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磷作为许多水体中的限制性因子,是湖泊富营养化中一个关键性因子,对藻类群落组成和数量有很大的影响。随着富营养化程度的加剧,水体中易被藻类吸收的正磷酸盐在总磷中的比例逐渐下降,而生物可利用性的非正磷酸盐形态的磷源则占了相当大的比例。当水体中的无机正磷酸盐已经不能满足藻类大量生长的需要时,藻类对其它形态磷源的吸收利用能力决定了藻的种间竞争能力,为该藻进而发展成为群落中的优势种无疑具有重要的意义。铜绿微囊藻是富营养化水体中的常见优势种,与其它藻类相比较,它是否能更有效的利用非正磷酸盐形式的其它磷源?本研究围绕这一中心问题,主要进行了以下研究:原位野外调查太湖不同营养水平湖区非正磷酸盐形式的其它生物可利用性磷的浓度与富营养化程度和浮游藻类群落结构的关系;室内模拟单藻培养和隔离培养条件下,不同形态无机磷酸盐和生物可利用性有机磷源对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻生长和种间竞争的影响;通过室内半连续培养,模拟不同形态的有机磷化合物在不同自然营养水平条件下,对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻混合竞争的影响。主要研究结果如下:
(1)在富营养化最严重的梅梁湾,总磷、总有机磷、总溶解性磷、总正磷酸盐、生物可利用性磷的浓度均高于五里湖和东太湖:生物可利用性磷在总溶解性磷中的比例也随富营养化程度的加剧而增加,在梅梁湾中最大可达到88%;浮游藻类群落的多样性随富营养化程度的加剧而减少,梅梁湾全年的优势种为蓝藻,而在五里湖和东太湖还存在大量的隐藻、硅藻和绿藻;不同营养水平湖区中各种形式的磷浓度在冬季最低,在春季和秋季略有上升,在夏季随着藻的大量生长,达到一年中的最大值。
(2)铜绿微囊藻和蛋白核小球藻最易吸收和利用无机正磷酸盐,在该培养条件下生长的最好,而藻在焦磷酸盐和聚合磷酸盐培养条件下的生长无显著性差别;在纯培养条件下,小球藻能更好地利用焦磷酸盐和聚合磷酸盐,其生长要显著好于微囊藻,而在隔离竞争培养条件下,小球藻在焦磷酸盐和多聚磷酸盐中的生长速度明显小于在纯培养条件下的生长,最终微囊藻成为竞争中的优势种;在不同无机磷酸盐培养条件下,碱性磷酸酶的活性与藻对无机磷源的利用没有十分显著的相关性。
(3)在有机磷源培养条件下,铜绿微囊藻在纯培养条件和隔离竞争培养条件下,其生长要好于小球藻,最终成为竞争中的优势种;铜绿微囊藻和蛋白核小球藻对葡萄糖-1-磷酸和环磷酸腺苷的吸收利用能力要高于对磷酸三酯类化合物三磷酸腺苷的吸收利用能力;铜绿微囊藻和蛋白核小球藻在试验开始后迅速向水体中释放碱性磷酸酶,从而酶解外源性有机磷为正磷酸盐以供藻的生长,此外微囊藻单位细胞胞内、胞外碱性磷酸酶的活性均要显著高于小球藻的酶活性,因此在有机磷源培养条件下碱性磷酸酶活性的大小与藻生长状况成较好的正相关性;有毒微囊藻对有机磷的吸收利用能力要强于无毒微囊藻对有机磷的吸收利用能力。
(4)在低磷浓度的半连续培养条件下小球藻在与微囊藻的竞争中占据绝对优势地位;在半连续培养条件下,磷浓度的持续升高并不能无限制的促进藻的生长,藻在代表中富营养磷浓度条件下的生长要好于在代表重富营养磷浓度条件下的生长;微囊藻对磷酸单酯类有机磷葡萄糖-1-磷酸和环磷酸腺苷的利用率略高于对三磷酸腺苷的利用率,而小球藻在三种不同形态有机磷源的生长无显著性差异;叶绿素荧光强度能很好的反应藻的生长活性,藻的叶绿素荧光强度越大则藻生长的越好,而酯酶活性更多的体现了藻受环境抑制的情况,如在低磷条件下,微囊藻和小球藻由于受到的较高的营养胁迫,胞内酯酶活性就相对较高,而当磷浓度升高后,酯酶活性就会降低。