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[硕士论文] 李优迈
海洋生物学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:本文以中型浮游动物成体为研究对象,通过在大亚湾实验站连续两年的现场监测和摄食实验,分析大亚湾近岸富营养化海域中型浮游动物群落在生长过程中的摄食特性,及其选择性摄食引起的营养级联效应。最后通过分析现场繁殖数据,探讨选择性摄食对桡足类繁殖的贡献。本研究对了解近岸浮游生物食物网能级传递和营养级联效应有重要的意义。
  调查发现,2015年~2017年大亚湾近岸海域中型浮游动物的总丰度在冬季达到最高,其次为春、秋和夏季;其优势种大多是滤食性桡足类,如锥形宽水蚤(Temora turbinata)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)等,而中型浮游动物的摄食特性与其优势种摄食行为有关。对中型浮游动物的植食性选择摄食研究表明,中型浮游动物倾向于粒径较大的浮游植物,以摄食小型浮游植物(20-200μm)为先,其次是微型(2-20μm)或超微型浮游植物(0.7-2μm)。通过色素分析,中型浮游动物全年都倾向于主动选择摄食甲藻和青绿藻。除此之外,在春季偏好定鞭藻和隐藻,夏季偏好定鞭藻和绿藻,秋季偏好硅藻、隐藻和聚球藻。尽管硅藻生物量平均约占总浮游植物类群的50%,但中型浮游动物并不主动摄食硅藻,而更偏爱生物量低但营养较高的甲藻,这跟其具备主动选择摄食营养丰富食物的策略有关。总体上,中型浮游动物虽然对浮游植物有一定的摄食,但其植食性较弱,不能对浮游植物的生物量进行有效控制。
  本文进一步对中型浮游动物的植食性的摄食率进行修正。通过对比中型浮游动物对浮游植物和纤毛虫等小型浮游动物的清除率,发现中型浮游动物更偏好于纤毛虫等小型浮游动物。这与小型浮游动物个体较大且营养较高有关,这种偏肉食的选择摄食特性在整个浮游生物食物网内形成营养级联效应。由于这种级联效应常易被忽略,导致中型浮游动物对浮游植物的摄食率被低估。本研究通过修正的计算公式对摄食率重新进行计算,将营养级联效应率考虑在内,计算出中型浮游动物对浮游植物的实际摄食率,该结果对准确评估海洋浮游生物食物网的能级传递有重要作用。结果显示,两年实际摄食率为-0.04±0.13d-1(-0.59~0.43d-1);营养级联效应率值(TC值)占修正前摄食率的百分比为115%±175%(-548%~1188%),故营养级联效应明显。同时,小型浮游动物对浮游植物的摄食为1.59±0.69d-1(0.12~6.08d-1)。修正后的结果与原结论基本一致,即中型浮游动物对于浮游植物的摄食率非常小,浮游植物的摄食压力主要来自于小型浮游动物。
  此外,中型浮游动物在繁殖阶段的摄食特性数据表明,中型浮游动物中重要的桡足类通过选择性摄食获取更多富含多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)的食物,尤其是对繁殖起显著作用的富含DHA(docosahexaenoic acid)的食物。主成分分析结果显示硅藻和甲藻在繁殖过程中起非常重要的作用,可能与这两者体内分别含有较高浓度的EPA(eicosapentaenoic acid)和DHA有关,这两种必需脂肪酸对桡足类的繁殖具有决定性的作用。由于海域中硅藻的生物量较高,硅藻本身不是桡足类繁殖的限制因子,因此桡足类会更主动的去摄食其它食物来源,如生物量低但富含DHA的甲藻。虽然大亚湾实验站的中型浮游动物更倾向于选择摄食纤毛虫等小型浮游动物,但是纤毛虫对桡足类的繁殖过程并无额外的促进作用,这可能是由于纤毛虫体内的脂肪酸如ω3PUFA含量较低有关,而这些脂肪酸是桡足类繁殖所必需的因素,也是其增加繁殖率的主要因素之一。
  综上,中型浮游动物的选择摄食特性对其生长、繁殖等生命过程具有重要的意义。通过选择性摄食,中型浮游动物能够从不同类别食物中获得足够的营养,从而满足其各生命阶段的物质需求。
[博士论文] 石峰
港口、海岸及近海工程 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:针对海洋自然动力条件下水体生境演化过程的前沿科学问题,许多学者对该领域进行了研究。黄渤海是我国重要的近海,本文在前人研究的基础上,采用现象描述-机制分析-数值模拟研究的思路和方法,基于区域海洋模式系统(Regional Ocean Modeling System,ROMS),耦合设计动力模块和生态模块。动力过程依据流体动力学经典的Navier-Stokes方程对物理过程进行数学描述;生态模型根据生态系统多样性的特点,在建立能够良好地再现水动力模型为生态模型提供可靠背景动力场的基础上,选取必要生态过程的关键要素,建立了适用于中国北部近海海域可考虑复杂因素条件的生态动力模型,并使用不同时空尺度的多源观测资料对所建立的模型了一系列充分对比验证。在此基础上,模拟分析了我国近海生态动力过程的基本特征。模型可以用于相关海域水动力特性和生态环境演化过程及其规律的分析与研究,具有较强的科学意义和基础应用价值。得到的主要结论如下:
  (1)根据大范围计算结果的潮位提供,对潮波垂直运动过程进行逐时调和分析,模拟并验证了中国北部近海潮波的波动过程,给出了半日M2、S2和全日K1、O1四个主要分潮的传播和分布特征。模拟结果成功再现了计算海域的四个半日分潮无潮点和两个全日分潮无潮点。无潮点周边振幅最小,海湾的波腹区振幅最大;经向波动小于纬向波动,类似开尔文波的传播形态;前进波围绕无潮点逆时针向左独立旋转运动。
  (2)通过对比验证的逐月海表面温度场的时空演化过程看出,海表温度分布具有明显的纬度区域性空间分布和季节性变化的特征。其演变过程主要受太阳辐射、黑潮、沿岸流、上升流温度输送和河流径流等多种要素的影响。冬季期海表温度分布稳定,自北向南升高,南北温差可达25℃以上;春季期和秋季期海表温度呈现过渡型分布形态,月变化小;夏季期升温明显,温度分布结构复杂,最高海温出现在8月,最低温度普遍在18℃以上,存在冷水带结构。
  (3)南黄海具有独特的海槽地形,受季风等海面上层热力状况影响,是水动力条件较强的海区。从动力模式计算结果看:域内流场结构复杂,风应力、潮动力和热力强迫条件是主要的驱动力,影响南黄海环流水平和垂向结构、上升流分布等动力过程以及海表温度、温度锋面等热力过程。七月欧拉余流场表层结构符合Ekman风海流的特征;5m层流向与表层流向相反、环流特征显现;20m层流速继续减小,逆时针环流结构更为明显;底层环流结构消失。夏季期余流起着重要作用。
  (4)通过拉格朗日粒子追踪对比试验,进一步选取33.75°N断面,定性地描述了南黄海断面尺度铅垂方向物质输运的线路轨迹。探讨了物质输运过程对风应力、潮动力、环流水平和垂向结构、旋涡、上升流的等实际动力环境要素和密度分布、垂向断面温度等热力要素的动态响应,更好地理解了环流的主驱动力。揭示了环流对南黄海内部的物质输送和能量传递起到关键作用;同时,次级环流和旋涡对粒子轨迹呈现波动性的调整作用。
  (5)根据生态要素的属性特征和转化循环过程,建立了黄渤海海域生境演化过程与海洋动力过程和热力过程之间的联系。研究表明:温跃层生消过程是黄渤海生态环境的重要组成部分,呈现明显的季节性垂向温度层化结构;叶绿素浓度具有显著季节转换的气候态特征,其双峰结构特征在理论上与季节性层化理论相符合;营养盐浓度与叶绿素浓度存在反向变化的关系,且呈现年周期变化特征。
[硕士论文] 张艳华
微生物学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:本文对2016年秋季孟加拉湾和2017年春季赤道东印度洋及其邻近海域浮游植物群落结构的变化进行了综合的调查。孟加拉湾的调查采取垂直拖网方式,赤道东印度洋浮游植物的调查采取了两种不同的取样方式,即浓缩水样和垂直拖网方式,通过对两种取样方式获得的浮游植物的细胞丰度和物种多样性进行了对比,分析两种采样方式的差异,为浮游植物群落的综合调查提供了科学依据。本次主要对孟加拉湾、赤道东印度洋浮游植物群落结构进行初步分析,希望为以后相关海域的调查提供基础的研究资料,为后来的深入研究调查奠定基础。
  本次研究调查共鉴定出浮游植物5门,共85属408种(包括变型、变种和未定名种),其中为甲藻门25属236种,硅藻门53属160种,金藻门3属8种,定鞭藻门1属1种,蓝藻门3属4种。此次调查物种的生态类型大都是暖海外洋性物种和热带外洋性物种,与调查海域为热带及亚热带的气候特征相符合。
  调查海域和调查季节的不同,其浮游植物的细胞丰度也不同。2016年孟加拉湾的浮游植物细胞平均丰度为3.86×105cells/m3;而2017年赤道东印度洋的浮游植物(网样)细胞平均丰度为4.07×105cells/m3,浓缩样的平均细胞丰度为4.99×107cells/m3。硅藻和蓝藻的细胞丰度共同决定了浮游植物的丰度。浮游植物的分布特征是主要是由硅藻的分布决定的,硅藻对海域环境的适应性比较强。2016年浮游植物高值位于10°-15°N区域的IFB03站位,2017年浮游植物细胞丰度最大值出现在赤道区域的站位。
