海洋异养鞭毛虫摄食与生长的实验生态学研究

摘要

异养鞭毛虫(heterotrophic flagellates)是一类营自由生活的原生动物，它们的运动和摄食主要是通过鞭毛来完成，即使具有质粒，也主要是通过异养的方式来获取食物或者能量。该生物类群种类多样性高，具有个体小、数量丰富、分布广泛和代谢速率快的特点。海洋异养鞭毛虫是海洋微微型自养生物、异养细菌和部分有机碎屑的初级消费者，它们在海洋生态系统的物质循环、能量流动和营养盐再生过程中发挥着重要的作用，与海区富营养化有密切的关系。海洋异养鞭毛虫的生物学和生态学特征是当前海洋生态学研究领域中的一个热点，同时也是我国在海洋微食物环研究中相对薄弱的环节。 异养鞭毛虫的培养、分离与纯化工作是深入研究该生物类群的重要前提。本研究在毛细管分离法的基础上进行改进，形成微液滴分离法。该方法的优点在于易于掌握和操作，分离的效果也较好。利用该法，本研究已成功地从不同地点的海水样品中分离出10种海洋异养鞭毛虫，其中包括一些接近3 μm的种类，并对它们的形态特征和生活习性作出描述。但由于分类资料不全和分类经验不足，目前还没能对它们作出确切的种类鉴定。 本研究用抗生素抑制法和荧光标记细菌(FLB)示踪法对一种异养鞭毛虫(XM-1)进行研究。前一方法中，青霉素能有效抑制实验所采用的细菌，在两种食物浓度下，XM-1的清滤率分别为4.56 nl/ind/h和2.83 nl/ind/h，摄食率为为6.40 bacteria/ind/h和8.70 bacteria/ind/h。荧光细菌示踪法的研究结果表明，XM-1对FLB的摄食率分别为0.28，0.43，0.49 FLB/ind/min，清滤率分别为0.23，0.23，0.14nl/ind/min。随着细菌初始浓度的提高(主要是FLB浓度的提高)，在相同时间内，平均每个异养鞭毛虫体内的FLB数量增加，食物浓度在3.8×106 cell/ml时，可能接近鞭毛虫XM-1的饱和摄食浓度。 戊二醛对异养鞭毛虫体积和数量有较大影响。从体积上来看，在戊二醛的作用下，细胞的收缩非常明显。鞭毛虫平均单个细胞体积下降超过50％。固定前，平均每个细胞的体积范围为29.4～77.0 μm3。固定后，平均每个细胞的体积范围下降为12.9～32.8 μm3，平均约为22.6 μm3，固定后的平均体积约为固定前的44％。不同生长阶段的异养鞭毛虫，其体积对固定剂的敏感程度基本相同。从数量上来看，不同生长阶段的鞭毛虫对固定剂的敏感程度则有所不同。固定剂对处于生长期的鞭毛虫的细胞数量影响较大，而对处于生长平缓期的鞭毛虫的细胞数量对固定剂的影响较小。 食物浓度和温度对异养鞭毛虫的生长率影响很大，在高、中、低三个不同起始食物浓度下，异养鞭毛虫的平均加倍时间分别为10.0 h、12.7 h、18.9h。在不同温度下，两种鞭毛虫表现出了不同的生长特征，不同的生长阶段鞭毛虫的体积与生长阶段、温度有密切的关系，一定范围内，温度越高，异养鞭毛虫的生长率越高，不同生长阶段鞭毛虫的体积差异可以达到1倍。 本研究尝试用库尔特颗粒计数器和Multi N/C3000 TOC分析仪对一种异养鞭毛虫和细菌的单位体积含碳量进行测定。测定结果为细菌的单位体积含碳量为268 fg C/μm3、69.5 fg C/cell；鞭毛虫的单位体积-碳含量为101.8 fg C/μm3，并推算出固定后鞭毛虫的单位体积含碳量约为231.4 fg C/μm3。由于测定的细菌含碳量可能偏低，造成XM-1的总生长效率的估算结果高达75～94 ％。如果参照相关研究的细菌碳含量，则XM-1总生长效率为35％～45％，这个结果与大多数研究结果相近。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 前言

1异养鞭毛虫及其研究意义

1.1异养鞭毛虫的定义和主要营养类群

1.2异养鞭毛虫的生态类群及其分布

2国际、国内的研究动态

2.1异养鞭毛虫对不同生物类群的摄食及其影响

2.2异养鞭毛虫的摄食对营养盐再生的作用

2.3异养鞭毛虫在微食物环能流、物流中的作用

2.4异养鞭毛虫的生长

2.5异养鞭毛虫生态学研究的发展趋向

3本研究的目的和意义

第二章 异养鞭毛虫的培养与分离纯化

2.1异养鞭毛虫的培养

2.2异养鞭毛虫的分离纯化常用的方法

2.3本研究改良后的方法

2.4已经分离与纯培养的种类

第三章 异养鞭毛虫的摄食

3.1异养鞭毛虫摄食研究方法的比较

3.2材料与方法

3.2.1实验采用的异养鞭毛虫

3.2.2细菌的分离纯化和筛选

3.2.3异养鞭毛虫的摄食实验(抗生素法)

3.2.4异养鞭毛虫的摄食实验(荧光细菌标记法)

3.3结果

3.3.1异养鞭毛虫摄食实验(抗生素法)

3.3.2异养鞭毛虫摄食实验(荧光标记细菌法)

3.4讨论

第四章 海洋异养鞭毛虫的生长特征与食物、温度的关系

4.1材料与方法

4.1.1实验对象

4.1.2不同起始食物浓度对海洋异养鞭毛虫生长的影响

4.1.3不同温度下海洋异养鞭毛虫的生长特征

4.1.4戊二醛对异养鞭毛虫(XM-1)体积和数量的影响

4.1.5计算

4.2结果

4.2.1戊二醛对异养鞭毛虫(XM-1)体积和数量的影响

4.2.2不同起始食物浓度对海洋异养鞭毛虫生长的影响

4.2.3不同温度对海洋异养鞭毛虫生长的影响

4.3讨论

4.3.1固定剂对异养鞭毛虫固定后的体积和数量的影响

4.3.2不同起始食物浓度对海洋异养鞭毛虫生长的影响

4.3.3不同温度对海洋异养鞭毛虫生长的影响

4.4本研究存在的问题与不足

第五章 海洋异养鞭毛虫总生长效率的估算

5.1材料与方法

5.1.1测定对象

5.1.2细菌碳含量的测定

5.1.3鞭毛虫单位体积含碳量的测定

5.2结果与讨论

第六章 结语

参考文献

图版1

图版2

图版3

图版4

附表 异养鞭毛虫（XM-1）20。C不同生长时期的粒径谱数据

致谢