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最近几十年来,由于人为的原因使得营养盐大量的排放,改变了水环境的氮磷比,产生了大量的赤潮破坏环境。因此有必要研究不同种类的浮游植物如何响应不同的外界氮磷比状况。在实验室条件下用不同氮磷比(4:1,16:1,64:1)的培养液培养中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、威氏海链藻(Thalassiosiraweissflogii),旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus),海洋卡盾藻(Chattonellamarina),塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)和赤潮异弯藻(Heterosigmaakashiwo)对它们的细胞密度、叶绿素a浓度、细胞对外界无机氮、磷营养元素的吸收和细胞内氮磷比的变化进行了研究。结果表明:
氮磷比显著影响着6种海藻的生长和生理状态,氮浓度对这它们细胞生长的影响更大。在氮限制(N/P=4:1)的情况下,中肋骨条藻、威氏海链藻、旋链角毛藻、海洋卡盾藻、塔玛亚历山大藻和赤潮异弯藻的细胞密度和比生长速率和其它两个N:P比相比都是最低的。中肋骨条藻、旋链角毛藻和赤潮异弯藻相对来说更加适应N/P=16:1的外界条件而威氏海链藻、海洋卡盾藻和塔玛亚历山大藻则是更加适应N/P=64:1的培养液。实验结果还表明,即使同属于硅藻的中肋骨条藻和威氏海链藻对不同外界氮磷比的适应也不是完全相同的。而且在不同处理中,6种单细胞藻指数生长期时叶绿素a浓度的变化也随着外界氮磷比的增加而增加。但是随着培养时间的延长,磷限制条件下的叶绿素a浓度水平相对于N/P≤16:1的处理组会显著的下降。表明了在磷限制环境中,藻细胞可以储存磷元素,保持磷元素的供应,所以低缺磷组在实验的前几天未出现明显的磷限制现象。
在不同氮磷比环境下,当营养盐充足的条件时,培养液中无机营养盐氮、磷含量出现明显而稳定的下降,吸收速率逐渐下降。但是由于“奢侈消费”现象的存在,在N限制的培养液中,介质中无机营养盐氮元素被吸收完之后,过量无机磷元素继续吸收,除了赤潮异弯藻,海洋卡盾藻和旋链角毛藻也分别残留了0.5μmol.L-1,0.3μmol.L-1和0.25μmol.L-1左右的无机磷元素以外,其他藻种磷元素均吸收完全。在N/P-16条件下,培养液中的无机氮磷营养盐也几乎被均被完全吸收;6藻种吸收无机氮的时间要短于无机磷的。在磷限制的条件下,培养液中的无机磷被完全吸收,溶液中的过量无机氮元素也被继续吸收。从外界所吸收过量的无机氮从高到底的顺序为:塔玛亚历山大藻>海洋卡盾藻>旋链角毛藻>中肋骨条藻>威氏海链藻>赤潮异弯藻。
在不同氮磷比环境下,当外界营养盐充足时,细胞内部的氮磷比变化不大。但是由于“奢侈消费”现象的存在,当出现营养盐限制时,细胞的氮磷比组成就会跟随环境的氮磷比改变。实验所用的6个藻种,在氮限制条件下,藻细胞内的氮磷比就会相应减少分别降低了36.5%-51.2%左右,分别为7.71±1.16,6.58±0.90,7.64±1.00,11.49±0.723,8.78±0.6和6.35±0.99;在磷限制的条件下,细胞内部的氮磷比就会增加,中肋骨条藻、威氏海链藻、旋链角毛藻、海洋卡盾藻、塔玛亚历山大藻和赤潮异弯藻的细胞氮磷比值分别提升了91.3%,109.4%,130.7%,88.1%,99.8%和60.7%左右。6种藻细胞的氮磷分别相应的比提升到23.82±0.59,29.57±3.82,30.10±1.55,31.33±1.91,33.56±0.96和21.12±0.69。
在3个对照组中,6种藻细胞的单个细胞叶绿素含量都随着时间减少。无论是氮限制还是磷限制,对单个细胞中所含叶绿素a浓度都是有所影响的,而且氮限制对中肋骨条藻、威氏海链藻、旋链角毛藻和海洋卡盾藻种单个细胞所含叶绿素a含量的影响要大于磷限制。而塔玛亚历山大藻和赤潮异湾藻单个细胞所含叶绿素a的含量的影响要大于氮限制。从单个细胞吸收额外的营养盐能力来看,在氮限制条件下,单个藻细胞吸收过量磷的能力为:威氏海链藻>中肋骨条藻>海洋卡盾藻>赤潮异湾藻>塔玛亚历山大藻>旋链角毛藻;而在磷限制条件下,各藻细胞吸收过量氮的能力为:中肋骨条藻>威氏海链藻>塔玛亚历山大藻>赤潮异湾藻>海洋卡盾藻>旋链角毛藻。