  孟加拉湾的优势物种为长海毛藻、佛氏海线藻、地中海细柱藻、条纹小环藻、鼓形拟脆杆藻、叉状角藻、柔弱伪菱形藻、菱形海线藻、小等刺硅鞭藻等;赤道东印度洋的优势物种为条纹小环藻、尖刺伪菱形藻、长海毛藻、佛氏海线藻、针杆藻、菱形海线藻、地中海细柱藻、菱形藻、鼓形拟脆杆藻、美丽漂流藻、离心列海链藻等;2016-2017年的S-W多样性指数分别为3.111、2.872,Pielou均匀度指数分别为0.472、0.407。胞内植生藻的细胞丰度相对较低,存在形态变化不大。孟加拉湾海域的铁氏束毛藻细胞丰度要高于赤道东印度洋的,且每年束毛藻的分布趋势很相似,都是以铁氏束毛藻为绝对优势种。孟加拉湾年与赤道东印度洋浮游植物群落结构相似,主要物种都是硅藻,并且浮游植物的分布受洋流和水团的影响较大。各优势物种与蓝藻细胞丰度相关性显现出较大的年际变化,与硅藻生物群落的相关性关系比较复杂,与金藻的丰度相关性较好,孟加拉湾大多数优势种与蓝藻丰度表现出正相关性,而赤道东印度洋大多优势种与蓝藻丰度表现出负相关。在浮游植物丰度与环境营养盐方面,孟加拉湾大多数优势物种与铵盐、亚硝酸盐和硅酸盐呈正相关,受温跃层的影响,2017年赤道东印度洋的各营养盐浓高,优势物种主要和铵盐呈正相关,与其他营养盐相关性不显著。
[博士论文] 梁叶
生物学;水生生物学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:在水域生态系统中,轮虫是初级消费者的重要组成部分,可以影响浮游植物的数量和组成。轮虫数量变动会导致更高营养级鱼、虾、蟹等产量的波动。因此,轮虫类是连接初级生产者与更高营养级的纽带。轮虫类的生长状况和种群变动在水域生态系统动力学中起着关键的作用,定义为“生态交互者(ecological interactor)”。萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)因分布广、个体小、生命周期短、易于培养、对毒物敏感等特点,常作为生态毒理学研究的受试动物。蓝藻是水体富营养化(Eutrophication)的优势种,是导致水华(water bloom)的主要藻类,这一现象在夏季高温阶段尤为显著。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是研究最多也是危害最大的蓝藻水华之一。微囊藻释放毒素、缺乏关键的营养物质并且会聚集形成群体,从而导致轮虫类生长和繁殖受到抑制。此外,在与微囊藻长期共存的环境中,轮虫能摄食微囊藻,抑制微囊藻的过度繁殖。在微囊藻和浮游动物的相互作用过程中,轮虫类为响应微囊藻和微囊藻衍生物,改变体内生理生化特征和生活史以最大限度地提高自身的适合度。水华微囊藻及衍生物对轮虫的生态学影响是什么?轮虫体内的抗氧化系统在微囊藻衍生物胁迫下发生了怎样的变化?轮虫类响应有毒微囊藻的分子机理是什么?本研究围绕上述科学问题,利用经典生态学和分子生物学方法,着重探讨轮虫耐受水华微囊藻及衍生物的生态学特征和分子机理。
  1.有毒、无毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫生活史和摄食的影响
  本实验在给定食物密度1×105、1×106和1×107cells mL-1下,用相同比例体积的小球藻和微囊藻投喂萼花臂尾轮虫,评估用有毒、无毒微囊藻单独投喂以及与蛋白核小球藻混合液投喂的轮虫生命表、生活史特征和摄食强度响应。结果表明在世代时间(T)、净生殖率(R0)、体长、游泳速度和繁殖期食物密度和食物类型出现了协同效应(p<0.05)。相反,食物密度和食物类型在内禀增长率(rm)、周限增长率(λ)、产第一窝时间、繁殖后期和每只雌体所产总子代数出现了拮抗效应(p>0.05)。轮虫摄食率随摄食时间而下降。尽管微囊藻在摄食后释放的毒素对轮虫生长和繁殖有负面影响,萼花臂尾轮虫改变其生活史特征和摄食强度以响应富营养化的条件。
  2.有毒、无毒铜绿微囊藻对萼花臂尾轮虫酶活性和营养含量的影响
  淡水蓝藻铜绿微囊藻会产生微囊藻毒素,该化合物对轮虫有毒害作用。本实验评估微囊藻对萼花臂尾轮虫体内酶活性和营养含量的影响。轮虫用小球藻、斜生栅藻、有毒和无毒微囊藻单独投喂,并用绿藻分别与有毒和无毒微囊藻的混合液投喂。轮虫暴露于微囊藻的环境压力后,测定其体内酶的活性,如:淀粉酶(amylase)、胃蛋白酶(pepsase)、胰蛋白酶(trypsin)、纤维素酶(cellulase),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx);分析营养素含量,如:糖原(glycogen)、蛋白质(protein)和甘油三酯(TG)。单一蓝藻以及与有毒微囊藻的混合液抑制SOD活性(p<0.05)。摄食小球藻和有毒微囊藻混合液的轮虫体内CAT和GPx活性增加(p<0.01)。在单一和混合饮食中,消化酶活性与小球藻组相比增加。Glycogen和protein含量在微囊藻混合液投喂的轮虫体内降低,而TG含量增加。轮虫的摄食率(G)随摄食时间下降。在每个处理组中高的摄食率出现在绿藻组。尽管摄食微囊藻后释放的毒素影响轮虫酶活性和营养含量,萼花臂尾轮虫随食物类型改变生理特性和摄食强度以响应不利的水环境。
  3.藻毒素和氯化铵对萼花臂尾轮虫繁殖性能和表型特征的交互影响
  在微囊藻水华降解时藻毒素(MC-LR)和氯化铵(NH3-N)同时存在,并对水生有机体有毒害作用。将淡水萼花臂尾轮虫暴露于MC-LR(0、10、30和100μg L-1)和NH3-N(0、270和540μg L-1)以评估这两种毒物对繁殖性能和表型特征的联合影响。单一MC-LR(100μg L-1)和NH3-N(540μg L-1)溶液对轮虫生殖历时和繁殖力有负面影响。繁殖前期、繁殖后期随MC-LR和NH3-N浓度而波动,而繁殖期和每只雌体的总子代数在MC-LR和NH3-N的混合液中下降(p<0.05)。轮虫摄食率随摄食时间和这两种毒物的浓度而下降(p<0.001)。MC-LR混合NH3-N对游泳速度和体长有负面影响,但刺激了轮虫侧棘刺的发展(p<0.001)。这两种毒物对繁殖前期、繁殖期、每只雌体的总子代数、摄食率、游泳速度和体长有协同效应(p<0.05)。相反,这些影响对繁殖后期和侧棘刺长有拮抗作用(p>0.05)。这些结果表明MC-LR和NH3-N协同和拮抗地对萼花臂尾轮虫繁殖性能和防御表型的形成产生毒性。
  4.藻毒素和氯化铵对萼花臂尾轮虫生命表参数和谷胱甘肽相关酶的影响
  本实验将轮虫暴露于不同浓度组合的MC-LR(0、10、50、100和200μg L-1)和NH3-N(0、740和1,580μg L-1)混合溶液以评估MC-LR和NH3-N对生命循环参数和氧化压力的联合影响。单一MC-LR(200μg L-1)和NH3-N(1,580μg L-1)溶液以及这两种毒物的混合液对轮虫净生殖率(R0)、内禀增长率(rm)和谷胱甘肽酶(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性以及PHGPx基因表达量不利。MC-LR结合NH3-N降低了世代时间(T)、Na+K+-腺苷三磷酸酶(Na+/K+-ATPase)活性和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,但增加了活性氧(ROS)含量(p<0.05)。ROS含量与GSH相关酶活性呈负相关性(p<0.01)。MC-LR和NH3-N对R0、rm、ROS含量和GSH、GR、GST活性以及PHGPx基因表达量有交互影响(p<0.05)。相反,这些影响对T、Na+/K+-ATPase和GPx活性有拮抗效应(p>0.05)。结果表明微囊藻代谢物以协同和拮抗的方式对轮虫产生毒性。轮虫生命循环参数与GSH相关防御系统联系在一起以响应MC-LR和NH3-N。
  5.藻毒素和亚硝酸盐不同温度下对萼花臂尾轮虫寿命和热休克响应的影响
  毒性物质如藻毒素(MC-LR)和亚硝酸盐(NO2-N)在蓝藻水华降解时释放,这对浮游动物有不利影响。我们将轮虫暴露于不同浓度的MC-LR(0、10、30和100μg L-1)和NO2-N(0、1、3和5mg L-1)以评估20、25和30℃时这些毒物对轮虫寿命和热休克响应的联合影响。轮虫寿命在单一MC-LR(100μg L-1)和NO2-N(5mg L-1)溶液中缩短。热休克蛋白hsps基因的表达量随毒物浓度而波动,而活性氧(ROS)含量在每个温度下每个处理组中增加(p<0.05)。在30℃,由MC-LR和NO2-N诱导的氧化压力对寿命和hsps表达有负面影响。在20和25℃,MC-LR和NO2-N对寿命和hsps表达有协同效应(p<0.05),但在30℃对hsp40和hsp60表达有拮抗效应(p>0.05)。温度、MC-LR和NO2-N对寿命、ROS含量和hsps表达有交互影响(p<0.05)。蓝藻的代谢物会对轮虫引起毒性并且hsps的表达可作为暴露于MC-LR和NO2-N有用的生物标记。
  6.藻毒素和亚硝酸盐对萼花臂尾轮虫生长、脂质过氧化和抗氧化响应的影响
