论文部分内容阅读
近年来,全球范围内绿潮(green tide)的发生频率及规模都有增长趋势。自2007年起,我国黄海海域也已经连续10年暴发大规模绿潮,其原因种为浒苔(Ulva prolifera)。每年5-7月,浒苔在黄海海域的大规模暴发已成为一类严重的生态灾害,给山东和江苏沿海地区造成了巨大的经济损失。研究发现,绿潮早期的漂浮浒苔主要来自苏北浅滩海域,在风和潮流的共同作用下,大量漂浮绿藻从苏北浅滩海域向北漂移,并在南黄海生长和聚集,最终形成大规模绿潮。与其他海域的绿潮相比,南黄海海域的绿潮规模大、迁移距离长、影响海域面积广,因此,其成因和效应都非常复杂,针对黄海绿潮早期来源以及后期归宿的相关研究具有重要意义。以往研究认为,南黄海海域的绿潮可能与苏北浅滩的紫菜养殖活动有关,推测绿潮早期的漂浮浒苔主要来自于苏北浅滩的紫菜养殖设施。对此,本论文以绿潮原因藻种浒苔为实验对象,比较研究了包括紫菜养殖筏架材料在内的多种基质对浒苔孢子和配子附着和萌发的影响。研究发现,浒苔的大部分孢子和配子会在2-6 h内完成附着,且在前2个小时内附着速率最高;浒苔的孢子和配子在不同材料上都能完成附着萌发,但萌发数量存在显著差异,在紫菜养殖筏架相关人工材料(塑料、竹片、麻绳、塑料绳、尼龙网衣和塑料网衣)上的萌发数量显著高于浅滩上的天然材料(海泥、细砂和石块);另外,浒苔孢子和配子在橡胶上的附着萌发则受到抑制,显著低于其他人工材料。研究结果表明,通过人为活动在苏北浅滩区布设的大量紫菜养殖设施,为浒苔等绿藻的生长提供了重要的附着基,是绿潮形成早期浒苔生物量快速增加的重要原因。南黄海海域绿潮发生规模大、影响区域广,有可能导致严重的生态效应。但是,目前对于南黄海绿潮后期大量漂浮绿藻的归宿还少有研究,在一定程度上限制了对黄海绿潮生态效应的认识。对此,本研究尝试以石莼属绿藻中的主要甾醇化合物28-异褐藻甾醇作为标志物,来追踪绿潮后期大量浒苔的沉降区域。本研究完善了藻类和沉积物中甾醇的提取方法,建立了28-异褐藻甾醇及其它甾醇化合物的气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法;并应用所建立的方法分析了中国近海多种常见有害藻华原因种的甾醇组成状况,探讨了28-异褐藻甾醇作为绿潮藻类标志物的特异性,发现沉积物中28-异褐藻甾醇含量与浒苔生物量呈正相关性;分析了28-异褐藻甾醇在沉积物中的稳定性,证明沉积物中高含量的28-异褐藻甾醇可在沉积物中稳定保存至少一个月;分析了2015年8月-2016年9月期间黄海海域4次现场调查中采集的表层沉积物样品,通过沉积物中28-异褐藻甾醇的含量状况,将绿潮后期浒苔的沉降区域初步圈定在山东半岛东南部海域(36-36.5°N,122-124°E)。针对南黄海海域的大规模绿潮问题,本研究一方面以浒苔的附着生长特征为切入点,对比分析了不同附着基对浒苔孢子和配子附着和萌发的影响,揭示了人类活动导致的生境改变在绿潮形成中的作用;另一方面利用28-异褐藻甾醇作为生物标志物,首次圈定了黄海绿潮后期大量漂浮绿藻的沉降区域。研究结果不仅有助于阐明绿潮成因,全面理解黄海绿潮的生态效应及其导致次生灾害的可能性,也可望为寻找养殖筏架等的替代材料,探索绿潮的防控策略提供依据。