化学分类法在淡水生态研究中的应用

来源 :中国科学院水生生物研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szhzm4158
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浮游植物在水生生态系统中占有重要地位,直接影响营养物质的循环、食物网的结构和效率。开展浮游植物群结构和功能的研究对于了解水生生态系统和环境监测具有重要的理论意义和实践价值。传统的浮游植物鉴定及分类方法存在一定的局限性。近年来,基于光合色素HPLC分析的化学分类法已经广泛应用于海洋、河口等水生生态系统浮游植物群落的研究工作。   本文在纯培养藻类光合色素的鉴定;化学分类法在湖泊、爆发铜绿微囊藻水华的养殖池塘及人工湿地进出水浮游植物群落研究中的应用:人工湿地-池塘养殖复合系统水质影响因子及碱性磷酸酶活性等方面开展了研究,为化学分类法在淡水生态系统中的应用提供了依据。   具体结果如下:   1、通过纯培养藻类光合色素的高效液相色谱分析,确定我国淡水中绿藻、蓝藻、硅藻、隐藻、甲藻、裸藻和定鞭藻等主要常见浮游植物的标志性色素。通过纯培养实验,从中鉴定该种所代表的浮游植物门的标志性色素;共鉴定到主要的光合色素20种,其中有19种色素根据其特征性的最大吸收和洗脱时间,得以确定,按照保留时间的先后分别是:脱植基叶绿素α、19-丁酰氧岩藻黄素、叶绿素C2+C3、脱镁叶绿素α、多甲藻素、甲基-脱植基叶绿素α、岩藻黄素、新黄质、紫黄质、蓝藻叶黄素、硅甲藻黄素、硅藻黄质、叶黄素、玉米黄素、叶绿素b异构体、叶绿素b、叶绿素α异构体、叶绿素α和β胡萝卜素。   2、根据纯培养的实验结果,将化学分类法应用于月湖浮游植物群落组成和丰度研究上,并与传统的显微镜检结果进行了比较。结果表明,两种方法对隐藻和硅藻丰度的分析结果存在明显的相关性,而对绿藻,由于色谱柱和水体中存在的大型维管束植物碎屑等的影响,HPLC法比显微镜检结果明显偏高。月湖主要的浮游植物种类是隐藻、硅藻和绿藻,且硅藻随水温升高逐渐代替隐藻成为月湖的优势种群,表现出明显的季节演替规律。聚类分析和相关分析结果表明月湖水体的叶绿素α与总磷浓度密切相关,冗余度分析表明月湖的主要色素受氮磷比的影响最大,可以解释50%左右的浮游植物数量变异。   3、蓝藻中的铜绿微囊藻是官桥池塘的优势种群,对全部浮游植物的贡献率达到92%和89%。此外HPL-C分析还有少量的绿藻、硅藻和隐藻。同期进行的显微镜观察结果为水体中只有蓝藻、硅藻和绿藻三种藻类。可见基于HPLC技术的化学分类法在分析高密度的浮游植物群落时,比传统的显微镜方法更准确。   4、通过浮游植物主要光合色素当量浓度在人工湿地进出水中的变化,发现复合垂直流人工湿地能有效降低其浓度,除官桥人工湿地外,其它人工湿地对浮游植物色素的去除效果都在60%以上。   通过多种生境的研究,结果发现基于浮游植物光合色素的化学分类法可以分析出不同营养状态的水体中的主要浮游植物群落的组成和丰度,并且具有快迅、省时省力等特点。   5、通过对复合垂直流人工湿地-池塘养殖复合系统中的物理、化学、生物和生化指标进行因子分析,并在养殖周期、日变化上对碱性磷酸酶活性进行了研究,结果表明:循环池的水质明显好于对照池,影响系统水质的主要因子在循环池和对照池中是不同的,循环池主要影响因子是生物指标细菌,对照池主要影响因子是氮、磷等化学因子;碱性磷酸酶存在明显的日变化规律,20时达到一天的最高;循环池和对照池在碱性磷酸酶活性以及叶绿素α含量等方面存在显著性差异,循环池碱性磷酸酶的日变化范围是2.81—6.83mmol·L-1·h-1,对照池是5.21-8.72mmol·L-1·h-1;循环池的叶绿素a浓度在11.67-25.11μg·L-1的范围内,对照池的浓度变化范围是66.97-231.61μg·L-1,说明湿地系统对于养殖水体水质改善具有显著效果。
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