  MC-LR和NO2-N影响水生有机体的生长。将淡水萼花臂尾轮虫暴露于不同浓度的MC-LR(0、10、50、100和200μg L-1)和NO2-N(0、2、4、6和8mgL-1)以评估MC-LR和NO2-N对生命循环参数和氧化压力的联合影响。单一MC-LR(200μg L-1)和NO2-N(8mg L-1)对轮虫有毒害作用。MC-LR混合NO2-N降低了种群增长率(r)、存活和繁殖,但增加活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量(p<0.01)。在高浓度的MC-LR或NO2-N,SOD和CAT活性以及MnSOD、CuZnSOD和CAT mRNA表达量显著降低(p<0.05)。轮虫体内ROS的含量与抗氧化酶活性和抗氧化基因的表达呈负相关性(p<0.01)。MC-LR和NO2-N对r、繁殖、ROS、MDA含量、SOD活性以及MnSOD和CAT的表达有交互影响(p<0.05)。相反,这两种毒物对存活、CAT活性、GSH含量和CuZnSOD表达有拮抗效应(p>0.05)。MnSOD基因在MC-LR和NO2-N压力下表达量最高,且MnSOD原核表达纯化后的蛋白在体外30℃、pH9.0和2%SDS诱变剂诱导下活性最高,表明外界不利的环境会影响轮虫的抗氧化效应。这些结果表明MC-LR和NO2-N对轮虫有毒害效应并且认为ROS引起的毒性是由MC-LR和NO2-N诱导损伤的分子机理。
  7.转录组水平上萼花臂尾轮虫响应有毒铜绿微囊藻的分子机理
  本实验以种群增长率(r)为指标探讨了萼花臂尾轮虫对有毒微囊藻的耐受性,发现摄食100%有毒微囊藻的轮虫r值下降(p<0.05),表明有毒微囊藻对轮虫的种群增长不利。结合RNA-seq技术,将对100%有毒微囊藻投喂的轮虫和100%小球藻投喂的轮虫的转录组进行差异表达基因的比较。数据首次揭示了轮虫响应有毒微囊藻的基因变化主要属于生物学过程、细胞成分和分子功能三大类。这些结果表明萼花臂尾轮虫种群下降的生态学现象与最显著富集的下调通路细胞周期、剪接体、氨基糖和核苷酸糖代谢通路有关,以及与RNA的代谢过程和细胞的衰亡有关,这些通路的下调影响抗氧化系统中酶活性和抗氧化蛋白表达。
[硕士论文] 陈双
环境科学与工程 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:浮游植物作为主要初级生产者,是生态系统物质循环和能量流动的基础环节。传统初级生产力的测量包括植物生长分析与气体交换法等,需对样品进行预处理,费力、费时且无法实现快速实时测量;叶绿素荧光法和遥感法以叶绿素浓度与同化系数反演获取初级生产力,由于活性参数少,测量结果易受环境影响。因此,实现浮游植物初级生产力的快速准确测量对海洋生态环境科学研究、遥感地面数据校验以及理解全球碳循环演变等具有重要意义。
  荧光动力学方法基于光诱导可变叶绿素荧光描述光合作用过程,目前主要用于光合作用参数的分析。论文基于荧光动力学参数和细胞能流过程,研究了以光合电子传递速率表征浮游植物初级生产力的快速测量方法并进行了实验验证。完成的主要研究工作如下:
  (1)实验分析了不同门类微藻特性,遴选了实验藻种并确定了实验方法。实验对比分析了绿藻、蓝藻、硅藻和甲藻门中10种藻类的生长特性、生物活性与胁迫特性,结果表明蛋白核小球藻活性好、胁迫阈值大及藻细胞分布在溶液中均匀,易于实验对比分析,因此实验选择了蛋白核小球藻为研究对象。实验中为便于叶绿素a浓度数据连续记录,研究了蛋白核小球藻在680nrm处的吸光度(OD680)与标准方法测得的叶绿素a浓度([CHLa])的相关性,结果表明OD680与[CHLa]线性相关系数在0.996以上,且测量过程快速简单,适合连续测量,因此确定在本文研究中以OD680吸光度值替代叶绿素a浓度值,以便于数据连续测量。
  (2)研究了基于荧光动力学参数的浮游植物有效光合反应中心浓度分析方法。基于荧光动力学参数与浮游植物能流理论,理论分析了荧光、热耗散和光化学反应之间的关系,研究了浮游植物有效光合反应中心浓度直接分析方法,以不同生理状态下蛋白核小球藻为研究对象,实验验证了有效光合反应中心浓度测量的有效性。研究结果表明:正常生理状态下,荧光动力学参数法与同化系数法分析结果具有良好一致性,相关系数达0.999;非正常生理状态下,荧光动力学参数法较同化系数法测量结果更加准确地反映了浮游植物光合活性(Fv/Fm)、光合单元尺寸(nPSⅡ)引起的有效光合反应中心浓度的变化。
  (3)研究了基于光合电子传递速率的浮游植物初级生产力表征方法。基于有效光合反应中心浓度及光合电子传递“生物-光学”测量模型,计算获得光合电子传递速率Pe并进行初级生产力衡量,以蛋白核小球藻为研究对象,以放氧速率PO2为实验对照,通过光合活性抑制试验和藻类生长抑制试验对比两种方法测量结果,验证电子传递速率测量的有效性。研究结果表明:不同浓度DCMU胁迫下,浮游植物Pe与PO2具有很好的一致性,且二者随胁迫浓度下降明显,在一定胁迫时间内,PO2与Pe分别降低了71.55%和68.87%,二者相关系数达到0.934;不同营养盐或光照强度胁迫培养15天,浮游植物Pe和PO2仍然具有很好的一致性,相关系数在0.955以上。
  论文研究结果表明:基于荧光动力学参数的浮游植物初级生产力分析方法具有快速、准确、无需样品预处理等特点,实现了浮游植物初级生产力的实时分析,为发展浮游植物初级生产力在线、原位/现场快速准确直接测量仪器提供了基础。
[硕士论文] 褚一凡
生态学 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:新乡黄河湿地鸟类国家级自然保护区是我国鸟类南北迁徒的主要路径以及华北水禽越冬地之一,具有重要的生态学价值。陈桥东湖、青龙湖位于新乡黄河湿地的中部实验区,是黄河大堤北侧的常年集水区,也是新乡黄河湿地主要的水鸟聚集栖息区。水环境质量与湿地鸟类的生存密切相关,当前严重退化的湿地水环境对靠水而生的水鸟产生了强烈的影响。浮游生物作为水生态系统中重要的组成部分及水生食物链的起点,因对水环境变化反应敏感而常被用作水体污染的指示生物。为正确分析评价两湖水质状况并为其水体富营养化的生态修复提供科学合理的依据,于2016年12月到2017年11月对陈桥东湖及青龙湖的浮游生物及水环境因子进行了定期定点的采样调查,分析探讨了其浮游生物群落结构特征和与水环境因子间的相关性。主要结果如下:
  (1)共发现浮游植物8门67属118种,其中绿藻47种,占40%;其次为硅藻35种;蓝藻15种;裸藻9种;其余门类种数较少。浮游植物种数的季节变化趋势为夏季>秋季>春季>冬季。空间上表现出陈桥东湖(112种)>青龙湖(68种)。浮游植物的丰度变化范围为2.13×106cells/L~3.97×107cells/L,年均值为8.38×106cells/L。蓝藻年均丰度最高,占浮游植物年均丰度的44.15%;其次为绿藻占29.25%;浮游植物丰度的季节变化趋势为夏季>秋季>春季>冬季。空间分布表现为陈桥东湖(8.54×106cells/L)>青龙湖(8.07×106cells/L)。浮游植物优势种共16种,占浮游植物种数的13%,其中硅藻4种,绿藻4种,蓝藻5种,裸藻1种,隐藻1种,金藻1种。两湖整体表现为蓝藻-绿藻-硅藻型湖泊。
  (2)浮游动物共发现20属34种,其中轮虫类21种,占62%;枝角类8种,占23%;桡足类5种,占15%。浮游动物种类数的季节变化规律与浮游植物一致。空间上呈现出陈桥东湖(31种)>青龙湖(20种)。其丰度变化范围为41~1342ind/L,年均值为216ind/L。其中轮虫丰度全年占据主导地位,枝角类最低。浮游动物丰度的季节变化趋势为秋季>夏季>春季>冬季。空间上表现出陈桥东湖(282ind/L)>青龙湖(84ind/L)。浮游动物优势种共9种,占总种数的24%。其中轮虫有6种,桡足类2种,枝角类仅1种。萼花臂尾轮虫和桡足类幼虫在四个季节均为优势种。浮游动物功能群分为6类,其中以轮虫滤食者RF为主。
  (3)水环境因子呈现出明显的季节变化趋势和空间差异。pH年均值为8.24(变化范围为7.50~8.78);水温年均值为18.25℃(3.9℃~34.2℃);溶解氧年均值为8.85mg/L(3.43~12.7mg/L);透明度年均值为45.8cm(12~110cm);氧化还原电位年均值为140.62mv(62.8~255.2mv);物理指标整体都现出青龙湖大于陈桥东湖。总氮年均值为1.499mg/L(0.784~2.524mg/L);氨氮、总磷的时空变化情况与总氮基本一致,总磷年均值为0.113mg/L(0.021~0.261mg/L),氨氮年均值为0.913mg/L(0.372~1.802mg/L),占总氮的61%;化学需氧量年均值为52.9mg/L(17~126.4mg/L);叶绿素a的季节变化规律与浮游植物丰度一致,年均值为23.29μg/L(1.90~99.98μg/L)。化学指标则整体表现出陈桥东湖大于青龙湖。表明陈桥东湖污染程度相对较重。
  (4)利用浮游生物多样性指数及修正的卡尔森营养指数评价水质,两者结果较为一致,陈桥东湖与青龙湖水体呈现富营养化状况,整体表现为中度污染。
  (5)CCA分析结果表明,环境因子与浮游植物优势种的相关性从大到小排列依次为水温、溶解氧、氧化还原电位、总氮、透明度和pH;与浮游动物优势种的相关性从大到小排列依次为氧化还原电位、水温、透明度、pH、叶绿素a和溶解氧。
  (6)陈桥东湖与青龙湖水体富营养化较为严重,建议采取适当措施进行生态修复,同时应注意生态旅游开发模式的科学化,并提高当地居民的环境保护意识,从而促进湿地生态环境持续健康平稳的发展。
[硕士论文] 赵睿智
