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近年来由于人类活动的影响给海洋生态环境造成的巨大压力使东海长江口及其附近海域富营养化严重,大面积赤潮频发,严重影响了海洋养殖业等经济发展,甚至危害到人类自身健康。针对东海赤潮发生的特点,本文利用在东海赤潮高发区进行的4次海洋围隔生态系实验数据,研究了营养盐对浮游植物生长的影响以及东海主要赤潮生物中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)对营养盐加富的响应及种间竞争,取得初步研究结果如下:
1营养盐加富对浮游植物生长的影响从围隔实验的生物量(叶绿素a和藻细胞数量)变化结果分析表明:同组实验的不同围隔间,同时添加硝酸盐和磷酸盐的围隔中叶绿素a含量值明显高于只添加磷酸盐或硝酸盐的围隔。同时增加介质中硝酸盐和磷酸盐的浓度对浮游植物的生长具有更显著的促进作用,而仅增加硝酸盐或磷酸盐浓度时,由于浮游植物生长通常以接近16:1(redfield比值)的比例吸收营养盐,在生长到一定程度是可能出现了N限制或P限制的情况,从而使浮游植物生长受到限制,其最大生物量被限制在一定程度上。同时加富硝酸盐和磷酸盐后其营养盐比例N:P越接近16:1对浮游植物生长的促进作用越强,较低的N:P情况下,围隔中PO43-相对过剩,最终浮游植物生长受到了N限制,而在N:P相同的情况下(如均为接近16:1),营养盐浓度的绝对值越高其促进作用越强,且决定了浮游植物群落所能达到的最大生物量值。
磷酸盐对浮游植物生长有明显的促进作用,随着加富浓度的增大促进作用越来越显著,但到某一特定值后增加磷酸盐的浓度这种促进作用就不再增大。加富方式为一次性还是逐次添加对所能达到最大生物量值影响不大,但对浮游植物生长速率有较大影响,一次性添加更能刺激浮游植物快速增殖,逐次添加能够维持更长的生长期,使达到的最终生物量有时会更高。
2主要赤潮生物对营养盐加富的响应及种间竞争中肋骨条藻对营养盐加富的响应较具齿原甲藻更为敏感。在营养盐非常丰富的围隔中,由于营养盐的加富中肋骨条藻很快取得竞争优势,并且直到培养结束,其优势地位越来越突出。而在营养盐中等程度加富下,首先以中肋骨条藻迅速成为竞争优势,随着营养盐的消耗利用具齿原甲藻的比例越来越大。
在营养盐相对贫乏的条件下,具齿原甲藻的生长要优于中肋骨条藻,相对来说其耐受“饥饿”的能力比较强。围隔中优势种的变化与培养介质中营养盐的浓度有一定的联系,当介质中磷酸盐和硝酸盐浓度都较低时,具齿原甲藻的生长竞争能力较强,而随着介质中磷酸盐浓度的增大,中肋骨条藻的竞争能力表现出越来越强的趋势,在合适的营养盐条件下能够取代具齿原甲藻的优势地位,但当环境中营养盐浓度降低后,又会被耐受“饥饿”能力较强的具齿原甲藻所取代。
具齿原甲藻赤潮发生期取水培养的围隔实验中,初始具齿原甲藻占有绝对优势时,硝酸盐和磷酸盐的同时加富使环境条件更适合中肋骨条藻生长,使得它在很小的初始密度的情况下渐渐生长繁殖起来,并形成优势,但始终未能超过具齿原甲藻。认为中肋骨条藻和具齿原甲藻之间的竞争也受初始细胞密度比的影响。
中肋骨条藻在2003年4月围隔实验,即具齿原甲藻赤潮发生前取水培养的围隔实验内没有得到生长,而仅形成了具齿原甲藻“赤潮”,综合营养盐和温度、盐度等环境条件,初步分析认为其主要原因可能是温度起了关键作用。
具齿原甲藻对磷酸盐加富的响应为随着加富浓度的增加,其生长繁殖速率增大,且最终所达到的生物量增加,但这种变化不是很显著。
东海赤潮高发区海域在赤潮爆发期间的磷酸盐浓度通常较低,往往成为浮游植物生长的限制因素,有时硝酸盐的浓度也是浮游植物生长的限制因素。P对甲藻赤潮爆发起关键作用;由于赤潮生物对N、P营养盐是以一定的比例进行吸收利用的,所以在赤潮发生期或发生后期,N、P营养盐得不到有效的补充是赤潮走向消亡的最主要原因,尤其是N。