海洋细菌与碳及营养盐的相互作用

摘要

通过在暗处对细菌进行周期培养，考察了天然海水体系中细菌及主要生源要素变化规律；不同碳源条件下细菌生长情况；在实验室人工海水培养体系中添加葡萄糖为碳源，硝酸盐和磷酸盐为氮和磷源，接种天然过滤海水，进行周期性培养，通过测定相关参数变化，探讨细菌在碳及生源要素循环过程中的作用。主要结果如下： 1．天然海水中含有一定量有机质，因此细菌首先要利用海水中的有机碳繁殖，海水中的溶解有机碳转化为颗粒态形式，当海水中的有机碳含量低于细菌可利用的极限，体系中的细菌就开始衰亡，随着时间的推移，颗粒有机碳会不断向体系中降解，转化成溶解态形式，再次被细菌利用，如此反复，直至体系中可被细菌利用的溶解有机碳耗尽为止。而且天然海水中，有机质成分复杂，部分不能被细菌所利用。 海水体系中，溶解有机氮和硝酸盐并存条件下，细菌优先利用溶解有机氮作为氮源，基本不利用硝酸盐，并且细菌还能降解有机氮向体系中释放出硝酸盐。 碳源充足的条件下，细菌生长需要利用海水中的磷酸盐。2．采用人工海水作为实验的培养液，添加谷氨酸(C<,5>H<,9>NO<,4>)、组氨酸(C<,6>H<,9>N<,3>O<,2>)两种氨基酸作为碳源，并改变硝酸盐添加量，设置四种不同的培养环境。比较在四种不同营养条件下细菌生长曲线及各参数变化，以期得到细菌利用氨基酸进行繁殖的一些规律： ①通过比较在四种不同营养条件下细菌生长曲线，我们发现以谷氨酸为碳源时，细菌生长的延滞期为两天，当以组氨酸为碳源时，细菌生长的延滞期为5天，说明细菌更容易利用谷氨酸作为碳源。 ②进入细菌生长的指数期，细菌繁殖迅速，消耗体系中的氨基酸，转化为颗粒态形式，此时溶解有机碳、溶解有机氮和总有机碳浓度均降低。 ③以氨基酸作为碳源，氨基酸自身会向体系中引入溶解有机氮源，细菌优先利用体系中的溶解有机氮满足自身生长，不吸收利用硝酸盐。 ④以谷氨酸为碳源时，体系中添加硝酸盐，对细菌的生长具有一定影响，细菌数量最大值增加5×10<'6>个，说明细菌生长需要合适的碳氮比。组氨酸引入的有机氮浓度高，是否添加10μmol/LNaNO<,3>对碳氮比影响不大，细菌生长环境改变相对不大，因此前后细菌数量变化不大。3．在人工海水介质中，通过改变葡萄糖、NaNO<,3>和NaH<,2>PO<,4>的浓度，考察不同营养盐浓度下细菌数量变化及生源要素的变化趋势： ①分别添加葡萄糖、氨基酸为碳源，通过比较细菌的生长曲线，发现葡萄糖是细菌生长的最佳碳源。 ②在微生物培养体系中，不添加碳源，细胞基本处于静滞状态，细菌数量不增加。碳源一定的条件下，不同营养盐梯度下细菌的生长周期大体一致，符合微生物的典型生长曲线，分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期，但是不同营养盐梯度下细菌繁殖数量存在较大差异，高营养盐条件下，对应的细菌数量也多。 ③细菌大量繁殖时期，吸收体系中的营养物质作为物质和能量来源，因此溶解无机磷(DIP)、无机氮(DIN)、溶解态总氮(TDN)和溶解有机碳(DOC)浓度降低，分别生成颗粒磷、颗粒氮、溶解有机氮和颗粒有机碳。 ④进入稳定期后，细菌通过降解作用将颗粒磷、颗粒氮和溶解有机氮转化为溶解无机磷、溶解无机氮，所以DIP、DIN和TDN浓度回升，而PN、DON和POC浓度则有下降。PN和POC反映了细菌生物量，与细菌数量相关，细菌大量繁殖，数量增多，颗粒氮浓度也升高，进入稳定期，细菌繁殖与死亡达到相对平衡，颗粒氮和颗粒有机碳变化也进入相对平缓阶段。 ⑤体系中，初始添加的氮源决定了细菌体内POC/PN的值，氮源充足，POC/PN值低，细菌繁殖数量多，氮源不足，POC/PN值高，细菌数量相对较少。 ⑥30天内，体系中总氮浓度没有回复到初始浓度，可能是细菌吸附在容器壁上导致的。 ⑦人工海水体系中，添加葡萄糖、NaNO<,3>和NaH<,2>PO<,4>，没有溶解有机氮，细菌能够利用硝酸盐而生长，这是细菌适应环境的表现。

目录

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摘要

第一章文献综述

第二章天然海水体系中细菌对主要生源要素的影响

第三章不同碳源条件下细菌生长曲线及各化学参数变化的研究

第四章人工海水中海洋细菌与碳及营养盐的相互作用

第五章结论

参考文献

致谢