动物学 宁夏大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球气候变化和水体富营养化,导致蓝藻成为浮游植物群落中的优势种,甚至暴发蓝藻水华。枝角类浮游动物处于食物链的关键位置,将更高营养级的生物与生产者紧密联系起来。水华蓝藻通过牧食防御、劣质营养、对牧食者的表型响应(形态、毒性),抑制枝角类的生长繁殖。某些枝角类通过发展对水华蓝藻的牧食适应性、毒素同化与生理解毒等耐受性,可以与蓝藻共存并牧食与抑制其过度繁殖。本研究以水体中普遍存在的大型枝角类大型溞(Daphnia magna)为研究对象,围绕“滤食性浮游动物对有毒蓝藻耐受性发展”这一科学问题展开,选择主要的水华蓝藻—铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),基于大型溞亲代的蓝藻经历,探究大型溞子代对有毒微囊藻胁迫的响应。本文研究结果主要包括以下5个方面。
  1.亲代不同来源的大型溞子代对有毒微囊藻的适合度
  选择从宁夏3个不同水域(JC、SH、SS)分离的30个大型溞克隆为亲代,检测其子代对产毒铜绿微囊藻(toxic M.aeruginosa)的耐受能力。当投喂100%栅藻和混合藻(20%无毒铜绿微囊藻+80%栅藻)时,亲代不同水域来源的子代种群对有毒微囊藻的适合度显著不同,具体表现为子代幼体生长率在亲代来源不同水域种群之间、同水域不同克隆之间存在显著差异。研究结果表明,大型溞具有快速适应产毒蓝藻胁迫的基础。
  2.亲代牧食不同蓝藻的大型溞子代对有毒微囊藻的响应
  选择3个大型溞克隆为亲代,分别设立饵料藻(栅藻)、无毒微囊藻+栅藻、有毒微囊藻+栅藻3个食物处理组,经历4个世代后收集各处理组第二龄产幼潘,置于栅藻与混合食物(有毒微囊藻+栅藻)环境中,检测其子代对产毒铜绿微囊藻(M.aeruginosa)的耐受能力。亲代牧食蓝藻后,在有毒微囊藻胁迫条件下子代首次繁殖时间、繁殖量都显著高于亲代无蓝藻经历的子代,表现出对产毒藻胁迫的耐受性,这种耐受性的提高在亲代经历无毒微囊藻、有毒微囊藻的子代间差异并不显著。
  3.同世代亲代微囊藻胁迫的大型溞不同蜕子代对有毒微囊藻的响应
  为了探究大型溞同世代亲代的铜绿微囊藻经历,各成龄所产子代对产毒铜绿微囊藻胁迫的响应,对由单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养20成龄以上,检测每成龄产子代对产毒铜绿微囊藻的耐受能力。结果显示亲代经历过无毒微囊藻饵料的子代大型溞对有毒微囊藻的耐受能力要高于正常饵料经历的亲代各成龄产子代,且两种经历的亲代各龄产子代间差异极其显著,各龄产子代间变化幅度较大。这表明,一个世代中的亲代受蓝藻胁迫时间的延长,其子代对微囊藻胁迫的耐受能力增强。
  4.亲代微囊藻短期胁迫的大型溞子代对有毒微囊藻的响应
  为了探究大型溞亲代P1、P2、P3的铜绿微囊藻经历对子代耐受有毒微囊藻的影响,选择单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养,检测亲代不同经历的子代大型溞对有毒微囊藻的耐受能力。结果显示,亲代大型溞在微囊藻条件中的生活史特征及适合度均低于正常组,而亲代微囊藻短期胁迫的子代在有毒微囊藻环境中的生活史特征及适合度则高于亲代无蓝藻经历的子代。这表明,大型溞对有毒微囊藻的耐受能力是在亲代个体生活史期间诱导的防御发展,这种特性可以从亲代传给子代。
  5.亲代微囊藻长期胁迫的大型溞不同世代子代对有毒微囊藻的响应
  为了探究亲代跨世代经历微囊藻持续作用,子代对有毒铜绿微囊藻的作用的响应及饵料藻恢复对子代耐受微囊藻胁迫的影响。对由单雌母体建立的大型溞克隆分别在100%栅藻(对照组)和20%铜绿微囊藻+80%栅藻(处理组)培养10个世代,而后用100%栅藻恢复培养5个世代,检测不同世代的子代对产毒铜绿微囊藻的耐受能力。结果显示,经过微囊藻连续10个世代的作用后,大型溞子代在产毒铜绿微囊藻中的幼体生长率较对没有受到胁迫的子代大型溞显著提高。说明大型溞亲代经跨代持续经历微囊藻作用,其子代对有毒微囊藻产生牧食适应性。当亲代以正常饵料恢复培养后,子代大型溞依然保有适应有毒微囊藻的特性,但这种耐受能力会随着恢复代数增长而快速降低。大型溞子代对微囊藻耐受性的发展与亲代蓝藻经历的方式及程度有关。
[硕士论文] 顾凯利
生态学 厦门大学 2017(学位年度)
摘要:红树林蟹类作为大型底栖动物中重要的成员,占据着红树林湿地大型底栖动物中的优势地位,被称为红树林中的“生态工程师”。由于前人经常将蟹类与其它底栖动物一起研究或仅仅研究其中的几种,且过多强调某个单一因子对蟹类多样性的影响,掩盖了一些关于红树林蟹类的规律。探究红树林蟹类多样性的分布特点及影响因素,有助于了解红树林蟹类的维持机制。
  本文以海南东寨港国家级自然保护区为研究样地,于2014年12月(冬季)、2015年3月(春季)、6月(夏季)、9月(秋季)在东寨港红树林区的三江(先锋树种-无瓣海桑Sonneratia apetala)、后排(先锋树种-白骨壤Avicennia marina和后缘的角果木Ceriop stagal)和塔市(先锋树种-白骨壤和其后缘的红海榄Rhizophorastylosa)对蟹类展开了调查,采用了样方法+蜈蚣网法相结合的方法,并单独将红树林蟹类作为一个研究对象,研究先锋红树植物群落间、先锋红树植物与其后缘的红树植物群落间蟹类分布的特点,并分析影响蟹类分布的关键因子,结果如下:
  1.本次调查共记录蟹类38种,隶属1纲13科。该红树林区的优势种蟹类为淡水泥蟹(Ilyoplax tansuiensis)和宽身闭口蟹(Cleistostoma dilatatum);常见种为四齿大额蟹(Metopograpsus quadridentatus)、平额厚纹蟹(Pachygrapsus planifrons)、褶痕相手蟹(Sesarma plicata)、秀丽长方蟹(Metaplax elegans)、明秀大眼蟹(Macrophthalmus definitus)和宾氏大眼蟹(Macrophthalmus banzai)。无瓣海桑群落的蟹类种类最多,有21种;后排白骨壤群落共记录蟹类17种;后排角果木群落共记录蟹类16种;塔市白骨壤群落共记录蟹类18种;塔市红海榄群落共记录蟹类15种。共捕获沙蟹总科蟹类1553只,占蟹类总捕获量的87.89%,梭子蟹总科的捕获量其次,方蟹总科居于第三位。在调查的5种红树植物群落中,无瓣海桑群落的蟹类密度和蟹类生物量均高于其它红树植物群落。
  2.不同红树植物群落间蟹类的分布特点及影响因素不同。
  (1)三江、后排和塔市3个地点的先锋红树植物群落间的蟹类分布特点:三江捕获到21种蟹类,后排捕获到17种蟹类,塔市捕获到18种蟹类。从三江到塔市蟹类密度和生物量逐渐递减。由于优势种淡水泥蟹和宽身闭口蟹属于河口型蟹类,其受盐度的影响较大,喜欢栖息于泥质底质中,所以受海水盐度和底质类型的影响,蟹类密度从三江到塔市逐渐递减。根系结构特点和地面高程等因素也是其影响因素之一。
  (2)后排白骨壤群落的蟹类密度和生物量均高于塔市白骨壤群落。由于后排与塔市样地间的跨度较大,盐度是影响优势种蟹类(淡水泥蟹和宽身闭口蟹)分布的因素之一。除盐度之外,根系结构特点和地面高程与蟹类种类、密度和生物量有关。在一定范围内,根系密度越高,其蟹类密度和生物量越高;相对地面高程越高,其蟹类密度和生物量越低。
  (3)同一断面上先锋红树植物和其后缘的红树植物群落间蟹类分布特点及影响因素也不同。后排白骨壤群落的蟹类种类、密度和生物量均高于其后缘的角果木群落。后排样地白骨壤群落与角果木群落间蟹类分布的差异与凋落物的单宁含量和蛋白质含量、根系结构特点、地面高程和盖度呈现极显著相关。在一定范围内,根系结构越复杂,蟹类密度越高;凋落物单宁含量越低、蛋白质含量越高,其营养价值越高,蟹类的密度也越高。地面高程影响了优势种蟹类淡水泥蟹和宽身闭口蟹的分布,盖度也与蟹类的分布存在相关性。在塔市样地中,先锋红树植物白骨壤群落的蟹类种类、密度和生物量均高于其后缘的红海榄群落。白骨壤群落根系生物量较高和地面高程较低的特点是影响蟹类分布较多的因素;人工实施抬高地面高程的工程可能是使蟹类倾向于分布在盖度较低的白骨壤群落中的原因。
  综上,不同红树植物群落间蟹类的分布特点:先锋红树植物群落的蟹类种类、密度和生物量高于其后缘的红树植物群落;湾底先锋红树植物群落的蟹类种类、密度和生物量要高于湾口的先锋红树植物群落。生物与非生物的综合因子影响了蟹类的分布。
[硕士论文] 韩哲一
生态学 厦门大学 2017(学位年度)
摘要:微型鞭毛虫是海洋微微型浮游生物的主要摄食者,也是海洋氮磷营养盐再生的重要贡献者,通过摄食和代谢作用,微型鞭毛虫可将营养盐释放回水体。越来越多的研究显示,大洋初级生产力主要依赖于真光层内经由微食物环再生的营养盐量,因而微型、微微型浮游生物及其所组成微食物环在海洋生态系统和生物地球化学循环中发挥了巨大作用。然而受传统方法的限制,人们对不同粒级的生物群落在其中发挥的作用尚未完全认识清楚。因而探索出一套简便有效的能够定量海区再生营养盐的检测方法,对准确认识微型鞭毛虫及微食物环在海区营养盐再生循环中的贡献十分重要。
  本研究建立了一种模式生物——聚球藻(Synechococcuscf.elongatus),在前期纯化处理和探索出最适生长条件的基础上,通过研究不同氮初始浓度下聚球藻的生长量,提出了以聚球藻密度增长表征水体可利用氮(algal available nitrogen, AAN)浓度的生物指示法,并结合2017年5月台湾海峡航次的研究结果,对海区微食物环中浮游生物的氮营养盐再生循环作了评估,主要结果如下:
