两种浮游藻类的实验生态学研究

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近年来,我国沿海地区随着经济的快速发展,赤潮爆发频繁,规模日益扩大,危害程度也日益加深,尤其是长江口海域,己成为我国有害赤潮的高发区。其中环状异帽藻(Heterocapsa circularisquama)是主要肇事物种之一,它是一种外来入侵赤潮甲藻。自2000年起,环状异帽藻在长江口海域多次引发赤潮。纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)是长江口海域的一种饵料硅藻。中华哲水蚤(Calanus sinicus)在我国近海浮游动物中占有相当大的比例,其滤食对长江口海域有害赤潮生消过程具有重要影响[1]。因目前关于环状异帽藻赤潮的成因机制以及生物防治方法还缺少了解。所以,本文以两藻以及中华哲水蚤为研究对象,通过实验室实验研究了主要环境因子对环状异帽藻和纤细角毛藻生长的影响以及两物种之间的种群相互作用,中华哲水蚤的滤食作用对环状异帽藻生长的影响,其主要结论如下:   在实验室条件下,研究不同梯度下的氮、磷、硅、温度、pH、盐度对环状异帽藻种群增长的影响。结果表明,氮、磷、硅对环状异帽藻的种群扩增均有显著影响(P<0.01),其中最佳氮浓度是10mg/1,1~5mg/L的磷浓度是环状异帽藻种群增长的合适浓度,通过测量细胞密度反映不同氮、磷浓度对环状异帽藻细胞生长的影响发现氮和磷是限制环状异帽藻种群增长的最重要的营养因子。硅浓度在本实验设计的0~8mg/L范围内,环状异帽藻细胞均能正常分裂增殖。因此,环状异帽藻种群的增长基本不受硅含量的限制,硅不是限制因子,而只是其中的一个影响因子。温度对环状异帽藻种群的增长差异极显著(P<0.01),最佳扩群温度是25℃。环状异帽藻能在pH为6~9的培养液中良好生长,但最适增殖pH为8。环状异帽藻具有较广的盐度适应性,在盐度为20~35g/L的范围内均可良好生长,以盐度为30g/L为最佳。   在实验室条件下,通过对纤细角毛藻的单种培养,研究不同梯度下的氮、磷、硅、温度、pH、盐度对其种群增长的影响。结果表明,氮、磷浓度对纤细角毛藻种群的增长差异极显著(P<0.01),最佳氮、磷浓度分别为5mg/L和1mg/L,通过测量细胞密度反映不同氮、磷浓度对纤细角毛藻细胞生长的影响发现氮和磷是限制纤细角毛藻种群增长的最重要的营养因子。纤细角毛藻适宜生长的硅浓度范围较宽,可在硅浓度范围为0~8mg/L的培养液中正常生长分裂,在硅浓度为4mg/L时生长最好,升高或降低Si浓度对纤细角毛藻虽然有一定的影响,但是影响不及氮、磷显著,由此可见,Si并非是纤细角毛藻种群增长的限制因子,而只是其中的一个影响因子。温度对纤细角毛藻种群的增长差异极显著(P<0.01),在15~35℃的温度范围内,纤细角毛藻能够良好生长,尤其是25℃时,纤细角毛藻呈现最佳生长。纤细角毛藻在pH为6~10的培养液中均能生长,但尤以接近海水的自然酸碱度pH8培养最佳。纤细角毛藻在盐度为5~35g/L的范围内均有明显的增长,但30g/L的盐度是其生长的最佳盐度,纤细角毛藻是一种广盐性的藻种,适合在各类不同盐度范围的海水中繁殖生长,此特性更有利于其作为生物饵料的培养和推广。   在实验室条件下,通过共培养研究环状异帽藻和纤细角毛藻之间的相互作用。结果发现,当纤细角毛藻初始接种浓度分别为103、104、105、106、107个/ml时,它们对初始接种浓度为103个/ml的环状异帽藻的生长都具有显著的抑制作用(P<0.01)。同样的,初始接种浓度分别为104、105、106、107个/ml的纤细角毛藻对浓度为104个/ml的环状异帽藻的生长也都具有显著的抑制作用,与对照组相比差异都极显著(P<0.01)。然而,在共培实验中,当环状异帽藻和纤细角毛藻的初始接种浓度分别为105个/ml和103个/ml时,纤细角毛藻细胞生长受到抑制,而环状异帽藻细胞生长活跃,所以,浓度为103个/ml纤细角毛藻对浓度为105个/ml的环状异帽藻种群的扩增不具有生物控制作用。当环状异帽藻和纤细角毛藻的初始接种浓度分别为105个/ml和104个/ml时,环状异帽藻细胞生长受到明显的抑制作用,其细胞密度仅为对照组的38%,当纤细角毛藻的初始接种浓度分别增加到105、106和107个/ml时,环状异帽藻细胞浓度分别被抑制为对照组的13%、3%和2%。所以,环状异帽藻和纤细角毛藻之间的竞争结果取决于两者之间的初始接种浓度。又因为截至目前为止所报道的关于环状异帽藻赤潮爆发时,其最大细胞密度为87420个/ml,所以我们得出的结论是:纤细角毛藻细胞密度≥104个/ml对环状异帽藻赤潮具有生物控制作用,纤细角毛藻可以作为一个生物因素来控制环状异帽藻赤潮。   通过在实验室条件下开展了中华哲水蚤对海洋赤潮藻环状异帽藻的生物滤食及其影响因子研究。结果表明藻浓度、温度、盐度和光周期等对中华哲水蚤的滤食率均有显著的影响(p<0.01)。中华哲水蚤对环状异帽藻的滤食率随藻浓度的增加呈递增趋势;在10~20℃时,中华哲水蚤对环状异帽藻的滤食活动随温度的升高而增强,表现为滤食率G和清滤率F都同时上升,最佳滤食温度是20℃;18~24g/L盐度是中华哲水蚤滤食环状异帽藻的适宜盐度,低于或高于该盐度范围,F和G都降低;中华哲水蚤对环状异帽藻的滤食率和清滤率对光周期的响应完全一致,均在全黑暗条件下为最佳,在全光照条件下达最低。
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