IHB OpenIR  > 学位论文
刚毛藻的生理生态特性及其对沉水植物的影响
郭亮亮
Subtype博士
Thesis Advisor李敦海
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract在利用沉水植物对富营养化湖泊进行生态修复的过程中,会遇到丝状绿藻刚毛藻大量生长的现象。过度生长的刚毛藻会影响沉水植物的恢复,并最终影响湖泊生态修复的效果。本研究将野外实验与室内实验相结合,主要研究刚毛藻在不同环境下的生理生态学特性,刚毛藻水华的生消过程及其影响因子,同时,研究不同状态的刚毛藻(附着态、漂浮态和腐烂)对沉水植物的影响。研究结果为湖泊生态重建中有效控制丝状绿藻类水华提供科学的依据和思路。具体研究内容和主要研究结果如下:为研究光照和磷浓度对寡枝刚毛藻生长的影响,实验用含有不同磷浓度(0.005、0.02、0.1、0.6 mg·L-1)的BBM培养基,在不同光照强度(10、30、50 μmol·m-2·s-1)下培养寡枝刚毛藻16 d。结果发现,在光照强度为10 μmol·m-2·s-1初始P浓度大于0.1 mg·L-1时,刚毛藻鲜重增加(约0.05g),其余处理条件下,刚毛藻鲜重均减少,其中光强为50 μmol·m-2·s-1,初始磷浓度为0.005 mg·L-1时,刚毛藻鲜重减少量最大(约0.49 g)。叶绿素荧光参数Fv/Fm值的变化表现为光强越大,Fv/Fm的值越低。在光强为10 μmol·m-2·s-1时,Fv/Fm值在0.75左右。光强为50 μmol·m-2·s-1时,Fv/Fm值仅为0.3。在相同光强下,不同磷浓度对Fv/Fm值变化无显著影响。相对于磷浓度对刚毛藻生长的影响,光强对刚毛藻的生长影响更大,且高光强不利于刚毛藻的生长。水深对刚毛藻建群特性的影响。实验在草海沿岸带水深为5、25、45、65、85 cm处分别放置大理石板作为刚毛藻建群的人工基质,监测人工基质上刚毛藻群落的生物量、藻丝长度以及附着硅藻的密度和组成。结果发现,两周后,水下25 cm处的刚毛藻群落的生物量最大,为9.0 mg·cm-2。四周后,水下5 cm处刚毛藻群落的生物量为14.0 mg·cm-2,是25cm处刚毛藻群落生物量的1.62倍。整个实验期间,水下65 cm和水下85 cm处刚毛藻群落的生物量一直较少,生物量分别为2.86 mg·cm-2和1.39 mg·cm-2。相对其它深度,5 cm处刚毛藻藻丝长度最长,最高值为11.8 cm。在第6周,水下5 cm处的刚毛藻群落中附着硅藻的密度最大,为7.8×106 cell·cm-2。随后,不同水深处刚毛藻群落中附着硅藻的密度均降低。相关分析显示,NH4+-N浓度、水下光照强度和SRP浓度是显著影响刚毛藻群落特征(刚毛藻群落生物量、刚毛藻藻丝长度和附着硅藻密度)的因子,而NH4+-N浓度和pH是影响硅藻群落组成的显著性环境因子。刚毛藻水华的生消过程及其影响因子。通过野外围隔监测实验发现,刚毛藻水华发生过程主要受水温、SRP浓度和浊度的影响。当水温低于16 oC,刚毛藻生物量的增长受到水温的限制。高于16 oC时,刚毛藻生物量随着温度的升高而增加。当水体浊度大于19.2 NTU时,刚毛藻生物量的增长主要受浊度限制。在水体浊度为9.5-13.2 NTU时,刚毛藻的生物量处于一种剧烈变化的状态。当水体浊度小于4.9 NTU时,浊度对刚毛藻生物量的增长不产生影响。刚毛藻的大量生长主要受SRP浓度的限制,在本实验中,限制刚毛藻大量生长的SRP浓度为3.2 μg·L-1。即,在富营养化湖泊中,温度合适,刚毛藻水华的暴发主要受浊度的影响,当刚毛藻的生物量较大时,限制刚毛藻生物量增加的主要是水体中SRP的浓度。此外,研究发现大量生长的刚毛藻主要是通过降低营养盐含量来抑制浮游植物生物量。清水态刚毛藻与沉水植物之间的关系。在附着刚毛藻与沉水植物的共培养系统中,伊乐藻的干重(3.67±1.65 g)显著高于黑藻干重(2.18±1.19 g),但是与金鱼藻干重(2.66±1.16 g)之间无差异。高处理组中伊乐藻的干重比对照组(4.29±1.12 g)降低了67.9%,其它处理组中伊乐藻干重与对照组无差异;中处理组和高处理组中金鱼藻的干重分别比对照组(3.09±0.78 g)降低了54.4%和59.8%;中处理组和高处理组中黑藻的干重分别比对照组(3.58±0.88)降低了54.7%和76.4%。同时,研究发现,实验结束时,中处理组和高处理组中刚毛藻生物量高于低处理组,表明较多的刚毛藻初始量增加了其在系统中存活的概率。相关性分析结果显示,刚毛藻的生物量与沉水植物的生物量呈负相关。漂浮刚毛藻对沉水植物伊乐藻生长的影响。漂浮刚毛藻与伊乐藻共培养实验表明,漂浮刚毛藻的存在显著改变了水体环境,包括遮荫、增加溶解氧量、提高水体pH值。实验初期,有漂浮刚毛藻的实验组中伊乐藻的光合参数(如?F/Fm’、Fv/Fm、总叶绿素等)的值高于对照组中伊乐藻的光合指标。随着实验时间的延长,除光合色素外,其余光合参数值均降低。漂浮刚毛藻的存在显著提高了伊乐藻中CAT酶活性和MDA含量。实验结束时,有大量漂浮刚毛藻的对照组中(560 g FW·m-2),伊乐藻的生物量比对照组中伊乐藻的生物量减少了30%。这些结果表明漂浮刚毛藻对伊乐藻的影响是复杂的,并且,相对于遮光效应,漂浮刚毛藻间接引起的水质改变对伊乐藻生长的影响更大。腐烂刚毛藻对沉水植物的影响。腐烂刚毛藻对沉水植物的光合活性、生理和生长的影响存在种间差异性。加入腐烂刚毛藻藻液2天后,高处理组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的?F/Fm’值分别降至0.351和0.665,α值分别降至0.06和0.15。随后,高处理组中伊乐藻和蓖齿眼子菜分别在实验第6天和第4天恢复光合活性,并在实验结束时,高于对照组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的光合活性。在整个实验期间,高处理组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的CAT酶活性一直高于对照组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的CAT酶活性。而处理组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的POD酶活性只在实验前期有差异,在实验后期,处理组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的POD酶活性与对照组中伊乐藻和蓖齿眼子菜的POD酶活性无差异。实验结束时,处理组与对照组中伊乐藻、蓖齿眼子菜各自生物量没有显著差异,但伊乐藻的生物量大于蓖齿眼子菜的生物量。表明刚毛藻的腐烂不会引起伊乐藻和蓖齿眼子菜群落的迅速消亡,在沉水植物修复中可以考虑选用伊乐藻和蓖齿眼子菜,以减轻刚毛藻造成的危害。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39059
Collection学位论文
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GB/T 7714
郭亮亮. 刚毛藻的生理生态特性及其对沉水植物的影响[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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