气候变暖情景下水生植物对富营养化和底栖鱼类扰动响应特征的研究

发布时间：2020-08-05 11:59

【摘要】：浅水湖泊主要存在两种可相互转换的稳态,即由沉水植物主导的清水稳态和由浮游植物驱动的浊水稳态。气候变暖、水体富营养化和底栖鱼类扰动均有可能导致水生植物群落衰退,从而加速水体稳态的转换。目前,单一环境因子以及升温和富营养化的协同作用对水生植物的影响已有广泛研究。然而,升温和富营养化的母代环境对水生植物子代生长特性的影响尚不明确。同时,气候变暖和底栖鱼类扰动的交互作用对水生植物影响的研究也相对匮乏。本论文通过室外温控模拟系统,探讨了升温和富营养化的母代环境对菹草子代繁殖体萌发的影响,同时揭示不同生活型水生植物群落对升温和底栖鱼类扰动的响应机制。主要实验结果如下:(1)升温与富营养化对菹草(Potamogeton crispus)生长特征影响的研究结果表明,变暖和富营养化显著影响了菹草的早期生活阶段。升温处理组以及升温与磷添加组中菹草的萌发株数较对照均有显著升高,其中升温处理组的最终萌发株数最高,说明升温显著促进了菹草的早期萌发,而磷添加组中菹草的萌发株数与对照组间无显著差异。此外,升温导致菹草母体植物组织中总氮含量降低和碳氮比显著增加,可能是由于升温组中菹草的生化反应效率较高,对参与生理生化过程相关的碳、氮元素的需求相对较少导致的。(2)相同环境温度下菹草子代繁殖体的萌发实验表明,母代环境升温显著促进了菹草子代繁殖体的萌发。在升温条件下产生的子代繁殖体具有比在自然环境条件下更高的萌发株数和萌发速率。同时,母代环境升温对子代菹草的早期生长有显著的促进作用,进而有利于其种群的早期建立。然而,由于母代环境富营养化的影响,即使在相同的环境温度下,磷添加处理中的菹草子代繁殖体的萌发株数和萌发速率仍相对较低。在升温和富营养化水体中生长的菹草亲本可能会通过改变植物组织及其繁殖体中的碳、氮等营养元素含量来适应环境的变化,进而影响其繁殖体萌发和子代幼苗的早期生长。(3)水生植物对升温与底栖鱼类活动的响应特征的研究结果表明,升温对浮游植物生物量无显著影响,但显著增加了附着藻类的生物量。当考虑升温和底栖鱼类活动的共同作用时,我们发现升温显著增强了底栖鱼类活动的强度,导致水体浊度、浮游植物和附着藻类生物量的显著升高。升温促进了菹草生长物候的提前并对其生长有显著促进作用,底栖鱼类扰动以及升温与底栖鱼类扰动的共同作用使水体浊度升高、浮游植物和附着藻类生物量增加,进而导致沉水植物菹草种群衰退。此外,升温对浮叶植物菱(Trapa bispinosa)的盖度无显著影响,而底栖鱼类扰动导致沉积物中氮、磷等营养物质的释放,促进了夏季菱的生长。不同生活型的水生植物对升温和底栖鱼类扰动的响应存在显著差异。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q178;X52
【图文】：

日均温度,标准误,对照组,中水

气候变暖情景下水生植物对富营养化和底栖鱼类扰动响应特征的研究2014 年 3 月份的水体叶绿素 a 浓度和菹草萌发数量进行相关性分析。所有分析均在 SPSS 22.0（IBM Corp.,Armonk, NY, USA）中进行。3 结果3.1 水体理化指标实验期间，升温处理组水体的平均温度始终维持在高于常温对照组 4.50 ±0.03°C 范围内。常温对照组水体温度变化范围为 3.71°C~12.45°C；同时期升温处理组水体温度变化范围为 8.17 °C ~16.9 °C（图 1）。

磷添加,菹草,模拟系统,标准误

图 2 2014 年实验期间模拟系统中每单位面积菹草数量（n=6）误差线表示±标准误 C 代表对照组；T 代表升温组；P 代表磷添加组；T+P 代表升温+磷添加组Fig. 2 The average number of P. crispus seedlings per square meter in mesocosms during theexperiment in 2014. Different letters (a, b, c) indicate significant (p < 0.05) differences. Error barsindicate ± standard error (SE). C represent controls, T represent heated, P represent phosphorusaddition, T+P represent heated + phosphorus addition

磷添加,菹草,数量相关,实验模拟

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