太湖浮游纤毛虫群落结构及其与环境因子的关系

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:playallprogram
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纤毛虫是原生动物中的一大类,该类群数量众多、功能多样,是微食物网的重要组成部分,也是连接微食物网和经典食物网的关键微生物。但是由于其个体较小而形态多样,鉴定较为困难;其单细胞虫体较为脆弱,长期保存不易,故而对该类群的研究一直欠缺。本研究通过对太湖为期25个月的逐月/季调查采样,利用可永久有效保存样品的细胞染色方法——定量蛋白银方法(QPS),对太湖水体中浮游纤毛虫种类进行定性和定量分析;结合其种群多样性、摄食功能多样性,探讨浮游纤毛虫在浮游生态系统中的重要地位和功能。同时,本研究通过对太湖、巢湖、滇池和星云湖这几个有蓝藻水华的湖泊的同步调查,以查明和比较包括蓝藻水华在内的环境因子对浮游纤毛虫群落结构的影响,同时为浮游纤毛虫在亚热带富营养化湖泊中的生物地理分布提供翔实资料。   在对太湖为期25个月的调查中,共采集纤毛虫样品422个,共检出I34种纤毛虫(不包括疑似纤毛虫种类),其中103种鉴定到种的水平,24种鉴定到属水平。这些种类隶属于3个纲,15个目。其中动基片纲有9个目58种纤毛虫,以钩刺目、前口目种类数最多,分别为22和17种,其余19种隶属于:肾形目(5种)、管口目(3种)、吸管目(3种)、篮管目(3种)、侧口目(3种)、合膜目和核残迹目(各1种);寡膜纲含3个目29种纤毛虫,以缘毛目种类数最多(16种),膜口目和盾纤目分别有8种和5种;多膜纲含3个目47种纤毛虫,寡毛目和腹毛目种类数最多,分别为24和17种,其余4种隶属于异毛目。太湖检出种类中,以细菌为食(或专性食菌)的纤毛虫种类最多,为42种,主要分布在盾纤目、膜口目、缘毛目和肾形目中。食藻的种类为26种,主要分布在寡毛目中。营混合营养的16种,杂食性的16种,肉食性的12种,食鞭毛虫或者食性未明的共有22种。2009到2010年和2010年到2011年的两个年度中,种类多样性总体上呈现夏季>冬季>秋季>春季的趋势。   太湖浮游纤毛虫优势种主要有:浮游藤壶虫Balanion planctonicum(Foissner, Oleksiv&Müller 1990)、趣尾毛虫Urotricha farcta Claparède& Lachmann 1859、小射纤虫Actinobolina smalli Holt,Lynn& Corliss 1973、顶口睥睨虫Askenasia acrostomia Krainer&Foissner 1990、银灰膜袋虫C.glaucoma Müller 1786、水生钟虫Vorticella aquadulcis complex、钟形钟虫 V.campanula Ehrenberg 1831、杯铃壳虫Codonella cratera Leidy 1877、双叉弹跳虫Halteria bifurcata Tamar 1968、大弹跳虫 H.grandinella(Muller 1773) Dujardin 1841、短列裂隙虫Rimostrombidium brachykinetum Krainer 1995、小裂隙虫 R.humile Penard 1922、透明裂隙虫 R.hyalinum Mirabdullaev 1985、湖泊裂隙虫 R.lacustris(Foissner,Skogstad&Pratt 1988) Petz& Foissner 1992、绿急游虫Strombidium viride Stein 1859、小筒壳虫Tintinnidium pusillum Entz 1909、筒壳虫一种Tintinnidium sp.Kent 1881、圆筒状似铃壳虫Tintinnopsis cylindrata Kofoid& Campbell 1929、似铃壳虫一种Tintinnopsis sp.Stein 1867。   太湖浮游纤毛虫的连续性(constancy)很差:在25次采样中,仅有8个种/属(约5%)在25次采样中均有检出,30个(约22%)检出次数超过(含)20次,51个(约38%)检出次数超过50%,剩余83个(约62%)种类(属)检出率低于50%。