線形硬毛藻的生理生態(tài)學特性的初步研究.pdf

1、本研究以生長于山東省榮成市天鵝湖地區(qū)的大型綠潮藻類—線形硬毛藻(Chaetomorpha linum)為研究對象,從2012年10至2013年7月研究了其營養(yǎng)鹽吸收速率、濕重特定生長率以及葉綠素含量的季節(jié)變化規(guī)律,并探究了其繁殖條件及早期發(fā)育過程,為闡明線形硬毛藻在天鵝湖爆發(fā)的機制提供理論基礎;同時,對其進行了低鹽馴化處理并探討了低鹽馴化對其營養(yǎng)鹽吸收特性的影響,為線形硬毛藻在富營養(yǎng)化水域生境修復和陸基工廠化養(yǎng)殖廢水處理中的應用提供科學

2、依據(jù)。
　　1、線形硬毛藻的營養(yǎng)鹽吸收特性的季節(jié)變化
　　探討了溫度、鹽度和營養(yǎng)鹽濃度對線形硬毛藻的NH4+-N、NO3--N和PO43--P吸收速率的影響及其季節(jié)變化。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0.960-2.039μ

3、mol/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。線形硬毛藻的吸收營養(yǎng)鹽速率在春季和秋季普遍較高,適宜吸收營養(yǎng)鹽的溫度范圍是15

4、-25℃。同一季節(jié)、同一溫度下NH4+-N的吸收速率大于NO3--N的吸收速率。
　　鹽度對NH4+-N的吸收速率影響不顯著,但是不同鹽度下均在春季達到吸收速率最大值,分別為2.745μmol/g/h(鹽度0),2.546μmol/g/h(鹽度10),2.713μmol/g/h(鹽度20),2.617μmol/g/h(鹽度30)。隨著鹽度的降低,NO3--N的吸收速率增加,冬季的吸收速率明顯低于其他季節(jié),最大值4.077μmol/

5、g/h出現(xiàn)在秋季鹽度為0時。除了個別低鹽度條件以外,NH4+-N的吸收速率均大于NO3--N的吸收速率。PO43--P的吸收速率隨著鹽度的降低而減小,冬季最小,春季最大,最大值分別為0.059μmol/g/h(鹽度0),0.126μmol/g/h(鹽度10),0.142μmol/g/h(鹽度20),0.149μmol/g/h(鹽度30)。
　　無論哪個季節(jié),NH4+-N、NO3--N和PO43--P的吸收速率在本實驗的營養(yǎng)鹽濃度范

6、圍(NH4+-N:11.28-236.75μmol/L,NO3--N:24.12-317.01μmol/L,PO43--P:1.31-15.76μmol/L)內(nèi)均隨著營養(yǎng)鹽濃度的升高而顯著增加,最大吸收速率分別為3.030μmol/g/h、2.114μmol/g/h和0.209μmol/g/h。NH4+-N和NO3--N的吸收速率在1/2 PES培養(yǎng)液中各季節(jié)間沒有顯著差異,而PO43--P的吸收速率卻是春秋高于冬夏。在高濃度(1/4

7、PES和1/2 PES)條件下,NH4+-N的吸收速率大于NO3--N;而在低濃度(1/32 PES、1/16 PES和1/8 PES)條件下,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、線形硬毛藻的生長和物質(zhì)積累特性的季節(jié)變化
　　探討了溫度和鹽度對線形硬毛藻的濕重特定生長率、葉綠素a和葉綠素b含量的影響及季節(jié)變化。溫度和鹽度對其生長有很大的影響。其濕重S

8、GR在春季為4.15-10.83％?d-1,夏季為-3.72-6.32%?d-1,秋季為0.12-8.63%?d-1,冬季為-3.04-12.82%?d-1,表現(xiàn)為明顯的季節(jié)趨勢,冬季和春季為其快速生長階段。溫度過高和過低均不利于其生長,生長適宜溫度范圍是15-25℃。低鹽度會抑制其生長,而且還會使藻體發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象,表面出現(xiàn)色素沉淀。藻體容易斷裂,斷裂處發(fā)生細胞色素分解。
　　自然生長的線形硬毛藻的葉綠素a含量從10月的0.4