  (1)利用氨苄青霉素和头孢噻肟两种抗生素组合,终浓度均为500mg/L的条件下对事先经过暗处理的待纯化藻液进行处理,在不损害聚球藻细胞的前提下使得藻液中杂菌含量大大降低,并且残余杂菌的活性也受到了抑制。
  (2)在纯化处理基础上利用三因素三水平正交实验探索聚球藻生长的最适条件,结果发现无论对于硝氮源还是氨氮源培养的聚球藻,其最适生长条件均为温度30℃,光照强度2400lx,光周期12h∶12h,在该条件下聚球藻内禀生长率可分别达到1.238(硝氮)和1.214(氨氮)。
  (3)以聚球藻Synechococcus cf.elongatus为指示生物,分别研究了聚球藻生长量与水体硝氮、氨氮、尿素初始量之间的定量关系,建立了以聚球藻密度增量间接测定水体AAN浓度的聚球藻指示法。统计检验结果表明,该方法精度高,方法检出限优于传统的化学计量法,对硝氮、氨氮和尿素的检出限分别达到了13 nmol N/L、11 nmol N/L和21 nmol N/L,为后续开展海区微食物环氮营养盐再生循环作用的研究提供了一项可靠的检测手段。
  (4)应用聚球藻生长指示法对台湾海峡及南海北部微食物环不同粒径的浮游生物营养盐吸收和再生的情况作了调查,发现在氮限制海区,以异养细菌和聚球藻为主的微微型浮游生物对溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和无机磷(dissolved inorganic phosphorus,DIP)主要表现为吸收作用,对AAN主要表现为释放作用;以微型鞭毛虫为主的微型浮游生物对DIN、DIP和AAN均表现释放作用;而微食物环总体表现为吸收DIP、释放AAN和DIN的作用。说明微食物环整体对水体这种不平衡的氮磷比例有重要的补偿机制。同时,微型鞭毛虫摄食排氨作用对海区氮营养盐日补充率分别为对AAN的37.44%和对DIN的63.68%,说明由微型鞭毛虫摄食行为所释放的氨氮是维持海区氮营养盐和初级生产力的重要因素。
  以上结果表明,聚球藻指示法对开展海区微食物环中不同粒径浮游生物对氮营养盐的再生与利用的研究有着积极意义。同时,对台湾海峡微型鞭毛虫排氨作用的评估也填补了在该海域研究的空白,对人们认识台湾海峡微食物环的功能有一定参考意义。
[博士论文] 覃志松
光学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:浮游植物作为水体中最主要的初级生产者、食物链源头,是水体健康状况指示剂,从根本上影响着全球生物地球化学循环与气候变化。快速准确测量浮游植物光合速率对水生态环境监测、水华和赤潮灾害预防、渔业资源评估、全球气候变化预测等具有重要科学意义和应用价值。黑白瓶、14C和18O示踪等传统光合速率测量方法需要“现场采样-温育培养-离线分析”,存在测量时间长、手续繁琐、效率低,难以满足现场快速测量需求。叶绿素荧光法是一种快速高效测量方法,但目前的叶绿素荧光测量技术主要集中在叶绿素浓度和光合作用参数测量方面,缺乏对光合速率的分析,且存在测量系统复杂、信噪比低等问题。针对浮游植物光合速率现场快速测量需求以及叶绿素荧光测量技术不足,论文研究了一种基于荧光动力学的浮游植物光合速率测量技术。
  首先,研究并建立了浮游植物荧光动力学曲线测量系统。在分析浮游植物荧光动力学信号获取中激发光干扰抑制、光合电子传递链阻塞位点的精确调控、荧光信号的快速高灵敏检测等关键技术基础上,从激发与发射光路、激发光强调控以及荧光信号检测三个方面进行测量系统总体分析和设计。研究了激发光强自适应调控技术,设计了可变光脉冲调控电路,实现了不同浮游植物测量过程中的光强自适应调控,解决了光合电子传递链阻塞位点的精确调控问题;研究了快相荧光信号的快速获取和弛豫荧光的高灵敏度检测技术,设计了低噪声光电信号转换与基于时间交替的多路采样电路,实现了微秒量级快相荧光动力学曲线精确采样;针对弛豫荧光低信噪比微弱信号,设计了基于同步积分技术的豫荧光高灵敏检测电路。在此基础上,建立了高灵敏和微秒量级的荧光动力学测量系统。不同叶绿素浓度蛋白核小球藻测试结果表明,系统对准确测量快相与弛豫荧光动力曲线,对200μs快相荧光进行高分辨率16位采样,采样率达1.50MHz;0.125μg/L叶绿素浓度的浮游植物弛豫荧光信噪比达11.2dB以上。
  其次,研究了浮游植物光合速率荧光动力学曲线反演方法。基于建立的浮游植物荧光动力学测量系统获得的快相与弛豫荧光动力学曲线,研究了浮游植物光合作用参数反演算法,包括最大荧光产率滑动窗口斜率判定方法,光化学量子效率和功能吸收截面线性最小二乘算法,以及质体醌平均还原时间常数离散迭代算法,实现浮游植物光合作用参数的准确反演;基于光合作用电子传递能流过程,以QA和PQ作为节点,建立了基于光合作用参数的浮游植物光合速率分析方法,并利用Megard模型对光合速率的光响应曲线进行分析,进一步获得了表征光合速率的生物学参数最大光合速率PMax、初始斜率α、最大光强IMax。
  最后,开展了基于荧光动力学的浮游植物光合速率对比分析实验。通过测量不同光照、营养盐和铜离子胁迫条件下蛋白核小球藻的荧光动力学曲线,反演获得光化学量子效率、功能吸收截面和质体醌平均还原时间常数等光合作用参数,其中光化学量子效率与Water-PAM荧光仪具有良好的一致性,相关系数达0.95以上,其它参数的变化规律也与理论分析相符;通过对DCMU、盐浓度胁迫及不同光照、不同营养盐培养条件下蛋白核小球藻光合速率对比分析测试,结果表明荧光动力学法测量得的光合电子传递通量与Chlorolab2液相氧电极测量的光合放氧量具有良好的一致性,最小线性相关系数R2分别为0.876、0.889、0.968、0.948。
[硕士论文] 罗勇
海洋化学 国家海洋局第三海洋研究所 2017(学位年度)
摘要:溶解有机氮(DON)在近岸和大洋氮循环中具有重要作用,基于厦门海域和西太平洋的DON研究较为薄弱的问题,本论文于2016年春、夏和冬季在厦门海域和2016年夏季在西太平洋典型海域开展了DON的调查研究,系统探讨了从近岸到开阔大洋DON的时空分布及其可能的影响因素,并采用现场调查与模拟实验相结合的方法,研究了DON和Urea-N以及不同氮源结构对浮游植物生长的影响,为深入探索全球海洋环境变化及其生态效应、有害赤潮长期演化及其爆发机制等问题奠定研究基础,在海洋氮循环和氮营养生态的变化规律方面有较重要的科学意义,主要结果如下:
  (1)厦门海域DON浓度均值呈夏季>春季>冬季的季节特征,春、夏季DON浓度整体呈外海大于内湾、河口区,冬季呈河口、内湾区高于外海的分布特征。海域DON/TDN均值夏季略高于春、冬季,呈夏季>春季=冬季的季节特征。DON是厦门海域TDN的重要组成部分,春、夏季DON/TDN均值呈外海大于内湾及河口区,冬季呈河口、内湾区大于外海的分布特征。春季海域中DON浓度分布受环境因子影响较复杂;夏季主要受海源生成或分解影响较大;九龙江河流等陆源输入和海域中有机物的分解是影响冬季DON浓度重要因子。
  (2)Urea-N是厦门海域DON的重要组成部分,海域Urea-N浓度均值呈夏季>冬季>春季的季节特征,海域Urea-N浓度整体呈内湾、河口区高于外海的分布特征,Urea-N/DON均值整体呈夏季>冬季>春季的季节特征。春、夏季Urea-N/DON均值呈河口、内湾区大于外海,冬季呈内湾区大于河口及外海的分布特征。春季海域中Urea-N浓度的分布可能主要受悬浮有机物分解、浮游植物吸收利用影响,九龙江河流等陆源输入是海域中Urea-N的主要来源之一,水温是影响夏季海域中Urea-N浓度分布的主要因子,冬季海域Urea-N浓度分布主要受悬浮物有机物分解、九龙江河流等陆源输入影响。
  (3)DON是西太平洋TDN的主要组分,西太平洋DON浓度显著低于厦门海域夏季,DON浓度均值呈台湾以南及其邻近海域>东海海域>日本以南海域>日本以东海域的分布特征,DON/TDN均值呈台湾以南及其邻近海域>日本以南海域>日本以东海域>东海海域的分布特征。东海海域DON浓度的分布主要受海源输入影响,有机物的分解可能是DON的来源之一。有机物的分解可能是日本以南海域中DON的重要来源,日本以东海域DON浓度的分布受断面北端寒流输入影响较大,有机物分解可能DON是海域中DON的来源之一。台湾以南及其邻近海域DON浓度分布受环境因子影响较复杂,DON的分解可能是影响海域中DON浓度分布的原因之一。
  (4)Urea-N和DON浓度的分布对浮游植物群落结构具有重要影响。甲藻和硅藻类浮游植物(水采、网采)对Urea-N和DON的响应程度存在差异,甲藻类浮游植物在吸收利用Urea-N的同时可能会释放DON,而硅藻类浮游植物在吸收利用DON其它组分时可能会释放Urea-N,Urea-N和DON对网采浮游植物种类占比和丰度的影响比水采浮游植物更显著。Urea-N对微微型、微型和小型浮游植物的分布皆有一定的影响,而DON则均无显著影响。微微型和小型浮游植物在其生命活动中可能会释放Urea-N,而微型浮游植物则可能会吸收利用Urea-N作为氮源生长。
  (5)日本以南海域属于氮限制区域。硝酸盐和Urea-N作为单一或混合氮源均能促进浮游植物的生长,低浓度的Urea-N对浮游植物生长具有一定的促进作用,高浓度的Urea-N不利于硅藻类浮游植物的生长。在混合氮源培养组中,Urea-N可能是一种补充性氮源,在Urea-N和硝酸盐同时存在的条件下,大洋表层浮游植物可能会优先吸收利用硝酸盐作为氮源,在浮游植物生长的过程中可能存在释放DON现象。 海洋化
