线形硬毛藻的生理生态学特性的初步研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wumin0371
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本研究以生长于山东省荣成市天鹅湖地区的大型绿潮藻类——线形硬毛藻(Chaetomorpha linum)为研究对象,从2012年10至2013年7月研究了其营养盐吸收速率、湿重特定生长率以及叶绿素含量的季节变化规律,并探究了其繁殖条件及早期发育过程,为阐明线形硬毛藻在天鹅湖爆发的机制提供理论基础;同时,对其进行了低盐驯化处理并探讨了低盐驯化对其营养盐吸收特性的影响,为线形硬毛藻在富营养化水域生境修复和陆基工厂化养殖废水处理中的应用提供科学依据。1、线形硬毛藻的营养盐吸收特性的季节变化探讨了温度、盐度和营养盐浓度对线形硬毛藻的NH4+-N、NO3--N和PO43--P吸收速率的影响及其季节变化。春季NH4+-N的吸收速率是2.183-2.812μmol/g/h,夏季是1.573-2.425μmol/g/h,秋季是2.022-2.280μmol/g/h,冬季是2.063-2.455μmol/g/h。春季NO3--N的吸收速率是0.960-2.039μmol/g/h,夏季是0.637-1.641μmol/g/h,秋季是0.401-2.347μmol/g/h,冬季是1.053-1.621μmol/g/h。春季PO43--P的吸收速率是0.075-0.162μmol/g/h,夏季是0.058-0.115μmol/g/h,秋季是0.085-0.142μmol/g/h,冬季是0.108-0.169μmol/g/h。线形硬毛藻的吸收营养盐速率在春季和秋季普遍较高,适宜吸收营养盐的温度范围是15-25℃。同一季节、同一温度下NH4+-N的吸收速率大于NO3--N的吸收速率。盐度对NH4+-N的吸收速率影响不显著,但是不同盐度下均在春季达到吸收速率最大值,分别为2.745μmol/g/h(盐度0),2.546μmol/g/h(盐度10),2.713μmol/g/h(盐度20),2.617μmol/g/h(盐度30)。随着盐度的降低,NO3--N的吸收速率增加,冬季的吸收速率明显低于其他季节,最大值4.077μmol/g/h出现在秋季盐度为0时。除了个别低盐度条件以外,NH4+-N的吸收速率均大于NO3--N的吸收速率。PO43--P的吸收速率随着盐度的降低而减小,冬季最小,春季最大,最大值分别为0.059μmol/g/h(盐度0),0.126μmol/g/h(盐度10),0.142μmol/g/h(盐度20),0.149μmol/g/h(盐度30)。无论哪个季节,NH4+-N、NO3--N和PO43--P的吸收速率在本实验的营养盐浓度范围(NH4+-N:11.28-236.75μmol/L,NO3--N:24.12-317.01μmol/L,PO43--P:1.31-15.76μmol/L)内均随着营养盐浓度的升高而显著增加,最大吸收速率分别为3.030μmol/g/h、2.114μmol/g/h和0.209μmol/g/h。NH4+-N和NO3--N的吸收速率在1/2PES培养液中各季节间没有显著差异,而PO43--P的吸收速率却是春秋高于冬夏。在高浓度(1/4PES和1/2PES)条件下,NH4+-N的吸收速率大于NO3--N;而在低浓度(1/32PES、1/16PES和1/8PES)条件下,秋季和冬季NH4+-N的吸收速率大于NO3--N,而春季和夏季NO3--N的吸收速率大于NH4+-N。2、线形硬毛藻的生长和物质积累特性的季节变化探讨了温度和盐度对线形硬毛藻的湿重特定生长率、叶绿素a和叶绿素b含量的影响及季节变化。温度和盐度对其生长有很大的影响。