渤海湾扇贝养殖海域浮游植物生态特征及关键种种间关系的生理机制研究

发布时间：2020-11-05 01:15

　　 在扇贝养殖海域中,浮游植物是非常重要的生物类群。一方面,浮游植物是海洋初级生产者和能量的主要转换者,可作为扇贝及其幼体的饵料,其数量变动直接或间接地影响扇贝及其幼体的存活和生长;另一方面,浮游植物引发的有害藻华则会给扇贝养殖业带来严重危害,近年来,渤海秦皇岛沿岸扇贝养殖海域频发抑食金球藻褐潮,并常有其它浮游植物共存,这些浮游植物的种间关系及营养特性在解释有害藻华的爆发、消散以及浮游植物群落结构演替方面起着关键性的作用。因此,通过扇贝养殖海域浮游植物群落结构、生态习性、生理特征的基础研究,探索浮游植物的种间关系及其与扇贝养殖之间的关系,对于改善养殖环境,减少有害藻华的发生,促进扇贝养殖业健康、可持续发展具有重要的理论和实际意义。本论文于2011年～2013年对渤海秦皇岛沿岸扇贝养殖海域3个采样站位山海关(119° 49' 1.90″ E,39° 57'1.80″ N),抚宁(119° 26′ 46.20″ E,39°41' 55.20″ N)以及新开口(119° 25' 49.00″ E,39° 34'16.00″ N)进行了 8个航次的大面调查,共获得浮游植物水样48个。对该养殖海域浮游植物的种类组成、群落结构以及季节分布进行了研究,同时对浮游植物的时空变化与环境因子以及扇贝养殖之间的相互关系进行了探讨;另一方面,对近年来在该养殖海域发生的新型生态系统破坏性藻华——“褐潮”水体中的关键浮游植物种类进行了营养生理研究,包括褐潮藻抑食金球藻与水体中的优势硅藻多形微眼藻之间的相互作用,褐潮水体分离出的多形微眼藻、玛氏骨条藻、假微型海链藻这三种硅藻与抑食金球藻的氮营养特性等,从不同角度对褐潮的发生机制进行了探讨。主要研究结果如下:1.从渤海秦皇岛沿岸扇贝养殖海域共鉴定到浮游植物134种,其中硅藻33属104种,甲藻14属27种,金藻1属2种,裸藻1属1种。硅藻和甲藻所占物种数的比例分别为77.61%和20.15%,是该养殖海域主要的浮游植物类群。浮游植物优势种存在较明显的季节更替。春季的主要优势种是洛氏菱形藻、具槽直链藻、中肋骨条藻以及透明原多甲藻,夏季的主要优势种是尖刺拟菱形藻和劳氏角毛藻,秋季的主要优势种是优美旭氏藻矮小变型,冬季的主要优势种是具槽直链藻、大洋角管藻以及布氏双尾藻。2.浮游植物细胞丰度在0.16×103 cells/L～98.7×103 cells/L之间,平均值为17.15×103 cells/L。浮游植物细胞丰度随季节不同而有差异,四个季节浮游植物的平均细胞丰度呈现秋季夏季春季冬季的趋势。3.结合水文资料和营养盐数据,通过CANOCO软件分析发现,海水温度和营养盐浓度是影响浮游植物细胞丰度和生物多样性季节变化的重要环境因子,其中,水动力学条件是水体中营养盐变化的主要控制因素之一。该养殖海域环境因子中,磷酸盐浓度、硅酸盐浓度、DIN/SiO2比以及温度这四个环境因子对浮游植物群落结构变化发挥了最重要的作用。4.通过对浮游植物与扇贝养殖之间关系的分析发现,扇贝养殖所造成的摄食压力对浮游植物群落组成具有重要影响,高放养密度带来的大摄食压力会使浮游植物生物量减少,硅藻在浮游植物群落中所占的比例降低。虽然养殖扇贝和浮游植物所维持的生态平衡使该养殖海域的海水保持较好的质量状况,但是超负荷的扇贝养殖所导致的海水富营养化的加剧将会给该扇贝养殖海域带来潜在的爆发赤潮的巨大风险,其可能造成的后果十分严重。5.抑食金球藻和多形微眼藻都能够通过释放化感物质来对彼此的生长产生抑制作用。在相同条件下,抑食金球藻和多形微眼藻在共培养体系中的相互抑制作用(抑制率46%～74%)强于各自的无藻细胞滤液产生的抑制作用(抑制率6%～41%)。在共培养体系中,抑食金球藻和多形微眼藻之间虽然存在化感作用,但是最终二者都没有在相互竞争中胜出,而是保持共同存在。抑食金球藻和多形微眼藻所表现出的相似的化感作用很可能是它们在褐潮爆发期间的浮游植物群落中能够共同占优势地位的一个重要原因。6.多形微眼藻的平台期滤液比其指数期滤液对抑食金球藻生长的化感作用更强,表明多形微眼藻化感作用的强度与其生长阶段有关。与未经过任何加热处理的新鲜滤液相比,经过50℃或90℃加热处理的多形微眼藻滤液对抑食金球藻生长的抑制作用都明显减弱,表明多形微眼藻滤液中的化感物质的某些成分可能具有热敏感性,在加热条件下会失去活性。二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯的萃取物对抑食金球藻生长的平均抑制率分别为90%、86%、67%,表明多形微眼藻滤液中对抑食金球藻起作用的化感物质较易溶于石油醚和二氯甲烷,GC-MS测定结果显示其滤液的石油醚和二氯甲烷萃取物中都含有邻苯二甲酸类物质。7.将多形微眼藻、玛氏骨条藻和假微型海链的氮营养特性与抑食金球藻的氮营养特性进行比较,发现多形微眼藻与抑食金球藻具有相似的氮营养特性,并明显区别于其他两种微型硅藻,即相对于无机氮源(硝氮和氨氮),多形微眼藻和抑食金球藻更偏好有机氮源(尿素),它们在利用环境中的有机氮源方面比玛氏骨条藻和假微型海链藻更有优势。8.多形微眼藻、玛氏骨条藻和假微型海链藻这三种微型硅藻在尿素、硝氮和氨氮培养条件下的Fv/Fm值基本一致,表明不同氮源对这三种微型硅藻的光合作用活性没有明显影响。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S931
【部分图文】：

