（水产养殖专业论文）蓝藻水华对真核微型浮游生物群落结构的影响.pdf

摘要 摘要 | | i i iii il l l l l li l lll llli y 17 2 6 4 2 4 真核微型浮游生物是地球上最多的真核生物。它们主要由微型藻类和原生 动物组成，是微食物网的主要成员，并在营养级动态、生物地球化学循环等生 态过程中起重要的作用。因为它们通常缺乏充足的形态学分类特征，而且很多 原生生物离开自然水体后容易变形，所以通过传统的显微镜镜检方法很难鉴定 这类生物体。在过去的几年里，运用分子生物学手段研究真核微型浮游生物群落 结构的越来越多，主要方法有聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳( p o l y m e r a s e c h a i nr e a c t i o n d e n a t u r i n gg r a d i e n tg e le l e t r o p h o r e s i s ，p c r d g g e ) 、末端限制性片 段长度多态性( t e r m i n a lr e s t r i c t i o nf r a g m e n tl e n g t hp o l y m o r p h i s m ，t - r f l p ) 和构 建1 8 sr r n a 克隆文库及序列分析( c l o n i n g s e q u e n c i n g ) 等，这些方法揭示了 水体中真核微型浮游生物具有较高的生物基因多样性。 蓝藻水华是富营养化湖泊的重要特征之一，以往关于真核微型浮游生物群 落结构的研究都没有涉及到蓝藻水华对其的影响，本论文通过聚合酶链式反应 变性梯度凝胶电泳、末端限制性片段长度多态性和构建1 8 sr r n a 克隆文库及 序列分析的方法，研究了蓝藻水华对真核微型浮游生物群落结构的影响，主要 内容包括：太湖蓝藻水华对真核微型浮游生物群落结构水平分布的季节变化影 响；通过原位受控实验，分析了不同浓度微囊藻对枝角类和真核微型浮游生物 群落结构关系的影响及对细菌群落产生的串联效应；暴发蓝藻水华的湖泊( 滇池、 星云湖、太湖和巢湖) 中真核超微型和微型浮游生物群落结构的空间差异。 2 0 0 8 年2 、5 、8 和1 1 月在太湖梅梁湾进行断面采样，通过p c r d g g e 、 t - r f l p 和构建1 8 sr r n a 克隆文库的方法，研究真核微型浮游生物( 0 8 - - , 2 0 r t m ) 在微囊藻的影响下其群落结构的水平分布。结果显示2 月份敞水带与沿岸 带的相似度最低，而5 月份相似度最高。总计分析了3 3 9 个阳性克隆子，最后 得到了6 9 个o t u s ( o p e r a t i o n a lt a x o n o m i cu n i t ) 。根据测序和比对结果发现主要 种类属于囊泡虫( a l v e o l a t a ) 、异鞭毛虫( s t r a m e n o p i l e s ) 、绿藻( c h l o r o p h y t a ) 。 另有1 9 个o t u s ( 6 9 个克隆子) 与已知的真核生物序列不同。不同季度真核微 型浮游生物的群落结构差异明显，敞水带和沿岸带的群落结构也有差异：2 月 份多样性最低，5 月份的多样性较高。典型对应分析( c a n o n i c a lc o r r e s p o n d e n c e a n a l y s i s ，c c a ) 和冗余分析( r e d u n d a n c ya n a l y s i s r d a ) 结果表明，敞水带和沿 岸带的真核微型浮游生物群落结构的差异和季节变化与营养水平、底泥再悬浮和 后生浮游动物的捕食有关。 2 0 0 9 年5 月通过添加不同浓度的微囊藻和不同种类的枝角类( 短钝潘 摘要 d a p h n i ao b t u s a 和象鼻溢b o s m i n as p p ) ，分析微囊藻对枝角类控制微食物网结 构的影响。结果表明，不同浓度的微囊藻和不同种类的枝角类对纤毛虫的影响差 异显著。真核微型浮游生物( o 8 2 0p m ) 的d g g e 指纹图表明，第7 天和第 1 5 天分别检测到7 2 和8 2 条不同的条带。双因素方差分析表明，第7 天，微囊 藻浓度对s h a n n o n w e a v e r 指数、s i m p s o n 指数和p i e l o u 指数都有显著影响，枝 角类种类对p i e l o u 指数有显著影响，两者共同作用对s h a n n o n w e a v e r 指数有显 著影响。配对，检验表明，第7 天与第1 5 天的三个多样性指数均无显著差异。 聚类分析表明，第7 天短钝潘处理和象鼻潘处理大致形成了两个明显的分枝；而 第1 5 天按微囊藻的浓度分化成三个分枝。细菌的d g g e 指纹图谱表明，第7 天 和第1 5 天都检测出6 6 条不同的条带。双因素方差分析表明，第7 天表征细菌群 落特征的s h a n n o n w e a v e r 指数与浮游甲壳动物种类显著相关、s i m p s o n 指数与 微囊藻浓度和枝角类种类分别显著相关，p i e l o u 指数在不同处理问无显著差异； 第1 5 天三个指数均与微囊藻浓度相关。配对，检验表明，第7 和1 5 天时的细菌 群落s h a n n o n - w e a v e r 、s i m p s o n 指数有显著差异，p i e l o u 指数无显著差异。聚类 分析表明，第7 天按微囊藻的浓度不同而分化，并且未添加微囊藻和添加1 0m g l 微囊藻的处理与添加5 0m g l 微囊藻的处理分化成明显的两个分枝；在第1 5 天 时这种分化更为明显。选取初始状态、第1 5 天未加微囊藻的短钝涵处理、未加 微囊藻的象鼻潘处理、加了5 0m g l 微囊藻的短钝潘处理和加了5 0m g l 微囊藻 的象鼻潘处理构建1 8 sr r n a 克隆文库，总共分析了9 1 2 个阳性克隆子，产生1 0 1 个r f l p 型，最后得到8 1 个o t u s 。序列分析表明这五个克隆文库的真核微型浮 游生物多样性很高，主要包括囊泡虫、丝足虫、异鞭毛虫、浮游植物、隐藻和真 菌，少数种属于领鞭虫、叶足虫、a p u s o z o a 和后生动物等。 2 0 0 9 年7 月在暴发蓝藻水华的滇池、星云湖、太湖和巢湖采样，通过 p c r d g g e 分析了真核超微型( 0 2 - - 5 p r o ) 和微型( 5 - 2 0 p m ) 浮游生物的群 落结构。这四个湖泊浮游植物优势种均以微囊藻为主，但真核超微型和微型浮游 生物的群落结构存在明显差异，真核超微型浮游生物以滇池的多样性最高，真核 微型浮游生物以星云湖的多样性最高。在这四个湖泊中的真核超微型浮游生物样 品中分别挑取一个点构建1 8 sr r n a 克隆文库，总共分析了6 5 2 个阳性克隆子， 产生1 3 7 个r f l p 型，最后得到1 2 1 个o t u s 。