9、37 mg?g-1增長至11月的峰值0.682mg?g-1后下降并在3月達到第二個峰值0.677 mg?g-1,此后大幅度降低至6月的最低值0.202 mg?g-1,而后又有所上升。葉綠素b含量也具有相同的變化模式,也是在11月和3月達到峰值,分別為0.248 mg?g-1和0.240 mg?g-1。
　　總體上看,在秋季和冬季采集的藻體達到最大葉綠素含量的溫度是10℃,而在春季和夏季采集的藻體達到最大葉綠素含量的溫度是25-30

10、℃。低鹽度對藻體葉綠素含量的增大有促進作用。
　　秋季和冬季采集的藻體培養(yǎng)后葉綠素含量較高,大部分處理組高于培養(yǎng)前;春季采集的藻體培養(yǎng)后葉綠素含量大都降低,只有少數(shù)高溫、低鹽處理組高于培養(yǎng)前;夏季采集的藻體在低溫處理下葉綠素含量低于培養(yǎng)前。
　　3、線形硬毛藻的繁殖及早期發(fā)育
　　探討了不同溫度、光周期和鹽度條件對于線形硬毛藻生殖細胞的產(chǎn)生及放散的影響,不同溫度對于線形硬毛藻生殖細胞固著和萌發(fā)的影響,同時觀察記錄了其早

11、期發(fā)育過程。準備放散的線形硬毛藻細胞內(nèi)部形成很多細小的顆粒狀生殖細胞,并有少數(shù)開始在細胞內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動。細胞側(cè)面各形成一個尖端突起,細胞內(nèi)部大量生殖細胞快速旋轉(zhuǎn)運動,待到兩個突起破裂,高速運動的生殖細胞即從破裂處沖出,在培養(yǎng)液中運動直至固著發(fā)育。放散后的細胞內(nèi)部放空,隨即死亡。較高溫度(20-25℃)、長日照(16L:8D和20L:4D)和正常鹽度(30)有利于線形硬毛藻成熟放散。溫度25℃、光周期20L:4D、鹽度30處理組產(chǎn)生生殖細胞放

12、散需要3天,達到70%的繁殖率也需要3天,為各處理組中最佳。
　　線形硬毛藻成體一個細胞可以產(chǎn)生大約2.81×104個生殖細胞。不同實驗溫度(15℃、20℃和25℃)條件下,線形硬毛藻生殖細胞的固著率和萌發(fā)率之間沒有顯著性差異。釋放出的生殖細胞脫去鞭毛變?yōu)閳A球形固著在玻璃片上。第2天,少數(shù)生殖細胞開始萌發(fā)生長,形成萌發(fā)管,細胞內(nèi)容物移入萌發(fā)管內(nèi)。第3天,頂細胞開始伸長,但仍為單個細胞,可明顯地觀察到其盤狀固著器。頂細胞不斷伸長增大

13、,第13天,分裂為2細胞,細胞內(nèi)葉綠體明顯。細胞繼續(xù)不斷分裂,不斷伸長增大,第42天,幼體發(fā)育的與成體形態(tài)相同,但個體稍小。第52天,幼體發(fā)育為成體大小。
　　4、線形硬毛藻的低鹽馴化的研究
　　三種低鹽馴化方式(從鹽度35馴化至鹽度5:①每天降低鹽度5,②每兩天降低鹽度5,③每兩天降低鹽度10)培養(yǎng)的線形硬毛藻均沒有發(fā)生死亡現(xiàn)象,藻體顏色略顯濃綠,細胞增大,并有色素沉淀,容易斷裂,斷裂處發(fā)生細胞色素分解。三種低鹽馴化方法培

14、養(yǎng)的線形硬毛藻的濕重特定生長率、葉綠素a含量和葉綠素b含量之間沒有顯著性差異,但是其濕重SGR卻顯著低于一同采集的在正常海水中生長的線形硬毛藻,而其葉綠素a含量和葉綠素b含量反而增加。
　　低鹽馴化后的線形硬毛藻吸收NH4+-N的最適溫度是15-25℃,溫度的變化對于其吸收NO3--N和PO43--P的速率沒有顯著影響。隨著營養(yǎng)鹽濃度的升高,其NH4+-N和PO43--P吸收速率逐漸增大,最大值分別為1.077μmol/g/h和0