论文部分内容阅读
近年来随着富营养化加重，在夏季，太湖常常发生以微囊藻和鱼腥藻为优势种群的水华。一般情况下藻类生长繁殖是缓慢的，之所以在较短时间内形成“水华”，很多研究表明，底泥中的水华蓝藻复苏是其中的关键因子之一。许多学者认为复苏即是底泥中的蓝藻经过萌发，迁移到水柱中的过程，是蓝藻生命循环周期中一个重要的过程。先前的报道表明，在海洋和淡水生态系统中，浮游植物的下沉速率和上浮速率能够影响水体的生态动力学和种间的竞争。同时，浮游植物的下沉速率和上浮速率也能够解释自然水体中的浮游植物是怎么保持悬浮状态或者是怎么垂直移动的。因而，通过探索浮游植物的下沉和上浮速率，来研究浮游植物的垂直迁移动态，间接反映浮游植物的浮力调节机制，具有重要的生态学和进化学意义。
1.通过研究复苏期间太湖梅梁湾水柱和底泥中微囊藻和鱼腥藻不同尺寸及其丰度的动态变化表明，微囊藻和鱼腥藻群体的丰度随季节性波动，水柱中和底泥中不同尺寸的群体在复苏期间没有显著性差异；研究表明在太湖梅梁湾，鱼腥藻先复苏然后微囊藻复苏，蓝藻复苏在时空上的差异性或许有利于蓝藻入侵到水体中，在浮游植物中占据主导地位。同时作者研究了刺激微囊藻复苏的环境因子和营养物浓度变化，结果表明总磷与复苏和沉降微囊藻的丰度明显正相关，而N：P比与复苏和沉降微囊藻的丰度明显的负相关。模型模拟表明，鱼腥藻和微囊藻的复苏对梅梁湾水柱中鱼腥藻和微囊藻的丰度具有重要的意义，如果缺失鱼腥藻和微囊藻的复苏，水柱中鱼腥藻和微囊藻的丰度分别将会减少98％和99％。
2.连续升高温度的条件下，比较了在不同N：P比的培养基中复苏藻细胞的丰度、藻群落组成动态、藻光合活性变化，同时检测了这一过程中藻细胞中Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活性的变化。结果表明：低N：P比培养基中复苏的藻细胞丰度远远大于其它两种培养基中复苏的藻细胞丰度，低N：P比能够显著性的激发藻类从底泥中的复苏。实验期间共检测到7门，62种藻。因而，太湖的底泥可以作为“种源”，为藻类的复苏提供“种子”。6℃时蓝藻就能够萌发复苏，16℃左右是最适宜藻细胞复苏的温度。底泥中复苏蓝藻的光合效率随着温度的升高一直增加，表明在31℃范围内，温度越高越有利于蓝藻从底泥中的萌发和复苏。7:1培养液中复苏藻细胞的Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活性都显著高于其它培养液中复苏藻细胞的ATPase活性，而在7:1培养基中复苏的藻细胞丰度也是最高的；16℃时两种ATPase活性的骤然升高与最适宜藻细胞复苏的温度相吻合；此外，复苏藻细胞的比增长率与Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活性都呈现显著性的线性相关(*P<0.05)。因而，藻细胞中Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活性的恢复和升高，对推动藻细胞从底泥迁移到水柱中的萌发和复苏过程具有重要的意义。
3.在海洋和淡水生态系统中，浮游植物的下沉速率和上浮速率能够影响水体的生态动力学和种间的竞争。基于运动学过程，结合物理和数学的知识，作者发展完善了测量上浮和下沉速率的理论方法，用来测量太湖梅梁湾中微囊藻和鱼腥藻群体的上浮和下沉速率。每个样品按照本文的方法进行处理，经过多个相的转变之后被分成了3部分，同时检测出这3部分中藻的群体数量，然后微囊藻和鱼腥藻的身份状态和速率就可以计算出来。微囊藻和鱼腥藻群体的平均速率分别是1.34 m h-1和0.70 m h-1。微囊藻和鱼腥藻群体的垂直迁移对微囊藻水华的暴发和鱼腥藻的衰退，具有重要的生态学意义。结果表明，组成微囊藻水华的成分开始时主要是小的微囊藻群体，然后大的微囊藻群体由下沉状态转变为上浮状态进入水体表面。此外，寒冷的冬季微囊藻能够保持很高的上浮速率，有利于微囊藻在水体表面进行光合作用，储存足够的物质和能量，抵抗恶劣环境。鱼腥藻的衰退伴随着鱼腥藻由上浮状态向下沉状态的转变，而深秋季节的低温和弱光条件加剧了鱼腥藻的衰退。此外，研究表明总群体的速率取决于不同尺寸群体在总群体中的比例及其各种的速率，光照、TN、TP与群体的速率也存在相关性。
本研究主要从蓝藻的复苏和垂直迁移两个角度探讨了太湖梅梁湾中的蓝藻能够在浮游植物中占据主导地位的原因，为探讨整个太湖以及其他淡水湖泊中蓝藻水华的成因提供了有力的理论依据和技术支持。