[硕士论文] 叶卉
地理学 曲阜师范大学 2017(学位年度)
摘要:海洋初级生产力可以体现海洋初级有机物的生产、分布和变化规律。通过研究海洋初级生产力,人们可以对在一定时间内海洋有机物的生产及其分布规律进行了解,进而分析某水域的生态环境特征,评估其生物资源蕴藏量甚至生产潜力,为海洋生物资源的合理开发利用和渔业生产农牧化的实行提供专业资料。
  鲁南苏北地处我国沿海经济带中部,人口密集,评估鲁南苏北近海海域的初级生产力,对鲁南苏北地区来说是一件极具科学意义的工作,尤其是与其密切相关的人类活动,和人类活动关系密切的近岸海域及其生态环境。
  本课题结合遥感数据大空间尺度和长时间尺度的特点,结合VGPM模型,估算了2005年、2007年、2009年、2011年和2013年各年四季的鲁南苏北近海海域初级生产力。得到了纵向跨度近十年、横向每年各季的鲁南苏北初级生产力反演结果,并以专题图的形式直观地展示和揭露了该海区初级生产力的时空特征。
  运用数学方法对研究区初级生产力的时间变化特征的分析表明:一年中,鲁南苏北近海海域初级生产力最高值出现在六月份或者九月份,具有双峰的特征,最低值出现在冬季。不同年份间,2005年出现了研究区海域初级生产力的最大值,2007年出现了研究区海域初级生产力的最小值。各年同期初级生产力略呈下降趋势,但这样的年际变化总体趋势并不显著。
  运用重心法实现了对鲁南苏北近海海域初级生产力的空间变化特征的分析。针对空间特征的研究表明,鲁南苏北近海海域初级生产力的最高值始终出现在近岸海域,有地表径流注入的地方以及海湾地区表现明显。年内四季的初级生产力浓度重心一般由西北向东南推移,年际初级生产力浓度的重心折返变化较多,趋势不明显。
  对鲁南苏北近海海域初级生产力的控制因素的分析表明,初级生产力高低受到多因素的共同作用,其中受温度和降水的影响较大。温度适中的年份初级生产力一般较高,温度过高或过低的年份都会抑制海洋浮游植物生长,导致初级生产力降低。河水冲淡及陆源营养盐注入受降水影响大,降水较多的年份,河流冲淡效应加强,陆源营养物质注入增多。叶绿素a浓度作为初级生产力的重要表征,与初级生产力成正相关。上升流和水团主要影响初级生产力的浓度重心,即空间分布。赤潮及绿潮也会对初级生产力产生影响,特别是赤潮爆发的月份,鲁南苏北近海海域初级生产力一般较高。
[硕士论文] 王江
水生生物学 大连海洋大学 2017(学位年度)
摘要:海洋中蕴藏着丰富的物质和微生物资源,其中,聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate:PHA)是存在于海洋微生物体内的一种生物材料,具有生物可降解性,生物相容性等特性,可广泛地用于环保、医疗等领域。早在1926年,法国的科学家 Lemoigne首次在巨大芽孢杆菌中发现了 PHA的最常见单体:聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate:PHB),从此开启了PHA的研究之旅。本研究从海边土壤样品中分离得到了一株可以利用甲醇产PHB的菌株,对该菌株进行了鉴定,甲醇浓度的优化,对PHB合成途径中的三个基因进行了克隆、表达、纯化、酶活测定及关键酶的定点突变研究。
  从海洋土壤样品中分离得到了一株以甲醇为唯一能源和碳源合成PHB的菌株,提取其基因组,扩增该菌株的16S rRNA基因序列并用该序列构建了进化树,结果表明分离得到的这株菌属于Methylobacterium菌属,将其命名为Methylobacteriumsp.1805。探索了最适菌株生长的起始甲醇浓度,甲醇补加浓度,菌株对甲醇的耐受性及降解能力,最适PHB积累的甲醇起始浓度。结果表明:将菌接在含0.4%甲醇的生长培养液中,每天补加0.5%的甲醇最利菌的生长,在该条件下,菌株在72h OD600值可达7,进入稳定生长状态。该菌也有良好的甲醇耐受性,在含4%甲醇的培养液中仍能良好地生长,对甲醇的降解能力也很强。将菌接到含0.5%甲醇的产物积累培养液中,每天补加0.5%的甲醇,适宜菌株积累PHB。在优化的条件下,该菌株能够积累51.8%菌体干重的PHB,有工业应用的潜力。
  通过分析Methylobacterium中phaA、phaB、phaC三个基因的同源序列,设计引物,从Methylobacteriumsp.1805中扩增三个基因,测定其序列并将三个基因连接到pET-28a(+)表达载体上,诱导表达三个酶,测定酶活及动力学数据,并对三个酶进行生物信息学分析。用RF(restriction free)克隆的方式对PhaC潜在的关键氨基酸(341的Cys、496的Asp、524的His)进行定点突变,测定突变体的酶活。使用同源对比设计的引物,成功扩增出了三个基因,将其提交到NCBI数据库,登录号分别为KY229163、KY229164、KY229165。测定的PhaA酶活为0.41U,Vmax与Km值分别为0.15μM min-1mg-1和0.25mM,该酶属于cond-enzymes超家族,通过“ping pong”催化机制,将2分子乙酰辅酶A转化为一分子乙酰乙酰辅酶A,整个催化过程是由“Cys89-His348-Cys378”催化域完成。测定的PhaB酶活为1.64U,Vmax与Km值分别为0.48μM min-1mg-1和1.21mM,该酶属于NADB-Rossmann超家族中的短链醇脱氢酶。测定的PhaC酶活为33.51U,Vmax与Km值分别为0.1μM min-1mg-1和0.14 mM,属于PhaC-N超家族的I类PhaC,通过SWISS-MODEL对PhaC进行结构分析,结果表明克隆的PhaC与人类的胃脂肪酶仅有11.91%的相似性,与典型的I类PhaC没有相似性,对可能的三个关键氨基酸进行定点突变后发现酶活都提高了,表明新克隆的PhaC与典型的I类PhaC可能有不同的催化机制。
[硕士论文] 许薷方
海洋生物学 汕头大学 2017(学位年度)
摘要:深海是一个特殊的生态环境,这里有着永久的低温、高压和黑暗,生活在这些环境下的微生物都有着特殊的生理代谢途径以适应这种极端环境,但目前人们对这些微生物的耐压耐冷机理的了解仍然非常有限。一株革兰氏阳性放线菌Microbacterium sediminis YLB-01分离自西南印度洋(49.8405E,37.8111S)2327m深的海底沉积物,具有耐受高压和低温的特性。本文以YLB-01作为模型,试图从人工诱变和转录组表达两个层面上解答其耐压耐冷策略。
  通过一种新型的诱变方法——常压室温等离子体诱变,成功获得一株高压和低温敏感性突变子—9-3E5。实验结果表明,该突变子在常温常压下生长状态与野生株相似,但在高压(30MPa)和低温(4℃)条件下均生长受限(非致死性突变)。对突变子9-3E5的基因组进行重测序,一共发现了1082个单核苷酸突变(SNP),其中有838个位于编码区;27个小片段的插入与缺失(InDel),其中有个20个突变位于编码区。对突变基因分析发现,突变子9-3E5中有4个细胞分裂相关基因发生了1个或以上的SNP突变。我们猜想细胞分裂受限是突变子9-3E5在低温或高压生长受抑制的主要原因,这也提示,YLB-01细胞分裂基因的功能与其高压和低温适应性相关。
  为了进一步解答YLB-01的耐压耐冷机理,我们分别用高通量法测定了常温常压(28℃,0.1MPa,NPNT),常温高压(28℃,30MPa,HPNT),低温常压(4℃,0.1MPa,NPLT),低温高压(4℃,30MPa,HPLT)的转录组表达水平。结果表明,YLB-01在高压和低温具有相似的应对策略。另外,高压和低温抑制了YLB-01的多个生物进程,包括细胞代谢、细胞分裂、蛋白翻译、物质转运和胞外蛋白分泌、细胞运动和DNA损伤等,这些影响是YLB-01在极端环境下生长缓慢的主要原因。此外,通过对转录组数据分析,我们发现YLB-01主要是通过以下四条策略来应对高压和低温的影响,分别是:(1)高压或低温诱导了YLB-1的菌毛组装和生物膜的形成,促进了该菌的蹭行运动、营养物质的摄取和提高其压力应对;(2)通过碱基切除修复和错配修复机制修复DNA损伤位点;(3)通过富集了多种相溶性溶质来应答的低温和高压的刺激;(4)通过转录调控因子调节细胞应对环境压力的改变。
[硕士论文] 许秀梅
水生生物学 东北林业大学 2017(学位年度)
摘要:本文于2015年春、夏、秋季对多布库尔自然保护区内六条河流进行监测,根据河流分布特点共设置13个采样点进行采样分析,研究了浮游植物时空的分布。利用SPSS软件对浮游植物丰度、生物量与水环境的理化指标进行了相关性分析;结合浮游植物多样性及灰关联分析法对多布库尔自然保护区水质进行综合性评价。