养殖产业得到了快速发展，养殖区已经扩展到南部沿海的乐亭县，养殖面积??超过４万ｈｍ２。２０１０年，山海关区和抚宁县的扇贝养殖产量都达到６．９万ｔ，昌??黎县新开口的扇贝养殖产量达到２３万ｔ?（图２．１）。??，，ｊ，＂?－．．．．７》—．．．．．＇Ｔ…一７３－．］??１?－?．?：?＾；？?－■?；＞?＇?！？－－??Ｋ?：?＇＇?１＃２．３？〇Ｂ（〇??Ｊ一河??河北省?，?）??秦皇ｙＺ??＾?ｉｆ??Ｃ?激海?一??ＥＵ８＊?ＥｌＷ?Ｅ１’２２．??图２．１渤海扇贝养殖规模（？）及水文条件。图片改自Ｂｉａｎｅｔａｌ．（２０１６），数据??引自张福崇等（２０１１）。??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｏｐｅ?ｏｆ?ｓｃａｌｌｏｐ?ｃｕｌｔｕｒｅ?（？）?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｆｌｏｗ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ?ｉｎ?Ｂｏｈａｉ?Ｓｅａ．??Ｆｉｇｕｒｅ?ａｄａｐｔｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｂｉａｎ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１６），?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｄａｔａ?ｆｒｏｍ?Ｚｈａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１１）．??１９??

２．３．３不同季节浮游植物优势种组成??秦皇岛扇贝养殖海域四个季节的主要优势种类见表２．３，主要优势种的光学??品微镜照片见图２．７。春季的主要优势种是洛氏菱形藻（／ｏｒｅ／７ｚ／ｆｌ／７〇?ｖａｒ．??／ｏｒａ７ｚ／＜７？ａ），具槽直链藻（Ｍ？／ｃｗ／ｒａ?ｓｗ／ｃｃｆｔｏ?ｖａｒ．），中肋骨条藻（５＾／伽狀／？＜３??ｃｃｗｔｏ／＂ｗｍ）以及透明原多甲藻（／Ｖｏ／ｏ／？ｅｒ／ｔ／／＞７／＿ｗｗ?／＞ｅ／／ｗｃ／ｉ／ｗｗ），这４个优势种的细??胞丰度合计约占浮游植物总细胞丰度的６０％。夏季的主要优势种是尖刺拟菱形藻??（／＾ｅｗｃ／ｏｍ７ｚｓｃ／７／＿ｏ／？ｗ，７ｇＣＴＷ）和劳氏角毛藻（Ｃ７ｗｅｔｏｃｅ／ｗ?／ｏｒｅｗｚ／ｃｗｗｓ），这?２?个优??势种的细胞丰度合计约占浮游植物总细胞丰度的５０％：该季度尖刺拟菱形藻的细??胞丰度高达３８．９４ｘｌ〇３?ｃｅｌｌｓ／Ｌ，约占浮游植物总细胞丰度的３１％，其主要出现在??抚宁站位。秋季的主要优势种是优美旭氏藻矮小变型（５１＜？／７「如如１／／＜２（＾／／＜：０加／＜７『．??■９ｃ／７ｒｄＷｍ＿），其细胞丰度约占浮游植物总细胞丰度的７１％，该优势种是渤海海域??的常见种。冬季的主要优势种是具槽直链藻，大洋角管藻（Ｏｒａ＿／／ｍ７／？ｅ／ａｇ／ｃ＜７）??以及布氏双尾藻这３个优势种的细胞丰度合计约占浮游??植物总细胞丰度的４０％。由此可见，该海域浮游植物优势种存在较明显的季节更??替。??表２．３不同季节扇贝养殖海域浮游植物优势种组成??Ｔａｂｌｅ?２．３?Ｄｏｍｉｎａｎｔ?ｓｐｅｃｉｅｓ

３．３结果??３．３．１抑食金球藻和多形微眼藻共培养的生长情况??抑食金球藻和多形微眼藻共培养条件下的生长情况见图３．２。如图３．２Ａ所示，??在抑食金球藻初始密度为４．５ｘ１０５?ｃｅｌｌｓ?ｍＬ＇多形微眼藻初始密度为３．〇ｘｌ〇５?ｃｅｌｌｓ??ｍＵ１?（二者细胞大小／密度比为１：１）的共培养条件下，与各自的对照组相比，二??者的生长都受到显著抑制（抑食金球藻：Ｆ＝?１１９．６９７，?ｐ＜?０．００１；多形微眼藻：??Ｆ?＝?１５９．７０１，ｐ?＜?０．００１）。与对照组相比，共培养的抑食金球藻从接种的第４天??开始生长出现被抑制的现象，第４天的细胞密度是对照组的６６％，此后，虽然共??培养的抑食金球藻也在生长，但是相比较进入指数生长的对照组，其生长速率明??显减缓，到第１４天时其细胞密度只有对照组的５１％。与对照组相比，共培养的??多形微眼藻从接种的第６天开始生长出现被抑制的现象，第６天的细胞密度是对??照组的６６％
【参考文献】

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本文编号：2870893