序列分析表明这四个湖泊的真核 超微型浮游生物多样性很高，主要包括囊泡虫、丝足虫、异鞭毛虫、隐藻、浮游 植物和真菌，少数种属于领鞭虫、叶足虫、后生动物、i c h t h y o s p o r e a 和j a k o b i d a 等。d g g e 和构建克隆文库分析都表明，微囊藻对真核浮游生物群落结构的影响 并没有地域差异的影响大，滇池和星云湖同处于云贵高原，特有种较多，而太湖 和巢湖处于长江下游地区，物种较为相似。冗余分析表明上行效应对真核超微型 i i 摘要 浮游生物群落结构的影响极大，而上行效应和下行效应对真核微型浮游生物的群 落结构均有影响。 关键词：蓝藻水华，真核微型浮游生物，群落结构，1 8 sr r n a ，变性梯度凝胶 电泳，末端限制性片段长度多态性，d n a 克隆文库，微食物网 i i i a b s t r a c t a b s t r a c t e u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m s a r ep r o b a b l yt h em o s ta b u n d a n te u k a r y o t e so ne a r t h t h e y a r ee s s e n t i a lc o m p o n e n t so ft h em i c r o b i a lf o o dw e b ，m a i n l yc o n s i s t i n go fs m a l la l g a ea n d p r o t o z o a n ，a n dp l a yi m p o r t a n tr o l e s i nt h eb i o g e o c h e m i c a lc y c l e i ti sd i f f i c u l tt o c h a r a c t e r i z et h e s eo r g a n i s m sb ym o r p h o l o g i c a lm e t h o d s ，b e c a u s et h e yu s u a l l yl a c k s u f f i c i e n tt a x o n o m i cc h a r a c t e r sf o rt h e i ri d e n t i f i c a t i o n ，a n dm a n yp r o t i s t sa r en o tp r e s e r v e d w e l l o v e rt h el a s ts e v e r a ly e a r s ，m a n yr e s e a r c h e so ne u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m sw e r e m a d eb ym o l e c u l a rt e c h n i q u e s ，m a i n l yt h r o u g ht h ep o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n - d e n a t u r i n g g r a d i e n tg e le l e t r o p h o r e s i s ( p c r - d g g e ) ，t e r m i n a l r e s t r i c t i o nf r a g m e n tl e n g t h p o l y m o r p h i s m ( t - r f l p ) a n dc o n s t r u c t i n g 18 sr r n ac l o n el i b r a r i e s t h e s et e c h n i q u e s r e v e a l e de u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m sh a dh i l g hg e n e t i cd i v e r s i t i e s c y a n o b a c t e r i a lb l o o mi so n eo ft h ei m p o r t a n tc h a r a c t e r si ne u t r o p h i cl a k e s ，a n dt h e p r e v i o u sr e s e a r c h e so ne u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m sh a dn e v e rr e f e r r e dt ot h ee f f e c t sb y c y a n o b a c t e r i a l b l o o m i nt h i s s t u d y , t h ec o m m u n i t yc o m p o s i t i o n s o fe u k a r y o t i c m i c r o o r g a n i s m sd u r i n g t h ec y a n o b a c t e r i a lb l o o mw e r ei n v e s t i g a t e db yp c r _ d g g e ， t - r f l pa n ds e q u e n c i n gc l o n e d18 sr r n ap a r t i a lg e n e si ng e n e t i cl i b r a r i e s t h em a i n c o n t e n t si n c l u d e dl1h o wd i dc y a n o b a c t e r i a lb l o o ma f f e c tt h es e a s o n a lv a r i a t i o n so ft h e c o m m u n i t yc o m p o s i t i o n so fe u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m si nt h ep e l a g i ca n dl i t t o r a lz o n e s i n l a k et a i h u ? 