  本研究主要内容包括:⑴多布库尔自然保护区浮游植物全年共鉴定出7门41属66种及变种,硅藻门39种,绿藻门18种,蓝藻门4种,隐藻门2种,裸藻门、金藻门、甲藻门各一种;浮游植物种类数时间分布上秋季最多,为56种,夏季最少为37种;浮游植物优势种全年共鉴定出19种,硅藻门11种,绿藻门、隐藻门、蓝藻门、金藻门各1种。全年浮游植物的丰度波动于12~2938.8×104ind/L之间,最大值出现在夏季6#采样点,为2938.8×104ind/L,最小值出现在秋季13#采样点,为12×104ind/L;生物量波动于0.06~4.45mg/L之间,最大值出现夏季6#采样点,为4.45mg/L,最小值出现在夏季12#采样点,为0.06mg/L;全年整体呈现为夏季浮游植物丰度及生物量的平均值略高于春、秋两季。多布库尔自然保护区浮游植物整体呈现为硅藻为主,种类组成(59.00%)、优势种(84.30%)、生物量(68.00%)和丰度(75.00%)均为硅藻占优势,全年变化不明显。⑵浮游植物全年丰度、生物量与水质理化因子spss相关性分析结果表明:春季浮游植物的丰度与DO呈显著负相关关系(P<0.05),生物量与各种理化因子相关性不明显;夏季浮游植物的丰度及生物量与温度呈显著正相关关系(P<0.01),丰度与pH值呈显著正相关关系(P<0.05);秋季浮游植物的丰度及生物量与温度呈显著正相关关系(P<0.01)。浮游植物多样性与营养盐相关性分析结果表明:春季浮游植物的丰度及生物量与NO2-N呈显著负相关关系(P<0.05);夏季浮游植物的丰度与NO3-N呈显著正相关关系(P<0.05),生物量与各营养盐的相关性不明显;秋季浮游植物的丰度及生物量与Fe的浓度呈显著正相关关系(P<0.05,P<0.01)。⑶Shannon-Wiener(H')多样性指数全年波动于1.60~4.33,Pielou(J)均匀度指数全年波动于0.31~0.75之间,利用Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)评价全部13个采样点水质状况,结果显示,多布库尔自然保护区水质处于良好状态,只有6#、10#、12#采样点属于β-中污染,其余各采样点属于寡污-清洁型。应用灰关联分析评价多布库尔自然保护区水质级别,结果显示除5#、6#、9#、10#、11#采样点水质与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中II类水质的关联度最大,其余各采样点均与I类水质的关联度最大。综合生物多样性指数和灰关联分析法,多布库尔自然保护区水体现状整体良好,浮游植物多样性丰富,符合国家级自然保护区水质状态。
[硕士论文] 孙丽川
化学 湖南科技大学 2017(学位年度)
摘要:为了解稻田浮游藻类群落的多样性,以常规水稻和转Bt水稻“华恢1号”为试验材料,连续3年在湖南湘潭试验基地进行大田试验,对常规稻田浮游藻类群落多样性和转Bt水稻华恢1号稻田浮游藻类群落多样性进行分析,并对比常规稻稻田生境和转Bt水稻稻田生境浮游藻类群落的多样性。
  本研究主要内容包括:⑴常规水稻稻田浮游藻类群落主要由硅藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门、甲藻门和隐藻门等组成。2012年共采集到浮游藻类6门69属149种,其中蓝藻门8属19种、绿藻门32属59种、硅藻门22属55种、裸藻门4属11种、甲藻门2属3种、隐藻门1属2种;2013年共采集到浮游藻类5门69属159种,其中蓝藻门12属24种、绿藻门29属66种、硅藻门22属55种、裸藻门4属12种、甲藻门2属2种;2014年共采集到浮游藻类6门70属154种,其中蓝藻门11属18种、绿藻门29属65种、硅藻门21属54种、裸藻门4属12种、甲藻门3属3种、隐藻门2属2种。浮游藻类的物种组成结构三年内整体上无明显变化,且稻田浮游藻类的丰富度保持较高水平,个体数量303.1~502.7,多样性指数3.98~4.40,均匀性指数0.833~0.905,优势集中性指数0.0178~0.0249,稻田水体为贫营养型,清洁水体,浮游藻类群落稳定性高。⑵转Bt水稻稻田浮游藻类主要由绿藻门、硅藻门、蓝藻门、裸藻门、甲藻门、隐藻门和金藻门等组成。2012年共采集到浮游藻类7门68属147种,其中蓝藻门8属15种、绿藻门29属56种、硅藻门23属61种、裸藻门4属10种、甲藻门1属2种、隐藻门2属2种、金藻门1属1种;2013全年采集到浮游藻类6门67属156种,其中蓝藻门10属16种、绿藻门31属69种、硅藻门20属56种、裸藻门4属12种、甲藻门1属2种、隐藻门1属1种;2014全年采集到浮游藻类7门72属156种,其中蓝藻门11属17种、绿藻门30属66种、硅藻门22属56种、裸藻门4属12种、甲藻门3属3种、隐藻门1属1种、金藻门1属1种。三年内浮游藻类的物种组成整体上无明显变化,且稻田浮游藻类的丰富度保持较高水平,个体数量301.1~488.5,多样性指数4.16~4.46,均匀性指数0.831~0.904,优势集中性指数0.0171~0.0238,稻田水体为贫营养型,清洁水体,群落稳定性高。⑶两类生境浮游藻类群落相似度和优势种亚群落相似度较高。2012全年在常规稻生境采集到浮游藻类6门69属149种,在Bt稻生境采集到浮游藻类7门68属147种,两生境共有的浮游藻类142种,两生境共有的优势种17种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9595,优势种相似度为0.5862;2013全年在常规稻生境采集到浮游藻类6门69属159种,在Bt稻生境采集到浮游藻类6门67属156种,两生境共有的浮游藻类146种,两生境共有的优势种为17种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9270,两生境优势种相似度为0.5231;2014全年在常规稻生境采集到浮游藻类7门70属154种,在Bt稻生境采集到浮游藻类7门72属156种,两生境共有的浮游藻类152种,两生境共有的优势种为18种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9806,两生境优势种相似度为0.6923。两类稻田的物种丰富度、个体数量、Shannon-Winner多样性指数、均匀性指数、与Simpson优势集中性指数等群落特征参数均无显著差异,且随时间的动态变化趋势也基本一致,Bt稻生境与常规稻生境浮游藻类的群落多样性未见显著差异。
[硕士论文] 李丽娟
生态学 大连海洋大学 2017(学位年度)
摘要:频繁的人类活动使得河岸带土地利用类型发生重大改变,这些改变均会对栖息地的复杂性和异质性产生影响,进而使得水生生物群落结构发生改变。因此,研究河岸带土地利用方式对河流生物群落的影响对河岸带管理和河流生态系统修复至关重要。辽宁省太子河流域范围内具有不同的土地利用类型,上游为低山丘陵区,森林覆盖率较高,中、下游为丘陵河流和平原河流区,土地开发程度较高。为判别河岸带土地利用改变对水环境和水生生物群落造成的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下的三种水生生物群落(鱼类、底栖动物、硅藻)和水环境特征进行采样分析。结果如下:
  1、对鱼类群落的影响:太子河流域鱼类功能群划分为5种类型(18个亚类),在不同土地利用类型内具有差异显著,森林用地内的鱼食性、石块栖功能群、昆虫食性和黏性卵功能群的比例最高;森林耕作用地内的植食性和底层栖功能群的比例最高;耕地内的沙栖功能群、中下层栖功能群和筑巢产卵功能群的比例最高;城镇建设用地内的淤泥栖功能群、耐污种、中下层栖功能群和杂食性功能群的比例最高。研究显示,栖息地评价得分高、栖境复杂的区域其个体数量较高,而栖息地得分低、底质类型以淤泥为主的区域其个体数量较低。
  2、对底栖动物群落的影响:太子河流域底栖动物群落中的平均丰富度和Shannon-Wiener多样性指数在不同土地利用类型内具有极显著差异,在森林用地中最高,分别为8.86和0.94,平均密度、Pielou均匀度指数和食碎屑者功能群在不同土地利用类型内具有显著差异。太子河土地利用类型与水环境因子之间的Pearson分析表明,森林用地与EC、TDS、TN、NH3-N、CODMn、之间呈显著负相关性,与DO、IOS之间呈显著正相关性;农业用地与DO和IOS之间呈显著负相关性;城镇用地与EC、TDS和TN之间呈正相关性。太子河土地利用类型与底栖动物功能群之间的Spearman分析表明森林用地与食碎屑者(S)、刮食者(SC)和收集者(GC)呈正相关性。农业用地与食碎屑者(S)、滤食者(FC)之间呈负相关性,城镇用地与刮食者(SC)和收集者(GC)之间呈显著负相关性。底栖动物功能群和水环境因子之间的典范对应分析表明,食碎屑者(S)功能群主要受IOS驱动。
  3、对硅藻群落的影响:聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似。典范对应分析显示,CODM、SS)和TDS是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子。指示种分析结果显示:森林用地的指示种为膨大桥弯藻、优美桥弯藻、弧形峨眉藻等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻、库津小环藻、线形菱形藻、尖布纹藻等污染指示种。研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差。
  研究显示,太子河河岸带土地利用类型对河流水生生物群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性。建议对太子河上游进行良好保持,对中下游要加强治理,尤其控制中下游河岸带耕作用地和城镇用地面积,构建和谐健康稳定的太子河河流生态系统。
[硕士论文] 尹子龙
水生生物学 东北林业大学 2017(学位年度)
