富营养化和海洋酸化对典型浮游植物群落生理生态特征的影响

摘要

人类活动，如氮磷肥料的生产和使用、工业与生活污水等的大量排放等，严重影响了水体中主要营养物质的总量、形态及相互间的比例。同时，温室气体的大量排放，引起了水体pH值的改变。这些水环境的变化可能是造成海洋生物多样性降低、有害甲藻或蓝细菌迅速大量增殖、有害赤潮频繁暴发的主要原因;也可能加剧了水体中某些有毒甲藻的生长繁殖和毒素产量，从而造成生物毒素在贝类体内积累，引起严重的贝类毒素中毒事件。
　　本文以太湖自然水体的微囊藻群落（Microcystis spp.）和单细胞培养的亚历山大藻（Alexandrium fundyense）为研究对象，以碳、氮、磷等营养元素为研究变量，研究富营养化和海洋酸化，对浮游植物群落特征的影响。
　　首先，在太湖微囊藻水华暴发期间，采用稳定同位素技术，对微囊藻群落的生理特征，及其对不同形态含N营养盐的吸收特性进行研究，并且，追踪太湖水华的生物量和营养盐吸收的昼夜动态。研究结果表明:(1)浮游植物对含N营养盐的吸收效率普遍偏低，同时，对NH4+的最大吸收速率明显地超过NO3-或尿素，说明其优先吸收NH4+;(2)太湖水体中的营养盐间互相作用，如NH4+抑制NO3-吸收;(3)高密度微囊藻所具有的生产力为维持自我生长提供了正增强反馈，并促进了NH4+和P的高效循环;(4)太湖水环境昼夜变化特征，如pH值的变化和营养盐的循环路径，为微囊藻水华持续发展创造了条件。
　　其次，通过模拟海洋酸化环境，研究麻痹性贝类毒素(PSP)产毒藻—芬地亚历山大藻(Alexandrium fundyense)的生理生态特征，包括不同生长阶段的细胞形态、营养元素组成、生长特性、PSP毒素不同组分的含量及其转化等。研究发现:(1)与正常海洋环境(约400ppmCO2)相比，芬地亚历山大藻在酸化条件下（1000ppm或1300ppm CO2）的对数生长期延长6天，细胞密度增加64.8％～77.3％，这表明酸化能加剧该藻类赤潮;(2)酸化程度越高（CO2浓度越高），稳定期的该藻单位细胞颗粒有机碳(POC)含量越多，表明其固碳能力越强;(3)一定程度的酸化会加剧PSP毒素的产量，且酸化会促进氨基甲酸酯类毒素3(GTX3)而抑制N-磺酰氨甲酰类毒素2(C2)的产出，使细胞毒性增加。
　　综上，水环境的改变是引起水体中浮游植物群落特征变化的重要因素。微囊藻、溶解态无机碳(DIC)、水体pH值、N和P循环的相互作用是引起太湖水体微囊藻水华频发的关键，同时，海洋酸化也加剧了PSP产毒藻赤潮暴发的危害。这些结论为有效管理营养物质排放和预防有害赤潮暴发提供理论基础。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 国内外研究进展

1．1．1 富营养化

1．1．2 太湖的水体富营养化

1．1．3 海洋酸化

1．1．4 有害赤潮

1．1．5 藻类的营养盐吸收机制

1．1．6 海洋酸化对藻类的影响

1．2 研究目的和意义

1．3 研究内容

1．4 本文创新点

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 采样时间和地点

2．2．2 样品采集和处理

2．2．3 样品分析

2．2．4 数据分析

2．3 实验结果

2．3．1 营养盐加富实验

2．3．2 营养盐吸收机制

2．3．3 营养盐吸收昼夜周期实验

2．4 讨论

2．5 本章小结

3 海洋酸化对芬地亚历山大藻(Alexandrium fundyense)的生理及产毒的调控

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 藻种及其培养条件

3．2．2 海水理化参数的测定

3．2．3 细胞密度、细胞体积、生长率和生长曲线的测定

3．2．4 颗粒有机碳和氮(POC，PN)含量，溶解性营养盐(DIN，PO43-)的测定

3．2．5 麻痹性贝类毒素的测定

3．2．6 数据分析

3．3 实验结果

3．3．1 培养环境中物理化学参数的变化

3．3．2 细胞密度、生长曲线及细胞形态的分析

3．3．3 溶解态无机氮(DIN)和磷酸盐(PO43-)浓度

3．3．4 单位细胞颗粒有机碳(POC)、氮(PN)的变化

3．3．5 麻痹性贝类毒素的分析

3．4 讨论

3．5 小结

4 总结与展望

参考文献

作者简历