2 ) as e r i e so fm e s o c o s m sw e r ec a r r i e do u tt oe x a m i n et h ei m p a c t so ft h e d i f f e r e n tm i c r o c y s t i sb i o m a s so nc l a d o c e r a n s ，f u r t h e ro nt h ec o m m u n i t yc o m p o s i t i o n so f e u k a y o t i cm i c r o o r g a n i s ma n db a c t e r i a lc o m m u n i t i e s 3 ) p c r - d g g ea n dc o n s t r u c t i n g18 s r r n ac l o n el i b r a r i e sw e r eu s e dt oc o m p a r et h ep i c o e u k a r o t i ca n dn a n o e u k a y o t i c c o m m u n i t i e si nf o u rl a k e s ( l a k ed i a n c h i ，x i n g y u n h u , t a i h ua n dc h a o h u ) 、) l ，i t h c y a n o b a c t e r i a lb l o o m s w em a d et h eh o r i z o n t a ls a m p l i n g si nm e i l i a n gb a yo fl a k et a i h ui nf e b r u a r y , m a y , a u g u s ta n dn o v e m b e r , 2 0 0 8a n di n v e s t i g a t e dt h eg e n e t i cd i v e r s i t yv a r i a t i o n so f e u k a r y o t i c m i c r o o r g a n i s m s ( 0 8 - 2 0 肛m ) a f f e c t e db ym i c r o c y s t i s d g g ea n d t _ r f l pa n a l y s e s i n d i c a t e dt h a tt h es i m i l a r i t ya m o n gt h ep e l a g i ca n dl i t t o r a lz o n e sw a sl o w e s ti nf e b r u a r y , w h i l et h eh i g h e s ts i m i l a r i t yi nm a y at o t a lo f3 3 9c l o n e sw e r ef i n a l l yi n t o6 9o t u s ( o p e r a t i o n a lt a x o n o m i cu n i t ) am a j o r i t yo f t h ec l o n e sw e r ef r o ma l v e o l a t a , s t r a m e n o p l i e s a n dc h l o r o p h y t a , a n d19o t u s ( 6 9c l o n e s ) w e r en o tr e l a t e dt oa n yk n o w ne u k a r y o t i c g r o u p s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e si n c o m p o s i t i o n s o ft h e e u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m i v a b s t r a c t c o m m u n i t i e sw e r eo b s e r v e da c r o s st h es i t e sf r o mt h ep e l a g i cz o n et ot h el i t t o r a lz o n ei n f o u rq u a r t e r s t h ed i v e r s i t yw a sl o w e s ti nf e b r u a r y , w h i l et h ed i v e r s i t yw a sh i g h e ri nm a y c a n o n i c a lc o r r e s p o n d e n c ea n dr e d u n d a n c ya n a l y s e sr e v e a l e dt h ed i f f e r e n c e sa n ds e a s o n a l v a r i a t i o n so fe u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s mc o m m u n i t yc o m p o s i t i o n si nt h ep e l a g i ca n dl i t t o r a l z o n e sw e r er e l a t e dt ot r o p h i cs t a t u s ，s e d i m e n tr e s u s p e n s i o na n dt o p d o w nr e g u l a t i o nb y m e t a z o o p l a n k t o n as e r i e so fm e s o c o s m sw e r ec a r r i e do u tb ya d d i n gd i f f e r e n tb i o m a s so fm i c r o c y s t i s s p p a n dd i f f e r e n ts p e c i e so fc l a d o c e r a n ( d a p h n i ao b t u s aa n db o s m i n as p p ) i nm a y ，2 0 0 9 t h i se x p e r i m e n tw a su s e dt oe x a m i n ei fc y a n o b a c t e r i a lb l o o ma f f e c t e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nc l a d o c e r a na n dm i c r o b i a lf o o dw e b t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ed e n s i t i e sa n d c o m p o s i t i o n s o fc i l i a t e sw e r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t a m o n gt r e a t m e n t s d g g e f i n g e r p r i n t so ft h ee u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m s ( 0 8 - 2 0l a r n ) r e v e a l e dt h a tt h e r ew e r e7 2 ，8 2 d i f f e r e n tb a n d so nd a y7a n d15 ，r e s p e c t i v e l y t w o w a ya n o v a si n d i c a t e