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近年来,海水网箱数量和养殖密度的增加已导致了象山港养殖区水体质量的下降,但目前仍缺乏敏感的指标来评价近海养殖对环境的影响。浮游微生物在近海生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用,群落变异可以综合全面地反映环境扰动。我们利用高通量测序技术研究了象山港网箱养殖区浮游细菌群落结构和多样性,初步揭示浮游细菌群落对养殖活动的响应特征。此外,由于浮游细菌群落在时间上的高度变异,但在一定时间尺度上具有可预测性,为此我们在时间尺度上(历时558天)研究了象山港养殖大黄鱼网箱中浮游细菌群落分布和动态变化,探索浮游细菌群落在时间上的演替规律和养殖活动对浮游细菌群落结构和演替速率的影响。最后通过研究在养殖水体中存在形式不同的两类浮游细菌—颗粒结合态和自由态浮游细菌,通过比较两者的群落结构差异,初步推测浮游细菌类群在养殖生态系统中发挥的作用。主要研究结果如下: 1.本部分研究选取象山港网箱养殖区和非养殖区的表、中、底不同水深的水样为研究对象,利用454焦磷酸测序技术测定细菌16S rRNA基因 V1-V3可变区,研究浮游细菌群落结构和多样性。结果表明,网箱养殖活动改变了附近区域水体的理化性质,如化学需氧量浓度显著高于非养殖区域(t检验,P=0.004),同时显著地改变了浮游细菌的群落结构(P=0.023),但水深对细菌群落结构和多样性无显著影响。拟杆菌(Bacteroidetes,P=0.006)和放线菌(Actinobacteria,P=0.015)的平均相对丰度从网箱区到非养殖区显著降低,而γ-变形菌(Gammaproteobacteria,P=0.038)则显著增加。γ-变形菌、α-变形菌(Alphaproteobacteria)和拟杆菌是造成网箱区和非养殖区群落差异的主要类群,对群落差异的总贡献率达到45.0%。影响细菌群落组成的主要环境因子有化学需氧量、磷酸盐、铵盐和总有机碳,共解释38.2%的群落变异。 2.本部分研究选取象山港大黄鱼网箱和航道(非网箱区)的水体为研究对象,利用454测序技术研究了历时558天水体中浮游细菌群落结构和多样性的变化特征。结果表明,象山港养殖大黄鱼网箱和航道水体中主要的细菌类群(门水平)为变形菌(Proteobacteria)、放线菌、拟杆菌、浮霉菌(Planctomycetes)、蓝细菌(Cyanobacteria)和SAR406,共占细菌总序列数的94.6%。浮游细菌群落结构具有明显的季节性演替特征,其中采样时间对细菌群落结构变异的解释度为7.5%(P=0.001),养殖活动解释1.6%(P=0.776)的群落变异。然而,养殖活动和采样时间对细菌群落α多样性无显著影响。细菌群落结构变异与水温、盐度、总磷和硝酸盐等环境因子显著相关。浮游细菌群落变异在时间上符合群落相似性-时间衰减模型:S=0.395×Tw(S代表群落距离,T表示采样的时间的间隔,w表示群落随时间的周转速率),其中网箱养殖区和对照区的周转速率分别为0.034和0.035。 3.本部分研究选取象山港大黄鱼网箱水体中在形式不同的两类浮游细菌—颗粒结合态和自由态浮游细菌,利用高通量测序技术研究两者的群落差异。结果表明,颗粒结合态细菌和自由态细菌的群落结构差异显著,且颗粒结合态细菌群落的多样性较高。α-变形菌(Alphaproteobacteria,81.78%)是颗粒结合态和自由态细菌群落中最主要的门水平细菌类群。此外,隶属于红细菌科(Rhodobacteraceae)(9个OTUs)、远洋杆菌科(Pelagibacteraceae)(1个OTU)和黄杆菌科(Flavobacteriaceae)(1个OTU)的11个OTUs是造成颗粒结合态和自由态细菌群落差异的主要种群。 综上所述,近海网箱养殖活动通过影响水质,进而改变细菌群落结构,且从表层至底层具有相似的演替规律。浮游细菌群落结构具有明显的季节性演替特征,群落变异符合群落相似性-时间衰减模型。