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本文重点选取了我国第三大淡水湖——太湖作为研究对象,从时空范围内详细的对太湖浮游细菌群落组成(BCC)进行了研究,为探讨不同湖区浮游细菌群落组成时空格局与不同类型湖区水质之间的内在关系提供依据,然后进行原位围隔实验研究了微囊藻(Microcystisspp.)水华时期浮游细菌群落组成的变化,有助于人们更好的理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。本文主要进行了以下三方面工作:
1:太湖浮游细菌群落组成时空变化及主要调控因子(时间:2009.06-2010.05每月采一次,空间:梅梁湾、湖心、东太湖各一点);
2:太湖夏季浮游细菌群落多样性的空间格局(2010.08全湖29个采样点);
3:细菌群落组成对于微囊藻水华响应的研究(2009.08.25-2009.09.18,原位围隔实验)。
太湖是一个大型浅水亚热带富营养淡水湖泊,位于长江三角洲的东南端,由于水质恶化,近些年太湖每年都会发生蓝藻水华。我们于2009年6月至2010年5月以太湖3个不同类型湖区(梅梁湾、湖心和东太湖)为对象开展了一次关于太湖时空范围内环境变量与BCC关系的野外调查研究,发现溶解性有机碳(DOC)是驱动太湖BCC变化最重要的因素,且DOC浓度与浮游细菌群落多样性显著负相关,BCC的空间异质性大于时间异质性。本文的所有结果将有助于丰富我们有关淡水生态系统尤其是富营养湖泊浮游细菌群落变化的理解,有助于全面分析浮游细菌群落的调控机制,确定其在微食物网中的地位及作用。
为了研究夏季微囊藻水华时期全湖的浮游细菌群落组成的空间格局,我们在太湖全湖范围内设置了29个采样点,于2010年8月进行了一次大规模采样调查,研究发现浮游细菌丰度在不同湖区中存在明显的空间差异,且与太湖水体营养水平从高到低变化趋势一致。回归分析结果表明总磷(TP)与细菌丰度之间存在较好的正相关关系(R2=0.6392,n=29,P<0.01),成为太湖夏季浮游细菌生长的限制因子。不同湖区营养盐与浮游细菌群落多样性也显著正相关,随着营养水平的升高,浮游细菌多样性增加。另外,细菌群落组成在不同湖区间亦具有明显的空间异质性,与不同湖区营养水平空间变化一致。该研究结果将有助于人们更好的理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。
为了研究微囊藻水华发展不同时期浮游细菌群落组成的变化,我们于2009年8月至9月在太湖贡湖湾微囊藻堆积区进行了为期一个月的原位围隔实验(围隔外围对照),研究发现BCC的变化与微囊藻水华发展的不同阶段之间紧密相关,BCC大体分为三类:水华早期(微囊藻生物量较低)、水华后期(微囊藻生物量较高)和水华末期(微囊藻厌氧分解)。整个过程中BCC的变化主要受微囊藻水华发展的影响,表现为主要受NH4+-N、水温、DO以及微囊藻生物量4个因子的影响。我们找出了可能参与微囊藻厌氧分解的细菌类群——Firmicutes中的多种细菌,包括新类群TH-1~TH-9。此外,我们的研究结果清楚的表明微囊藻厌氧分解的过程中水质恶化、营养盐(N、P)大量释放,有利于我们更好的理解太湖乃至所有淡水湖泊微囊藻水华期间的物质循环。
总之,本文的研究丰富了我们有关淡水生态系统尤其是富营养湖泊浮游细菌群落变化的认识,有助于全面分析浮游细菌群落的调控机制,亦有助于人们更好的理解淡水湖泊中微生物循环和生态系统功能。