金潮原因种铜藻（Sargassum horneri）对关键环境因子的生理响应与机理解析

发布时间：2020-04-10 19:37

【摘要】：自2015年以来,由漂浮铜藻(Sargassum horneri)形成的金潮在我国黄海及东海近海的出现频次和分布面积均呈大幅上升态势,这预示着继绿潮之后,金潮将可能成为又一个对我国沿海造成重大影响的生态灾害。为了揭示铜藻在漂浮过程中生物量迅速累积并最终发展为金潮的生理生态学机理,本研究以金潮原因种铜藻为研究对象,探讨其无机碳利用的基本特性及重要环境因子光照、温度和营养盐对其生长和光合生理特性的影响,以期为金潮暴发机制的研究提供一定的参考。主要研究结果如下:1、无机碳利用研究显示:TRIS缓冲剂对铜藻的固碳速率无显著影响(P0.05),而胞外碳酸酐酶抑制剂(AZ)、总碳酸酐酶抑制剂(EZ)及阴离子交换蛋白抑制剂(DIDS)均显著(P0.05)抑制铜藻的固碳速率且抑制效率从大至小依次为DIDSEZAZ。藻体的固碳速率随着外源无机碳浓度的增加而增加,并渐趋饱和。此外,藻体的最大固碳速率(V_(max))随着pH的升高而降低,而半饱和常数(K_(0.5))则随着pH的升高而升高,藻体的pH补偿点为9.0左右。表明铜藻光合固碳过程中存在的多种无机碳利用方式,这可能使其在断裂漂浮后能够迅速吸收海水中的外源无机碳而快速生长。2、光强与营养盐的研究显示:硝氮浓度相同时,铜藻的生长速率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、氮吸收速率、最大光合速率(P_(max))随着光照强度的增加而增加;磷浓度相同时,生长速率、可溶性蛋白含量、磷吸收速率、P_(max)随着光照强度的增加而增加。同一光照强度下,色素及可溶性蛋白含量、氮吸收速率及P_(max)随氮浓度的增加而增加;与自然海水相比,硝氮加富促进了铜藻的生长、色素合成、氮的吸收速率及P_(max);磷的加富促进了铜藻的可溶性蛋白含量、磷吸收速率及P_(max)。表明藻体在漂浮过程中,海水富营养化及表层的强光照射能刺激其生长和光合作用。3、温度与营养盐的研究显示:氮浓度相同时,生长速率、可溶性蛋白含量、P_(max)随着温度的升高先增加后减少。磷浓度相同时,生长速率、色素含量、可溶性蛋白含量及磷吸收速率随着温度的升高先增加后降低。同一温度下,生长速率、色素含量、可溶性糖含量随着氮浓度的增加而增加,而P_(max)随着氮浓度的增加先增加后减少;可溶性蛋白含量及磷吸收速率随着磷浓度的增加而增加。表明藻体在漂浮过程中,适宜的温度和富营养化的海水能够刺激铜藻的生长和光合作用。以上结果表明铜藻既可以利用海水中的CO_2也可以利用HCO_3~-进行光合作用;并且铜藻对HCO_3~-的吸收存在通过阴离子交换蛋白直接转运吸收和利用碳酸酐酶将HCO_3~-转化为CO_2后再吸收两种方式。铜藻对HCO_3~-的高效吸收利用能力可能是保证其维持较高光合作用、快速积累生物量并最终演变为金潮的重要因素之一。与此同时,铜藻断裂后漂浮于海面极易获得较高光强和适宜的温度条件而快速生长;而近岸富营养化海水中的高氮、高磷条件则会进一步刺激其生长及光合潜能,进而加剧铜藻金潮的暴发。
【图文】：

马尾藻,塞拉利昂,加勒比海,海滩

海底的趋势[20]-[21]，这就说明了马尾藻是一种比浮游植物更有效的人工隔离海洋中碳的工具。除此之外，马尾藻是一个具有攻击性的属，它可以迅速传播和入侵新的地区[22]。马尾藻的入侵将与本地物种争夺营养和光照，导致大藻群落结构的改变[23]-[24]。近年来世界各地频繁报道有关金潮危害的事件，马尾藻属海藻以前所未有的生物量淹没了墨西哥湾、西非、加勒比、巴西海岸以及中国的东海海域[25]-[26]。从 1990 年到 1997 年，丹麦林夫峡湾的海黍子(Sargassum muticum)的数量不断增加，减少了属于墨角藻属(Fucus)和海带属( Laminaria)的几个本地物种的覆盖率，从而导致大藻群落的多样性和物种丰富度降低[24]。马尾藻金潮的出现对渔业及旅游业造成破坏，大量漂浮的海藻阻碍了其他水生植物和动物的呼吸和采光，造成鱼类死亡[27]，同时，漂浮的马尾藻群密集堆积可能堵塞渔网，阻碍船只通行，导致依赖手工渔业的当地居民出现食品短缺[14]。此外，海岸边大量堆积的海藻腐烂后会产生有毒物质，对水体造成污染，导致水质下降对生态环境造成破环[22], [13]。

形态图,形态,海产养殖,温州大学

温州大学硕士学位论文，，在医药成分、食品添加剂、化妆品、牲畜饲料及农业化肥制备方面得到广用[91]-[92]。虽然铜藻是海洋藻场的重要组成部分且具有一定生态价值和经[93]，但近年来，随着海水富营养化日益严重，铜藻在我国东海、黄海，江苏等地大量繁殖，漂浮在海面上，搁浅在海岸上，对周边的海产养殖、旅游和环境造成了一定程度的破坏，并引起国内外学者的广泛关注。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945;X55

【参考文献】