这8个全年可见种分别是趣尾毛虫Urotricha farcta、杯铃壳虫Codonella cratera、大弹跳虫Halteriagrandinella、短列裂隙虫Rimostrombidium brachykinetum、圆筒状似铃壳虫Tintinnopsiscylindrata、似铃壳虫一种Tintinnopsis sp.、银灰膜袋虫Cyclidium glaucoma、钟形钟虫Vorticella campanula。   太湖浮游纤毛虫全湖平均密度为27.3 cells ml-1(1.5 cells ml-1~139.5 cells ml-1),全湖平均生物量为600.6μg L-1(16.5μg L-1~8737.2μg L-1)。种类组成上以寡毛目、前口目、盾纤目、缘毛目和钩刺目数量最多,这五个目的平均数量及占总数量的比例分别为13.2 cellsml-1(48.5%)、11.2 cells ml-1(41.0%)、6.8 cells ml-1(24.9%)、1.9 cells ml-1(7.0%)、1.3 cellsml-1(4.7%)。功能摄食类群以食藻的、食菌的和营混合营养方式的纤毛虫数量最多,三者全湖平均所占比例分别为45.1%、29.8%和9.4%。太湖北部各点多以小个体的寡毛目、盾纤目、前口目纤毛虫为主,而南部主要以大个体的寡毛目为主。从功能摄食类群上看,北部各点以食菌种类为主,而南部主要以食藻的种类居多。   太湖浮游纤毛虫群落发生明显的季节性演替,且空间异质性较高。就整个太湖而言,8月的纤毛虫数量最高,2月、5月和11月的密度之间无显著差异;而生物量是2月和8月的接近,均显著高于5月和11月的。2月份纤毛虫群落空间差异主要由水体营养水平造成;5月的主要受桡足类、pH和营养水平影响;桡足类、TSS和营养水平共同决定了8月的纤毛虫群落空间差异;11月的空间差异由多种环境因素造成,桡足类和总溶解碳是其中最显著的因子。   对北太湖两周年的逐月调查发现,北太湖浮游纤毛虫群落季节动态很复杂,且这种动态变化因湖区而异。第一个周年(2009年3月-2010年2月)和第二个周年(2010年3月-2011年2月)纤毛虫平均密度和平均生物量均无显著差异。寡毛目、前口目和盾纤目纤毛虫分别占总密度的44.3%、33.1%和12.5%。盾纤目只在西北湖区比重较大,而前口目只在该湖区比重较小。北部的四个湖区纤毛虫数量有显著差异,以西北湖区数量最大,其次为梅梁湾,贡湖湾,湖心区最低。通过CCA多元分析发现,北太湖纤毛虫群落的空间异质性由水体营养水平、后生浮游动物(枝角类、桡足类、轮虫)、溶解氧和总溶解碳决定,并且:春季的主要影响因子是TP和TN;夏季是TN、NH4-N和DO;秋季是TDC、TSS和枝角类;冬季是桡足类、轮虫、TN、NH4-N和pH值。总体来说,水体营养水平和后生浮游动物(主要是桡足类)的下行作用共同决定了太湖浮游纤毛虫的群落结构。   在2009年到2010年的三个季节中,利用定量蛋白银的方法,对四个亚热带富营养化湖泊中的浮游纤毛虫群落结构进行了调查。四个湖泊中,太湖和巢湖位于海拔接近海平面的长江中下游平原上,而滇池和星云湖则位于云贵高原上,海拔超过1700米;太湖和巢湖于每年的夏、秋季节暴发蓝藻水华,而滇池和星云湖湖面则常年有蓝藻水华。本次调查中,共发现102种纤毛虫,分别隶属于15个目、66个属。太湖和巢湖的纤毛虫群落均以食藻和混合养的寡毛目和前口目纤毛虫为主,而滇池和星云湖是以食菌的盾纤目和缘毛目纤毛虫为主。总体来说,太湖和巢湖的纤毛虫数量无明显差别,滇池和星云湖的无明显差别,而前两者的显著低于后两者的(P<0.05)。将纤毛虫丰度进行平方根转化后,通过聚类分析发现,在每个季节中,太湖与巢湖的纤毛虫以及滇池和星云湖的纤毛虫各自聚为一支。同时,本次调查中的纤毛虫优势种均为全球广布种,而这些种类的优势度是由各湖不同的环境因子控制的。通过对纤毛虫群落结构和环境因子的多元分析发现,不同的食物资源:水体中的悬浮质和细菌分别对两个平原湖和两个高原湖的纤毛虫群落有重大影响,但是这种上行效应(食物控制作用)在两个平原湖中表现更加明显;桡足类对纤毛虫总数量有明显抑制作用,而大型Daphnia的存在并没有造成纤毛虫数量的显著减少,而且不同的纤毛虫类群对这些捕食者的响应也不相同。另外我们的结果表明持续的蓝藻水华作为食物网重要的食物和碳来源,可能同时减弱了环境因素对纤毛虫的下行和上行控制作用。
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