其湿重SGR在春季为4.15-10.83%d-1,夏季为-3.72-6.32%d-1,秋季为0.12-8.63%d-1,冬季为-3.04-12.82%d-1,表现为明显的季节趋势,冬季和春季为其快速生长阶段。温度过高和过低均不利于其生长,生长适宜温度范围是15-25℃。低盐度会抑制其生长,而且还会使藻体发生质壁分离现象,表面出现色素沉淀。藻体容易断裂,断裂处发生细胞色素分解。自然生长的线形硬毛藻的叶绿素a含量从10月的0.437mg g-1增长至11月的峰值0.682mg g-1后下降并在3月达到第二个峰值0.677mg g-1,此后大幅度降低至6月的最低值0.202mg g-1,而后又有所上升。叶绿素b含量也具有相同的变化模式,也是在11月和3月达到峰值,分别为0.248mg g-1和0.240mg g-1。总体上看,在秋季和冬季采集的藻体达到最大叶绿素含量的温度是10℃,而在春季和夏季采集的藻体达到最大叶绿素含量的温度是25-30℃。低盐度对藻体叶绿素含量的增大有促进作用。秋季和冬季采集的藻体培养后叶绿素含量较高,大部分处理组高于培养前;春季采集的藻体培养后叶绿素含量大都降低,只有少数高温、低盐处理组高于培养前;夏季采集的藻体在低温处理下叶绿素含量低于培养前。3、线形硬毛藻的繁殖及早期发育探讨了不同温度、光周期和盐度条件对于线形硬毛藻生殖细胞的产生及放散的影响,不同温度对于线形硬毛藻生殖细胞固着和萌发的影响,同时观察记录了其早期发育过程。准备放散的线形硬毛藻细胞内部形成很多细小的颗粒状生殖细胞,并有少数开始在细胞内旋转运动。细胞侧面各形成一个尖端突起,细胞内部大量生殖细胞快速旋转运动,待到两个突起破裂,高速运动的生殖细胞即从破裂处冲出,在培养液中运动直至固着发育。放散后的细胞内部放空,随即死亡。较高温度(20-25℃)、长日照(16L:8D和20L:4D)和正常盐度(30)有利于线形硬毛藻成熟放散。温度25℃、光周期20L:4D、盐度30处理组产生生殖细胞放散需要3天,达到70%的繁殖率也需要3天,为各处理组中最佳。线形硬毛藻成体一个细胞可以产生大约2.81×104个生殖细胞。不同实验温度(15℃、20℃和25℃)条件下,线形硬毛藻生殖细胞的固着率和萌发率之间没有显著性差异。释放出的生殖细胞脱去鞭毛变为圆球形固着在玻璃片上。第2天,少数生殖细胞开始萌发生长,形成萌发管,细胞内容物移入萌发管内。第3天,顶细胞开始伸长,但仍为单个细胞,可明显地观察到其盘状固着器。顶细胞不断伸长增大,第13天,分裂为2细胞,细胞内叶绿体明显。细胞继续不断分裂,不断伸长增大,第42天,幼体发育的与成体形态相同,但个体稍小。第52天,幼体发育为成体大小。4、线形硬毛藻的低盐驯化的研究三种低盐驯化方式(从盐度35驯化至盐度5:①每天降低盐度5,②每两天降低盐度5,③每两天降低盐度10)培养的线形硬毛藻均没有发生死亡现象,藻体颜色略显浓绿,细胞增大,并有色素沉淀,容易断裂,断裂处发生细胞色素分解。三种低盐驯化方法培养的线形硬毛藻的湿重特定生长率、叶绿素a含量和叶绿素b含量之间没有显著性差异,但是其湿重SGR却显著低于一同采集的在正常海水中生长的线形硬毛藻,而其叶绿素a含量和叶绿素b含量反而增加。低盐驯化后的线形硬毛藻吸收NH4+-N的最适温度是15-25℃,温度的变化对于其吸收NO3--N和PO43--P的速率没有显著影响。随着营养盐浓度的升高,其NH4+-N和PO43--P吸收速率逐渐增大,最大值分别为1.077μmol/g/h和0.069μmol/g/h。营养盐浓度的变化对于其NO3--N吸收速率没有显著影响,最大值为0.446μmol/g/h。随着光照强度的增强,其NO3--N和PO43--P吸收速率随之增大,最大值分别为0.924μmol/g/h和0.077μmol/g/h。光照强度的变化对于其NH4+-N吸收速率没有显著影响。
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