东海大规模赤潮危害的现场及实验研究

发布时间：2020-08-31 20:17

　　近年来,我国东海近岸海域,以东海原甲藻、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)为主要优势种的大规模有害赤潮现象愈发严重,已引起了广泛的关注。本文通过2013年春季东海原甲藻赤潮的现场调查及船基实验,研究了大规模东海原甲藻赤潮对浮游动物关键种中华哲水蚤种群动态及浮游动物群落结构的危害效应,并通过室内研究验证了其对中华哲水蚤及模式生物轮虫种群补充的影响;并针对2012年福建沿海导致养殖鲍鱼大量死亡的米氏凯伦藻赤潮,室内研究了米氏凯伦藻赤潮对皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)生命活动的主要胁迫机制,最终探讨了东海大规模有害赤潮对浮游动物和养殖贝类的危害效应,及其造成的生态影响。东海原甲藻赤潮野外调查结果表明,东海原甲藻赤潮通过导致降低存活率、产卵量、母体脂肪酸含量等对桡足类种群资源形成严重危害,导致桡足类丰度显著下降,与非赤潮区相比(桡足类丰度均值为359 ind/m3),赤潮区桡足类丰度均值降低至121 ind/m3,赤潮腐败区桡足类丰度最低,均值为34 ind/m3。然而,东海原甲藻赤潮对小型水母类、毛颚类影响不显著,水母类丰度随时间变化呈逐渐增多的趋势。结果表明,东海原甲藻赤潮可以改变浮游动物群落结构。室内研究表明,东海原甲藻(104cells/mL)赤潮密度下,对浮游动物关键种中华哲水蚤及模式生物褶皱臂尾轮虫种群补充均存在不利影响。结果表明,东海原甲藻对中华哲水蚤生活史多个发育阶段(成体阶段、雌体繁殖阶段、无节幼体阶段)影响显著,能够导致中华哲水蚤16d内成体存活率下降(约80%),无节幼体存活率下降(49%,NII~NIII期幼体更为敏感),雌体产卵率、孵化率下降等。此外,东海原甲藻还可导致轮虫产卵量下降,繁殖期缩短,平均寿命缩短,种群净生殖率、周限增长率、内禀增长率下降。以上结果表明,东海原甲藻赤潮可以对中华哲水蚤、轮虫的繁殖发育及幼体补充产生不利影响,进而影响到浮游动物的世代延续及种群动态。针对导致鲍鱼大量死亡的有毒米氏凯伦藻赤潮,首先研究了不同环境条件下,米氏凯伦藻对皱纹盘鲍的急性毒性效应,结果表明,曝气条件下,且pH、氨氮、温度等环境条件均适宜时,米氏凯伦藻达到现场密度(3×104/mL)时,鲍鱼短时间内(96h)死亡率可达到达100%,说明米氏凯伦藻自身的毒性效应可以导致鲍鱼短时间内大量死亡;在非曝气条件下(DO由7.1 mg/L降低至1.8 mg/L),其他条件均适宜时,鲍鱼16h内死亡率达100%,低氧的环境条件及藻自身的毒性加剧了危害效应,由此说明,赤潮现场藻本身的毒性效应及不利的环境条件共同导致了鲍鱼的急剧死亡。在藻细胞密度为104cells/mL时,米氏凯伦藻短时间内虽未导致鲍鱼较高的死亡率,但明显导致鲍鱼鳃中轴(入鳃、出鳃血管)明显发生萎缩、溃烂,鳃叶呼吸上皮区明显断裂,鳃组织内重要的膜蛋白酶Na+-K+-ATP、Ca2+-Mg2+-ATP酶活性下降,使鳃结构和功能遭受损伤。此外,米氏凯伦藻还可导致鲍鱼血淋巴细胞组成改变、吞噬能力下降、死亡细胞比例增加,并对鲍鱼鳃、肝胰脏内关键抗氧化酶活性造成显著抑制效应,导致鳃内SOD、CAT酶,肝胰脏内SOD、GSH-Px酶活性显著下降,从而导致鲍鱼免疫防御系统遭受损伤。此外,两株米氏凯伦藻对鲍鱼的毒性效应表明,分离自福建的米氏凯伦藻株对鲍鱼存在强烈毒性效应,分离自南海的米氏凯伦藻株对鲍鱼毒性效应不显著,然而两株米氏凯伦藻产生的溶血毒素含量相近(指数期时细胞内毒素含量约为20pg/cells,总毒素含量0.6μg/mL),且溶血毒素甲醇粗提物对鲍鱼无致死效应,说明米氏凯伦藻对鲍鱼的毒性效应来源于某种活性更强的特殊物质。以上结果表明,大规模的东海原甲藻赤潮可影响浮游动物的种群动态及群落结构,极有可能对我国东海渔业资源的补充造成威胁。米氏凯伦藻自身的毒性效应可造成鲍鱼大量死亡,且低赤潮密度下即可导致鲍鱼鳃组织结构及功能等损伤,对养殖贝类生命活动造成胁迫效应。我国东海已连续多年发生大规模的有害甲藻赤潮,这不仅会威胁海洋生态系统的结构和功能,而且对沿海养殖的可持续发展造成不利影响。
【学位单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：X55

【参考文献】