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上行-下行作用对浮游植物群落影响的生态学研究
Alternative TitleEcological studies on bottom-up and top-down forces in regulating phytoplankton communities
张霞
Subtype博士
Thesis Advisor谢平
2008-06-12
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral水生生物研究所
Keyword浮游植物 上下行作用 外来鱼 蓝藻水华 滤食性鱼类
Abstract本文探讨了影响云南高原湖泊浮游植物群落的长期演替以及季节变化的主要驱动因子是上行还是下行作用,同时研究了富营养湖泊中滤食性鱼类的控藻效果及潜力。 在过去的50年中,云南深水贫营养湖泊-抚仙湖浮游植物优势种的变化很大:优势种从1957年的一种有胶被球状绿藻,1983年的丝藻和水华束丝藻,1989年的角星鼓藻,1993年的角甲藻到本次调查的转板藻(Mougeotia sp.)。1983年的调查发现,小转板藻只在5月全湖都有分布,其他几个月则很少。到1993年时,转板藻在调查期间已都能检测到,2002-2003年调查中,转板藻已经成为绝对的优势种。在这5次调查中,浮游植物的生物量变化不大,但优势种组成变化显著。最明显的变化即为1983年转板藻的大幅增加,而营养盐浓度也在此期间有所增高。浮游植物群落的演替是因为营养盐的升高还是因为银鱼入侵(1983年抚仙湖引入银鱼)引起的呢?在亚热带湖泊Garda,当该湖富营养化初期,Mougeotia 和 Closterium随营养盐逐渐升高,抚仙湖的情况与Lake Garda很相似,TN从1980年的110µg/L增长到198µg/L,TP从6μg/L增长到 20.7μg/L,虽然还不能就此下结论说营养盐的升高是促进转板藻显著增加的主要原因,但至少可以证明转板藻适宜在该营养盐浓度范围内生长。 虽然浮游动物群落在银鱼入侵后发生了重大变化,但浮游植物并没有响应该变化。转板藻不易被浮游动物优势种-西南荡镖水蚤滤食,而且浮游动物密度太低,无法形成有效的下行控制。而抚仙湖鱼类中,云南倒刺鲃和云南光唇鱼可以摄食部分丝状藻类,但这两种鱼均集中生活于沿岸浅水区的中下层,很难在全湖对转板藻构成压力。综上所述,笔者认为太湖新银鱼的入侵引起抚仙湖浮游动物结构变化,但浮游植物群落演替主要由营养盐这一上行作用引起,与银鱼没有直接的因果关系。 由隔河连接、与贫营养的抚仙湖毗邻的星云湖是典型的富营养浅水湖泊,每年爆发蓝藻水华长达10个月之久。这两个相连的,水深和营养水平完全相反的高原湖泊,在物理、化学和生物组成上都有极大区别,尤其是位于食物链底部的浮游植物,结构与功能是由捕食(下行效应)和理化因素(上行影响)共同调节与控制的,究竟哪种效应起主导作用呢?对两湖浮游植物优势类群(功能分类法)和环境变量进行典型对应分析(CCA),下行控制作用在贫营养或富营养水体中都比较弱。富营养的星云湖以S类进取型藻类(微囊藻)为主,浮游动物对群体/丝状蓝藻的摄食压力很小,而且这些蓝藻的胶被也会抵御浮游动物和鱼类的消化。在抚仙湖全年都有很多可食藻类,尤其在春季,但是抚仙湖浮游动物密度太低,根本不能控制浮游植物。 所以笔者认为,贫营养的抚仙湖浮游动物太少而且占很大比例的桡足类滤食效率低,浮游植物群落主要受到光照、水温等条件的调节;富营养的星云湖中大型枝角类在夏季锐减,无法对微囊藻产生压力,因此,浮游植物也主要受到营养盐、水温等上行作用的影响。 在北京什刹海围隔实验(2004.6-2004.10)中,微小藻的平均生物量与TP、TN含量成正相关,暗示了这些微小藻主要受到上行效应(营养盐)的影响,而大型藻类受到下行作用的控制(鱼类滤食),同时还要与微小藻竞争营养物质。鲢鱼一般只能有效降低直径大于10µm的藻类。在HF(110 g/m3)和LF(18 g/m3)围隔中,鲢鱼不仅减少了微小藻的营养竞争者,而且压制了微小藻的捕食者,导致了微小藻在这两种围隔中的爆发生长,使透明度也随之下降;在MF围隔中,水质良好,透明度高。鲢鱼在各个围隔都强烈抑制了微囊藻的生物量和胞内藻毒素浓度。每个水体的异质性需寻找一个合适的能有效的控制蓝藻水华的鱼的临界阈值,在什刹海这样的温带富营养湖泊中,探索性的围隔实验显示,55g/m3的放养密度是比较合适的,而且进一步的大范围长期实验非常必要。 2005年的围隔实验中,鲢鳙鲤三种鱼类对浮游生物和营养盐的影响不同。实验开始时,鲢鱼围隔和湖水中的微囊藻生物量明显高于鳙、鲤围隔,但随着实验的进行,鲢鱼围隔中微囊藻生物量逐渐降低,低于其他各个围隔。而在鳙、鲤和空白围隔中,蓝藻门(主要为微囊藻)生物量一直保持,没有明显的减少。当实验进行一个多月后,即8月8日直至实验结束,鲤鱼围隔中的TP浓度比其他围隔都高。可能是到实验后期,鲤鱼搅动沉积物使水体悬浮物浓度增加,释放出的磷可以抵消摄食损失的磷,TP浓度才表现为净增。与此同时,鲤鱼围隔中的浮游植物组成也发生了很大变化,裸藻和隐藻这两种有鞭毛种类的比例升高。
Pages125
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12254
Collection学位论文
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GB/T 7714
张霞. 上行-下行作用对浮游植物群落影响的生态学研究[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所,2008.
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