浮游植物群落演替与营养吸收对变暖响应特征的系统模拟研究

发布时间：2018-11-25 22:12

【摘要】：浅水湖泊具高度敏感性,易受到人类活动及气候变暖的影响。在过去百年时间里全球平均气温升高了约0.5°C,且近一半的升温作用发生在近三十年时间。气候变暖对生物具多重影响,可导致不可逆的生态演替或种群灭绝现象,且气候变暖条件下的生态恶化现象呈现出逐年增长趋势。目前,国内关于气候变暖的研究主要针对变暖对陆生生态系统的影响。对于变暖将如何影响水体浮游植物群落结构以及对营养物质吸收特征还知之甚少。因此,为了探讨气候变暖对浅水湖泊浮游植物复苏及浮游植物对营养物质吸收特征的影响,以及气候变暖与其它环境因素交互作用下湖泊生态系统的响应机制,采用实验生态学手段,构建室外温度控制模拟系统,探讨气候变暖与富营养化的交互作用对浮游植物群落结构及氮营养物质吸收特征的影响,以及气候变暖与底栖鱼类生物扰动作用对浮游植物碳氮营养盐吸收特征的影响。取得的主要研究结果如下:(1)升温与磷营养盐增加能显著促进水体中磷含量的增加,同时导致水体中秋冬季节浮游植物生物量显著升高。浮游植物复苏的研究的结果表明,升温可以显著促进冬春季节硅藻门浮游植物复苏时间的提前,同时升温与磷营养盐增加可显著提高春季沉积物中绿藻和蓝藻的复苏速率,从而导致蓝绿藻在水体中形成优势。(2)升温及磷营养盐的增加对水体中浮游植物群落组成产生显著影响。升温可显著促进绿藻门密度升高,并导致隐藻门数量降低。因此,变暖与富营养化的协同作用会导致水体中浮游植物群落组成向蓝绿藻占优势的方向转化,加速水体富营养化进程。(3)利用~(15)N示踪技术研究模拟系统浮游植物氮吸收特征发现,水体中磷营养盐的增加可轻微促进浮游植物对硝态氮吸收速率(V和r)和相对优先指数(RPI)的增加,但会导致硝态氮周转时间(TT)的延长。升温可增加浮游植物氨态氮吸收速率和相对优先指数,同时加快氨态氮的周转时间。升温与富营养化的协同作用可以增加浮游植物对氨态氮的吸收,并增加其在低浓度底物中的亲和力。浮游植物动力学研究结果表明,与硝态氮相比,浮游植物氨态氮的吸收动力学在温度升高与营养盐增加的情况下,浮游植物对氨态氮显示出更高的最大吸收速率(Vmax)和亲和力(Ks)。(4)变暖趋势下,低龄底栖鱼类通过对沉积物的扰动作用、对大型浮游动物的摄食以及排泄作用等方式导致促进了水体中氮磷营养物质以及水体中藻类生物量的增加。同时,底栖鱼类的生物扰动作用可以在春季略微增加浮游植物对硝态氮的吸收速率(V和r),并在夏季显著的增加浮游植物对硝态氮及氨态氮的吸收速率(V和r)。夏季浮游植物对硝态氮吸收速率的增长幅度要显著高于氨态氮的吸收速率。因此,升温与底栖鱼类的生物扰动作用可增加浮游植物对硝态氮的吸收速率。此外,浮游植物碳的吸收特征结果表明,升温与底栖鱼类的扰动均显著促进春季与夏季浮游植物对碳酸氢根的吸收。
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【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X173;Q948.8

【参考文献】