淡水硅藻的光适应策略研究

发布时间：2017-07-28 12:05

  本文关键词：淡水硅藻的光适应策略研究

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【摘要】：本文搜集已发表的河流与湖泊野外调查数据进行整理和分析,从水体光照强度和营养盐(氮和磷)浓度两个角度去探究硅藻在淡水生态系统中的分布规律。并设计室内实验,进一步探究硅藻光适应的机理,以及光照强度对营养盐(磷和硅)吸收的影响,主要结果如下:1.对我国河流野外调查数据(光照与硅藻密度)的分析结果显示,硅藻具有良好的光适应能力。长年在低光生态系统生存的硅藻在低光照强度下容易形成优势种群,长年在高光生态系统生存的硅藻在高光照强度下容易形成优势种群。2.对我国河流野外调查数据(营养盐浓度与硅藻密度、硅藻种类数量)的分析结果显示,营养盐(氮和磷)浓度能影响硅藻种类数量百分比和硅藻密度百分比的分布。硅藻的种类数量百分比长江上游的各支流最高,长江中下游逐渐下降,到长江口最低。我国河流不同营养盐水平的水系之间也存在着明显的差异。氮磷浓度相对较低的长江干流硅藻密度百分比最高(91%-100%),其次是长江支流和松花江水系,污染严重的淮河和珠江水系硅藻密度百分比最低,为25%-30%。3.通过进行室内光适应实验,验证了硅藻的光适应特性。高光适应种(HLA diatoms)表现出明显的高光适应特征。如:高光适应种在高光条件下具有较高的生长活性、光合作用效率、过剩光耗散效率、饱和光照强度(Ik)、电子传递速率(r ETRmax)和较低的光利用率(α)。当这类高光适应种受到低光胁迫时,硅藻细胞内显著上升的叶绿素(Chla)浓度和增大的叶绿体体积能增加硅藻细胞的光量子吸收率,并在低光胁迫初期,其光曲线参数表现出与低光适应种类似的特征(高α、低Ik和低r ETRmax)。低光适应种(LLA diatoms)表现出明显的低光适应特征。如:低光适应种在低光条件下具有较高的生长活性、光合作用效率、较高的光利用率(α)和较低的耗散过剩光效率、饱和光照强度(Ik)、电子传递速率(r ETRmax)。当这类低光适应种受到高光刺激时,硅藻细胞内显著上升的非光化学淬灭(NPQ)能帮助硅藻细胞耗散过剩的光能,并在高光刺激初期,其光曲线参数表现出与高光适应种类似的特征(低α、高Ik和高r ETRmax)。Chla和NPQ调节可以推迟硅藻在光胁迫下生长速率和实际光合作用效率(△F/F’m)的下降。4.营养盐吸收动力学实验结果显示,硅藻对磷和硅的吸收会受到光照强度的影响。硅藻对磷的高亲和力与硅藻的高生长、光合活性出现在相同的光照强度范围内。高光适应种在高光照强度下具有较高的磷亲和力、生长和光合活性。低光适应种在低光照强度下具有较高的磷亲和力、生长和光合活性。硅藻对硅的吸收受到硅藻体积的影响,羽纹纲硅藻的Km(Si)值显著高于中心纲硅藻。羽纹纲硅藻的硅吸收半饱和浓度(Km(Si))随着光照强度的增加而上升,中心纲硅藻Km(Si)值随着光照强度上升而降低。我们认为在对硅藻水华发生进程的预测和评估时,应充分考虑当地水域生态系统的光照条件、营养盐条件以及硅藻种类自身特征。我们在对硅藻水华防治方法进行选择时,应在考虑这些主要相关的环境因子和硅藻本身特性的基础上,筛选出适宜当地水域生态环境的硅藻水华防治方法。
【关键词】：硅藻 河流 湖泊 氮 磷 硅 光照
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2;X173
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 缩略词10-11
• 第一章 前言11-19
• 1 概述11-12
• 2 硅藻水华的危害及成因12-14
• 2.1 硅藻水华的危害12
• 2.2 硅藻水华的成因12-14
• 3 国内外硅藻生理生态特征研究进展14-16
• 4 河流与湖泊硅藻水华的防治方法16-17
• 5 研究思路及意义17-19
• 第二章 我国河流中硅藻的空间分布19-29
• 1 前言19-23
• 2 材料和方法23
• 2.1 数据搜集23
• 2.2 数据处理23
• 3 结果与分析23-27
• 3.1 不同光环境中硅藻的分布情况23-24
• 3.2 不同营养盐浓度下硅藻的分布情况24-27
• 4 讨论27-28
• 4.1 光照强度对硅藻分布的影响27
• 4.2 营养盐浓度对硅藻分布的影响27-28
• 5 小结28-29
• 第三章 硅藻的分离和鉴定29-38
• 1 前言29
• 2 材料与方法29-34
• 2.1 汉江和太湖流域概况29-30
• 2.2 藻种分离和培养30-33
• 2.3 试剂33
• 2.4 仪器设备33
• 2.5 方法33-34
• 3 结果与分析34-37
• 4 讨论37-38
• 第四章 分离自不同光环境的硅藻的光适应特性38-61
• 1 前言38-40
• 2 材料与方法40-44
• 2.1 藻种培养40
• 2.2 仪器设备40
• 2.3 实验方法40-42
• 2.4 比生长速率42
• 2.5 叶绿素a浓度和叶绿体形态42
• 2.6 叶绿素荧光参数42-44
• 2.7 统计方法44
• 3 结果与分析44-57
• 3.1 比生长速率44-46
• 3.2 叶绿素a（Chla）浓度和叶绿体形态46-51
• 3.3 叶绿素荧光参数51-57
• 4 讨论57-60
• 4.1 不同光强下低光适应种和高光适应种的生长特征57-58
• 4.2 光强度对硅藻叶绿素荧光参数的影响58-60
• 5 小结60-61
• 第五章 光照强度对硅藻营养盐吸收动力学特征的影响61-76
• 1 前言61-62
• 2 材料和方法62-65
• 2.1 硅藻培养62-63
• 2.2 试剂与仪器63-64
• 2.3 实验方法64-65
• 2.4 统计方法65
• 3 结果与分析65-72
• 3.1 比生长速率65-67
• 3.2 磷吸收67
• 3.3 硅吸收67-72
• 4 讨论72-75
• 4.1 两类硅藻磷吸收动力学差异72-73
• 4.2 两类硅藻硅吸收动力学差异73-74
• 4.3 对硅藻水华预测和控制的启示74-75
• 5 小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-91
• 在读期间学术论文发表及国际会议参加情况91-93
• 致谢93-95

【参考文献】

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1 姚绪姣;刘德富;杨正健;方小凤;胡响铃;方丽娟;田泽斌;;三峡水库香溪河库湾水华高发期浮游植物群落结构分布特征[J];四川大学学报(工程科学版);2012年S2期

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本文编号：583934