摘要:为了解达里湖自然保护区的浮游植物功能类群及其时空分布特征,分别于2015年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(9月)对达里湖自然保护区水体进行采样调查,在达里湖自然保护区选取了8个采样点,通过对浮游植物进行采样调查,对相关水环境指标进行测定,研究了北方寒区高碱度水体浮游植物功能群的构成及功能群生物量的时空分布特征,分析了水环境因子对浮游植物功能群的影响。
  本研究主要内容包括:⑴达里湖自然保护区共鉴定出浮游植物5门35种及其变种,硅藻门种类最多,其次是绿藻门。达里湖自然保护区三个季节的浮游植物优势种均为蓝藻,细小平裂藻(Merismopedia minima)为最主要的优势种,在三个季节中均优势度最高。浮游植物丰度表现出明显的季节变化特征,整体结果为秋季>春季>夏季。⑵浮游植物功能群季节变化明显,功能群生物量季节变化按照春→夏→秋呈现出C+X2→H1+X2→Lo+X2的变化特征。春季各采样点生物量组成相差不大,均以功能群X2和C占优势;夏季各采样点生物量以功能群X2、H1占优势,生物量最高的2#采样点,功能群 H1占明显优势,其生物量远高于其它各功能群;秋季各采样点生物量均高于其它两季,主要以功能群 Lo、X2占优势,5#采样点生物量最高,以功能群 Lo、X2占优势,2#、3#、4#和8#采样点以功能群 Lo占优势,7#采样点以功能群 X2占优势。功能群 X2在三个季节中均有较大占比,这说明功能群 X2是达里湖自然保护区的重要功能群,反映出达里湖自然保护区水体整体有富营养化趋势,滤食性浮游动物偏少。⑶影响浮游植物功能群的主要水环境因子包括温度、营养盐和水体动力学等,但影响达里湖自然保护区浮游植物功能群的主要水环境因子明显不同。总碱度(ALK)是影响达里湖自然保护区浮游植物功能群的最主要影响因子,由于达里湖水体碱度较大,对大多数浮游植物生长都有抑制作用,总碱度(ALK)表现为显著的负相关性。其次,达里湖自然保护区水体受重金属污染比较严重,汞(Hg)、砷(As)也是影响浮游植物功能群的主要影响因子,对大多数功能群都有较强的抑制作用,只有 MP功能群表现出较强的适应性,与 MP功能群主要是舟形藻属(Naviculas)有关,舟形藻属对砷(As)有较强的耐受性。造成达里湖自然保护区水体富营养化的主要影响因子是水温以及总磷(TP),夏季功能群H1大量增长就与温度有关,功能群Lo、X2的生长与总磷(TP)有关,总氮(TN)对浮游植物功能群的影响较小。⑷根据浮游植物生物量、优势功能群和功能群Q指数法评价结果,达里湖自然保护区各季节各采样点整体处于清污状态,但仅表明了水体中营养盐的情况,并没有反映出水体中重金属污染的情况。本文从功能群生物量出发,阐明了达里湖自然保护区浮游植物功能群的组成与时空分布,研究了各水环境因子对浮游植物功能群的影响,并采用国外较为先进的功能群污染指数评价法—Q指数法,对达里湖自然保护区污染状况进行了评价,并根据水体重金属污染的情况以及评价结果对生物评价的不足加以补充,为水体环境的生物评价提供了基础资料。
[硕士论文] 王慧博
水生生物学 东北林业大学 2017(学位年度)
摘要:根河源国家湿地公园位于中国纬度最高的城市之一根河市,是大兴安岭北部河流、湿地、沼泽和森林交错分布的典型区域,其水生态特征及浮游生物研究尚未开展。本研究于2015年春季(6月)、夏季(8月)、秋季(10月)对湿地公园9个采样点的浮游生物分布状况进行调查研究,并监测水质理化因子,利用典范对应分析讨论了浮游生物与水环境因子之间的相关性,旨在为根河源湿地公园的生态保护及后期建设提供科学依据。
  本研究主要内容包括:⑴经监测根河源国家湿地公园共鉴定出浮游植物6门16属61种及变种,其中硅藻门(Bacillariophyta)种数最多,呈极大优势状态,其次是绿藻门(Chlorophyta)。各季节浮游植物种类数为秋季>春季>夏季。共鉴定出浮游动物24种,其中原生动物和轮虫是浮游动物群落的主要组成部分。各季节浮游动物种类数为春季<夏季<秋季。⑵在根河源国家湿地公园内各季节浮游植物的生物量和丰度差异很大。夏季浮游植物平均丰度(124.7*104 ind.·L-1)及生物量(0.7301 mg·L-1)明显高于春季和秋季,春季浮游植物平均丰度(68.7*104 ind.·L-1)及生物量(0.7130 mg·L-1)与秋季平均丰度(70.5*104 ind.·L-1)及生物量(0.7281mg·L-1)相比差异不大。各季节浮游动物丰度和生物量差异同样较大。浮游动物春季平均丰度(80.0ind.·L-1)及生物量(0.0058mg·L-1)均较低。秋季浮游动物平均丰度(3426.8 ind.·L-1)比夏季浮游动物(1186.7 ind.·L-1)高,但平均生物量(0.2083mg·L-1)比夏季(0.3099mg·L-1)低。整体上看,1号采样点浮游生物的丰度和生物量要高于其他采样点,这与1号采样点水体为静水湖泊有关。根河源国家湿地公园浮游生物种类、数量均较少,这与湿地公园水质呈弱酸性有关,也与根河地处高寒气候带,全年平均水温低有关。⑶根河源国家湿地公园浮游植物各采样点Shannon-Wiener多样性指数(H')和Pielou均匀度指数(J')结果一致,均为1号、7号采样点相对高于其他采样点,2号、8号采样点相对较低。综合浮游植物各季度两种多样性指数结果进行水质评价,湿地公园整体水质为无污染或轻度污染。⑷在根河源国家湿地公园,水环境因子与浮游生物的典范对应分析结果表明,Fe3+、水温、pH和 Cu2+是影响浮游植物群落结构及其分布的主要水环境因子;TN、pH和水温是影响浮游动物群落结构及其分布的主要水环境因子。
[硕士论文] 罗娅
海洋生物学 广东海洋大学 2017(学位年度)
摘要:卵叶喜盐草(Halophila ovalis)是一种生长于亚热带近岸与浅海中的单子叶高等植物,为中国亚热带海草群落的优势物种,在近海岸成片或点状分布形成海草床。海草床是滨海三大重要的海洋生态系统之一,具有重要的生态功能和价值。但近十几年,因海洋环境污染严重,海草生存环境遭到破坏,全球范围内的海草床严重退化。海洋重金属污染具有微量性、半衰期长、富集性等特性,对海洋生物造成毒害。水体中重金属对淡水沉水植物的胁迫已有部分研究报道,但重金属对海草的胁迫鲜有报道。本文通过测定不同浓度Hg、Cd胁迫下卵叶喜盐草叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、丙二醛、超氧阴离子、脂氧合酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的变化,探讨分析重金属对海草的毒害规律,得出以下结论:
  1. Hg、Cd胁迫对卵叶喜盐草的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的影响是显著的。当Hg浓度为0.005 mg/L和Cd浓度为0.1mg/L时,卵叶喜盐草的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量高于对照组,分别较对照组上升22%和8.5%、3.9%和9.9%、14.1%和21.8%,表现出对生长有促进作用。当Hg浓度大于0.01 mg/L和Cd浓度大于0.1 mg/L时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量转为大量减少,分别为下降4.6%和17.2%、18.8%和33.4%、3.7%和8.5%。因此,低浓度的 Hg和Cd会促使卵叶喜盐草光合色素的增加,高浓度的Hg和Cd则会使得卵叶喜盐草光合色素含量下降。
  2.重金属Hg、Cd促使卵叶喜盐草的超氧根阴离子生成速率、脂氧合酶活性和体内丙二醛含量均显著提升。在培养第5 d时,表现差异并不显著;当培养10 d时,Hg浓度大于0.005 mg/L、Cd浓度大于0.1mg/L时,超氧根阴离子生成速率、脂氧合酶活性和体内丙二醛含量均表现为上升;在培养第20d时,上升值最高,分别较对照组增加52.8%和50.2%、24.7%和45.1%、3.4%和3.3%。体内大量产生的活性氧使细胞膜中的不饱和脂肪酸发生加氧反应,并在脂氧合酶催化下形成最终产物丙二醛,丙二醛能进一步加剧膜的损伤程度,导致植物死亡。
  3.Hg、Cd胁迫对卵叶喜盐草SOD、CAT和POD的活性影响显著。当Hg浓度大于0.005mg/L,Cd浓度大于0.1mg/L时,SOD和CAT的活性都呈现出先上升后下降的趋势,POD的活性持续上升。卵叶喜盐草的抗氧化酶就会受到胁迫,机体保护系统受到破坏。
  4.当Hg浓度为0.005 mg/L和Cd=0.1 mg/L的Hg-Cd联合胁迫时,卵叶喜盐草的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和SOD活性均显著下降, CAT、POD活性和MDA含量均先上升后下降。较同一时期单一的Hg或Cd胁迫受到的抑制更为显著,表现为明显的协同作用。
  综上,当Hg浓度大于0.005 mg/L、Cd浓度大于0.1mg/L时,会导致卵叶喜盐草光合色素含量的下降,膜脂相关指标上升,抗氧化酶活性表现出先上升后下降的趋势,卵叶喜盐草的生理机能受到胁迫。表明海洋重金属对卵叶喜盐草的生理生化存在毒性危害,海洋重金属污染可能是导致海草床衰退的重要因素之一。
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