营养盐加富和增强摄食对珊瑚共生体自养氮和异养氮流动过程的影响

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造礁石珊瑚是一种与虫黄藻共生的珊瑚礁生物。一方面通过自养的内共生虫黄藻吸收无机氮,另一方面通过珊瑚宿主的异养摄食作用捕食颗粒氮。近年随着人为活动的增加,水体的营养盐浓度不断升高,同时颗粒物也随之增加,已经成为威胁珊瑚生存的重要问题之一。了解不同营养条件对珊瑚共生体自养和异养氮流动的影响,对于预测珊瑚未来的变化趋势至关重要。本文以中国海南三亚鹿回头的优势物种——丛生盔形珊瑚Galaxea fascicularis为研究对象,在实验室中将珊瑚分为对照组、增强摄食组(每日投喂丰年虫)、营养盐加富组(NH4+≥20μmol L-1)以及增强摄食+营养盐加富组,四个组别分别在对应的营养条件下预培养28天。随后利用15NH4Cl和15N标记的丰年虫(Artemia)示踪自养和异养氮48h内在珊瑚宿主和虫黄藻以及周围水体中的流动。研究发现,自养氮和异养氮的主要去向均为珊瑚组织,且自养氮的流动速度快于异养氮。虫黄藻吸收的ADN(Ammonium derived nitrogen)在3h时有67.3±6.6%传递至珊瑚组织中,珊瑚宿主摄食所得的FDN(Feeding derived nitrogen)在6h时有75.2±3.1%仍保存在珊瑚组织中,ADN的流动速率远高于FDN。其次,营养盐加富提高虫黄藻的氮贮存,减少自养氮和异养氮在虫黄藻的分配。营养盐加富组的C/N比显著低于对照组,ADN的同化速率(1.7±1.0 μg cm-2 h-1)和传递至珊瑚宿主的速率(1.4±0.8 μg cm-2 h-1)只有对照组的50%左右,而ADN在虫黄藻的分配比例下降了约30%。FDN在虫黄藻内的分配比例(8.2±1.5%)也只有对照组1/3。再者增强摄食提高共生体对自养氮的利用。虽然增强摄食不改变ADN和FDN在共生体之内以及共生体与周围水体间的分配比例,但是提高了共生体对于ADN的同化和传递至珊瑚组织的速率。增强摄食组的ADN同化速率(6.3±0.6 μg cm-2 h-1)和传递至珊瑚组织的速率(4.1 ±0.4μg cm-2 h-1)都接近对照组的2倍。最后,富营养和增强摄食对于自养氮和异养氮流动过程的叠加影响与单独富营养的影响一致。富营养和增强摄食组无论是自养氮还是异养氮的流动趋向都与富营养组相似。这些结果表明了自养氮可以更高效在共生体之间周转,而异养氮倾向于保存在珊瑚宿主中,并且珊瑚共生体的氮流动途径容易受到营养盐浓度的影响。当水体营养盐增加时,珊瑚共生体能通过改变自养氮和异养氮在共生体内的流动过程来调整共生体关系,在一定程度内调节和维持共生体的氮平衡。
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