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洱海浮游植物群落结构、建群机制及蓝藻水华预警研究
王欢
Subtype博士
Thesis Advisor谢平
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral中国科学院水生生物研究所
Abstract

浮游植物作为水生食物网的基础和环境变化的指标,在水生态环境中发挥着关键作用。分类学多样性是对浮游植物演替和生态环境变化进行分析的传统措施。近来,功能多样性被认为能表示浮游植物群落的生态或功能特征。然而,关于生物学分类和功能群分类在季节性演替模式上是否一致,以及被何种环境因素所驱动的研究依然很少。本研究分析了为期36个月的洱海浮游植物群落,计算了五种生物学分类和四种功能群分类的香农-维纳指数和布雷-柯蒂斯指数。本研究发现分类学多样性与功能多样性之间表现出显著的正相关关系,并且具有非常同步的季节性模式,所有两两相关的决定系数均大于0.7。多样性指数与透明度指数有显著相关关系,但与水温的相关性不显著。这些结果表明,对光条件的适应会导致浮游植物群落结构的变化,部分优势种类对强光具有高耐受性。本研究的结果还表明,功能群分类是研究浮游植物群落的演替与浮游植物生态功能以及对环境响应的比较简单的方法。细菌群落是水生态系统生物多样性和生物化学循环的重要组成部分。因此,研究非生物环境因子和生物因子对细菌群落组成的复杂关系是至关重要的。本研究采用16SrDNA高通量测序法研究了浮游植物群落结构和非生物环境因素对洱海浮游细菌群落和附着细菌群落组成的季节演替的影响。本研究发现微囊藻(Microcystis)与暗丝藻(Psephonema)在夏季和秋季占优势,脆杆藻(Fragilaria)、直链藻(Melosira)和转板藻(Mougeotia)在春季和冬季占优势。本研究还发现只有少数种类的细菌与藻类特异相关,如黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)和产碱菌科(Alcaligenaceae)与微囊藻和暗丝藻在水华期紧密相关。根据方差分解分析结果表明,虽然细菌群落结构受浮游植物群落变化和非生物环境因素的耦合效应的影响,但非生物环境因素对浮游细菌和附着细菌群落组成的影响均比浮游植物群落的影响更大。此外,浮游细菌和附着细菌群落可以相互影响。这些结果表明,无论是浮游细菌群落还是附着细菌群落的物种组成都受非生物环境因素的影响更多,但在微囊藻水华期浮游植物的影响较为明显。在饮用水源和娱乐水体中出现藻类水华的现象不断增加,并在世界范围内造成严重的环境问题,以微囊藻为主的水华预测和早期预警机制对防止淡水生态系统中的有害藻类水华变得日益重要。叶绿素荧光参数被广泛用于评价浮游植物的生长活性和光合效率。本研究根据洱海的两年监测数据结果,建立了一种简单而方便的用于预测微囊藻的水华和藻类细胞密度的方法。本研究用广义线性混合模型(GLMM)筛选影响洱海浮游植物生物量的关键因子,结果显示叶绿素浓度与光衰减系数以及水温的显著相关。本研究用三角函数拟合了叶绿素荧光参数(Fv/Fm和ΔF/Fm’)和藻类细胞密度的季节演替趋势,用于预测其季节性变化,并用自相关函数(ACF)来计算叶绿素荧光参数和细胞密度之间的时间滞后关系。本研究发现,Fv/Fm和ΔF/Fm’与藻类细胞密度存在显著的非线性关系,但仅在蓝藻通道的Fv/Fm和藻类细胞密度之间存在时滞。总藻类细胞密度、蓝藻密度和微囊藻密度的峰值与蓝藻通道的Fv/Fm的峰值时间滞后约40天。因此,本研究根据蓝通道Fv/Fm的趋势,可以预测微囊藻水华的可能性并估计40天后洱海的藻类总细胞密度。本研究结果为微囊藻水华预测提供了新的思路,并提供一个建立水体中蓝藻水华预警的简便有效的途径。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/38994
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
王欢. 洱海浮游植物群落结构、建群机制及蓝藻水华预警研究[D]. 中国科学院水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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