液(10 g/L)均能够抑制浒苔微观繁殖体的附着萌发和幼苗生长,高浓度腐烂液在第12 d对微观繁殖体附着萌发的抑制率为45.8%,第15 d对幼苗生长重量的抑制率为25%,高浓度培养液在第12 d对微观繁殖体附着萌发的抑制率为29.6%,第15 d对幼苗生长重量的抑制率为22.8%;此外,较低浓度的腐烂液(10 g/L和20 g/L)和培养液(5 g/L)能够对浒苔幼苗的生长产生促进作用;铜藻腐烂液和培养液能够对不同的赤潮原因种生长产生不同的影响,米氏凯伦藻的生长受到的抑制作用显著,高浓度腐烂液(40 g/L)和高浓度培养液(10 g/L)在第12 d对米氏凯伦藻生长的抑制率分别能够高达90.4%和92.9%,高浓度腐烂液(40 g/L)在第12 d对东海原甲藻生长的抑制率为65.9%,高浓度培养液(10 g/L)在第12 d对中肋骨条藻生长的抑制率为27.7%,赤潮异弯藻和链状亚历山大藻的生长受到的抑制作用均不显著。以上结果显示,较低浓度的铜藻腐烂液(10 g/L和20 g/L)和培养液(5 g/L)能够抑制浒苔微观繁殖体的附着萌发、促进浒苔幼苗的生长,但高浓度的腐烂液(40 g/L)和培养液(10 g/L)则能够抑制浒苔微观繁殖体的附着萌发和幼苗的生长,还会显著抑制米氏凯伦藻的生长,高浓度的腐烂液(40 g/L)能够显著抑制东海原甲藻的生长,高浓度培养液(10 g/L)则能够显著抑制中肋骨条藻的生长。由此可见,金潮的衰亡期和暴发期会对绿潮和赤潮的发生产生一定的作用。本研究还进一步开展了铜藻腐烂液和培养液对浮游动物存活的影响实验,选取了卤虫(Artemia salina)、褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)和黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)三种实验生物。结果发现,铜藻腐烂液(40 g/L)处理组的卤虫幼虫96 h内全部死亡,培养液(50 g/L)处理组中的卤虫幼虫96 h内的存活率仅为21%,影响极显著;铜藻腐烂液也能够影响黑褐新糠虾的存活,40g/L腐烂液处理组的糠虾96 h内全部死亡,而所有浓度的培养液对糠虾的存活状况无显著影响;铜藻腐烂液和培养液对褶皱臂尾轮虫的存活未造成影响。铜藻金潮在衰亡期和暴发期会威胁某些浮游动物的存活,严重时甚至有可能对浮游动物的群落结构产生一定的影响。此外,铜藻藻体在10℃、15℃、20℃、25℃四个温度的光照和黑暗条件下腐烂时,通过分析腐烂过程中海水的pH、溶解氧含量和营养盐浓度的变化发现:铜藻藻体在腐烂分解过程中会造成局部海水pH的变化,并造成溶解氧含量的降低,光照和黑暗处理下的实验结果差别不大,但随着温度升高影响显著增加。其中25℃条件下,50 g/L实验组的pH由开始的6.15升高到7.39、溶解氧含量由7.03 mg/L降到1.54 mg/L。此外,铜藻藻体在腐烂分解过程中还会释放大量的铵氮和磷酸盐,20℃条件下,50 g/L的铜藻腐烂液磷酸盐含量在第10 d时为356μmol/L,铵氮含量在第15 d达到2120μmol/L,25℃下,同浓度腐烂液第10 d的磷酸盐含量能达到268μmol/L,铵氮含量在第5 d就达到2105μmol/L。实验结果说明,铜藻在腐烂过程中会显著影响水体的pH、溶解氧含量和营养盐浓度,金潮在衰亡过程中会引发严重的环境效应和生态效应。以上模拟实验结果表明,铜藻金潮不仅能对绿潮和赤潮的发生造成影响,还会在衰亡和暴发过程中对浮游动物和环境造成严重的影响,铜藻金潮引起的生态效应应该引起足够的重视。
【图文】：

加勒比,非洲

第一章绪论会受到影响，水体变色，有些藻华还会产生刺激性气味，影响旅游区的景观（名江和于仁成，2000）。1.2 金潮概述1.2.1 金潮发生概况金潮是由马尾藻属（Sargassum）褐藻过度增殖并聚集形成的藻华现象，主分布于北大西洋墨西哥湾和百慕大群岛附近。在大西洋中部的马尾藻海，即是马尾藻生物量巨大，漂浮在海面而得来。近些年来，大西洋中受漂浮马尾藻影的海域有进一步扩展的趋势。从 2011 年开始，南大西洋巴西沿岸和非洲西部岸也出现了大规模的金潮灾害，并且其生物量是之前八年的 200 多倍（Smetacand Zingone，2013）。

种群演替,方式,生殖托,成熟型

1.2.2 金潮原因种铜藻铜藻隶属于褐藻门（Phaeophyta）、墨角藻目（Fucales）、马尾藻科（Sargassaceae）、马尾藻属（Sargassum），铜藻藻体呈黄褐色，，藻株高大，主枝圆柱形，柄细长，具气囊，固着器裂瓣状，生殖托圆柱形，铜藻雌雄异株，雌雄生殖托肉眼可见，雄托长 4--8 cm，雌托长 1.5--3 cm。从种群演替方式来看，铜藻野生种群主要以有性生殖长成的 1 年生藻株为主，残枝再生的 2 年生藻株只占小部分（图 1.2）。铜藻的生活史以孢子体阶段为主，配子体阶段不明显，铜藻卵子自雌生殖托排出后，首先粘附在雌生殖托表面，等待雄生殖托排放的精子与其结合成受精卵，受精卵在雌性生殖托表面附着、分裂、发育成具假根的幼体后，从雌托表面脱落，并在合适的附着基上附着生长（孙建璋等，2008）。铜藻藻体按其成熟类型可分为春季成熟型和秋季成熟型，成熟型不同的藻体在生长速度和生殖托成熟速度等方面有显著的差异（Yoshida et al.，2001）。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X55

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