海洋浮游植物细胞体积与细胞碳、氮及叶绿素a含量之间的关系

摘要

通过构建18种浮游植物的标准细胞几何模拟图形,测量了相应的细胞线性参数,并计算了每种浮游植物的细胞体积;采用干式燃烧法和荧光法测定了每种浮游植物的细胞碳、氮和叶绿素a含量,并分析了细胞体积与细胞碳、氮和叶绿素a含量之间的关系。结果表明:18种浮游植物的细胞体积差异显著,最小仅为13.43μm3(小球藻),最大可达到4.50×104μm3(红色赤潮藻)之间,相差3个数量级;浮游植物细胞碳、氮及叶绿素a含量差异较大,对其单位体积细胞碳、氮含量进行比较的结果为黄藻(赤潮异弯藻)＞绿藻＞定鞭藻＞甲藻＞硅藻,对其单位体积细胞叶绿素a含量进行比较结果为黄藻(赤潮异弯藻)＞定鞭藻＞甲藻＞绿藻＞硅藻;浮游植物的细胞碳、氮含量之间和碳、叶绿素a含量之间均呈显著的正相关线性关系(P＜0.0001);10种甲藻细胞体积和单个细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数均呈显著的正相关线性回归关系(P＜0.0001),而其细胞体积和单位体积细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数反而呈显著的负相关线性关系(P＜0.0001);与甲藻不同,3种硅藻和5种非硅甲藻浮游植物细胞体积和单个细胞碳、氦和叶绿素a含量及单位体积细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数基本都呈显著的正相关线性回归关系(除硅藻单位体积细胞叶绿素a含量)。
　　 在实验室条件下,研究了温度对赤潮异弯藻和塔马亚历山大藻生长速率、细胞体积和细胞生化组成(细胞碳、氮和叶绿素a含量)的影响。结果表明:
　　 赤潮异弯藻在10℃～30℃范围内均能正常生长,25℃为其最适生长温度。赤潮异弯藻细胞体积随着温度的升高呈先减小(10℃～25℃)后增大(25℃～30℃)的趋势,10℃时细胞体积最大(823.89μm3),25℃时细胞体积最小(387.98μm3)。分析表明,赤潮异弯藻生长速率与细胞体积(对数值)呈显著的负相关性关系(P＜0.05)。在10℃-25℃范围内,赤潮异弯藻单个细胞的碳、氮含量是随着温度的升高逐渐减少的,而单位细胞体积的碳、氮含量则是单峰变化(15℃为峰值);而叶绿素a含量在单个细胞和单位细胞体积两个层次上随温度的变化趋势一致,即在10℃～30℃的温度区间内随着温度的升高而呈逐渐增加。赤潮异弯藻细胞C:Chla和N:Chla在10℃～25℃之间随着温度的升高呈逐渐减小的趋势,但在30℃时细胞C:Chla和N:Chla值又有所增加。
　　 塔马亚历山大藻在20℃时生长最佳,该温度为其最适生长温度。塔马亚历山大藻细胞体积随着温度的升高呈先减小后增大的趋势,10℃时细胞体积最大(15406.50μm3),20℃时细胞体积最小(8170.38μm3)。分析表明,塔马亚历山大藻生长速率与细胞体积(对数值)也呈显著的负相关性关系(P＜0.05)。在10℃～25℃范围内,塔马亚历山大藻单个细胞生化组成是随着温度的升高呈先减少后增加的趋势,相反,单位体积细胞生化组成随着温度的升高而是呈先增加后减少的趋势。塔马亚历山大藻细胞C:Chla和N:Chla均是随着温度的升高呈先减小后增大的趋势,其在30℃时最大(262.01,62.03),在20℃时最小(163.50,49.31)。