【摘 要】
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蓝藻水华是富营养化湖泊常见的生态灾害,蓝藻水华优势种更替是一种常见的现象,但其驱动因素尚不清楚。以洱海为例,据报道洱海的水华优势种/属在1950-2013年间发生了从束丝藻属-鱼腥藻属-微囊藻属的演替,由于缺乏长时间、连续的历史观测数据和生态调查文献,对于像洱海这种水质良好条件（Ⅱ-Ⅲ类）下蓝藻水华的发生以及水华蓝藻优势种/属演替机制尚不明确。为了解其演替过程及其驱动因素,本研究采用古湖沼学方法结
【基金项目】
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国家自然科学基金； 国家水污染控制和治理重大科技专项； 中央高校基本科研业务费；
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蓝藻水华是富营养化湖泊常见的生态灾害,蓝藻水华优势种更替是一种常见的现象,但其驱动因素尚不清楚。以洱海为例,据报道洱海的水华优势种/属在1950-2013年间发生了从束丝藻属-鱼腥藻属-微囊藻属的演替,由于缺乏长时间、连续的历史观测数据和生态调查文献,对于像洱海这种水质良好条件（Ⅱ-Ⅲ类）下蓝藻水华的发生以及水华蓝藻优势种/属演替机制尚不明确。为了解其演替过程及其驱动因素,本研究采用古湖沼学方法结合分子生物学和高通量测序技术,重建洱海近百年蓝藻群落演替过程。通过模拟沉积条件分析建立了藻类古DNA重建群落演替的方法。采集洱海沉积物精细切分后利用210Pb/137Cs法进行高分辨率年代分析,沉积物DNA提取后分别进行总蓝藻、微囊藻、长孢藻和束丝藻的荧光定量分析,以及对样品中蓝藻16S rRNA基因进行高通量测序分析;测定沉积物中与人为活动强度相关地化指标同时收集历史时期气候变化数据,分析水华蓝藻群落演替与环境变量之间的关系。模拟藻类古DNA降解特性主要研究结果如下:1.铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa FACHB-315）,变异直链藻（Melosira varians FACHB-1036）和蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）的DNA 在 10℃埋藏条件下的降解速率低于20℃埋藏条件下的降解速率（p＜0.05）;变异直链藻的DNA降解率高于铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的DNA降解率,铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的DNA降解率无显著差异。相同的藻种在不同起始浓度下,在经过相同的降解时间后,其DNA降解率是一致的;不同藻种DNA降解率不同。2.铜绿微囊藻的DNA在10℃和20℃埋藏条件下,从第75天起降解趋于稳定;变异直链藻的DNA在10℃埋藏条件下,从第75天起降解趋于稳定;在20℃埋藏条件,从第44天起降解趋于稳定;蛋白核小球藻的DNA在10℃埋藏条件下,从第197天起降解趋于稳定;在20℃埋藏条件下,从第167天起降解趋于稳定。沉积物古DNA记录重建洱海近百年水华蓝藻群落演替及其环境驱动因素分析主要研究结果如下:1.利用qPCR技术对洱海沉积物蓝藻古DNA目的基因进行扩增,重建了洱海在近百年间（ca.1902-2010 AD）,水华蓝藻优势种演替的过程。研究结果显示:从ca.1902-1975AD年,束丝藻属占主要优势,长孢藻属丰度低;从ca.1975-1999AD年微囊藻属和长孢藻属的丰度都增加了3个数量级的水平,束丝藻属丰度下降;从ca.1999-2010AD年长孢藻属丰度下降,微囊藻属丰度持续上升,成为洱海的绝对优势种/属。2.洱海水华蓝藻丰度变化数据与人类活动和环境气候变化数据的RDA分析结果显示了总人口数、旅游人口数、锌富集指数、沉积物总磷含量是影响蓝藻总量和微囊藻群落演替的主要因子;总人口数和水位年变幅则是影响长孢藻群落演替的主要因子。3.方差分解结果表明:人类活动干扰与气候变化因素分别独立解释了水华蓝藻丰度变化的60.7%、2.9%;人类活动干扰与气候变化因素共同解释了水华蓝藻数量变化的12.5%,因此人类活动干扰是洱海水华蓝藻演替的主要驱动力。综上,蓝藻、绿藻和硅藻在不同埋藏温度下降解率不同;相同的藻种在不同起始浓度下,在经过相同的降解时间后,其降解率是一致的;不同藻种间降解率不同;而且不同的藻种在不同的埋藏温度下经过—定的时间降解都会趋于稳定。洱海从ca.1902-1975 AD年,束丝藻属占主要优势,长孢藻属丰度低;从ca.1975-1999AD年微囊藻属和长孢藻属丰度都增加了 3个数量级的水平,束丝藻属丰度下降;从ca.1999-2010AD年长孢藻属丰度下降,微囊藻属丰度持续上升,成为洱海的绝对优势种/属。
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