dt h a tt h e m i c r o c y s t i sb i o m a s sa f f e c t e ds h a n n o n - w e a v e r , s i m p o s o na n dp i e l o ui n d i c e s ，t h es p e c i e s o fc l a d o c e r a na f f e c t e dp i e l o ui n d e x ，a n dt h em i c r o c y s t i sb i o m a s sa n dc l a d o c e r a na f f e c t e d s h a n n o n - - w e a v e ri n d e xt o g e t h e r p a i r e d - s a m p l e st - t e s tr e v e a l e dt h a tt h e r ew e r en o s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h r e ei n d i c e sb e t w e e nd a y7a n d15 t h ec l u s t e ra n a l y s i si n d i c a t e d t h e r ew e r et w od i s t i n c tg r o u p sa c c o r d i n gt od a p h n i ao b t u s aa n db o s m i n as p p o nd a y7 ； b u tt h eg r o u p i n gp a t t e r n sc h a n g e di n t ot h r e ea c c o r d i n gt ot h em i c r o c y s t b sb i o m a s so nd a y 15 d g g ef i n g e r p r i n t so fb a c t e r i ar e v e a l e dt h a tt h e r ew e r e6 6d i f f e r e n tb a n d so nd a y7o r 15 t w o w a ya n o v a si n d i c a t e dt h a ts h a n n o n w e a v e ri n d e xw a ss i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt o t h es p e c i e so fc l a d o c e r a n ；s i m p o s o ni n d e xw a sc o n t r o l l e db yt h eb i o m a s so fm i c r o c y s t i s o rt h es p e c i e so fc l a d o c e r a n ；p i e l o ui n d e xw a sn o td i f f e r e n ta m o n gt r e a t m e n t so nd a y7 a l li n d i c e sw e r er e l a t e dt ot h eb i o m a s so fm i c r o c y s t i so nd a y15 p a i r e d s a m p l e st - t e s t r e v e a l e dt h a ts h a n n o n w e a v e ra n ds i m p s o ni n d i c e sw e r es i g n i f i c a n td i f f e r e n tb e t w e e nd a y 7a n d15 ，b u tt h e r ew e r en od i f f e r e n c e si nt h ep i e l o ui n d i c e s t h ec l u s t e ra n a l y s i si n d i c a t e d t h es a m p l e sw e r es e p a r a t e db yt h eb i o m a s so fm i c r o c y s t i so nd a y7 ，a n dt w od i s t i n c t g r o u p sw e r eo b v i o u sa c c o r d i n gt o0 ，10a n d5 0m g lm i c r o c y s t i s ；a n dt h ed i s t i n c tg r o u p s c h a n g e dm o r eo b v i o u s l yo nd a y15 f i v es a m p l e sw e r es e l e c t e dt oc o n s t r u c t 18 sr r n a c l o n el i b r a r i e s at o t a lo f912c l o n e sw e r ec l u s t e r e di n t o101r f l p ( a m p l i f i e dr e s t r i c t i o n f r a g m e n tl e n g t hp o l y m o r p h i s m ) p a t t e r n sa n df e l l i n t o81 o t u s s e q u e n c i n ga n a l y s i s i n d i c a t e dt h a tt h e r ew e r eh i g hd i v e r s i t i e si nt h ef i v ec l o n el i b r a r i e s am a jo ro fc l o n e sw e r e f r o ma l v e o l a t a , c e r c o z o a ，s t r a m e n o p i l e s ，v i r i d i p l a n t a e ，c r y p t o p h y t aa n df u n g ia n dam i n o r f r a c t i o n sb e l o n g e dt oc h o a n o f l a g e u i d a ，a m o e b o z o a , a p u s o z o aa n dm e t a z o a n v a b s t r a c t w em a d es a m p l i n g si nf o u rl a k e sw i t hc y a n o b a c t e r i a lb l o o m s - l a k ed i a n c h i ， x i n g y u n h u ，t a i h ua n dc h a o h ui nj u l y ，2 0 0 9 p c r - d g g ew a sa p p l i e dt oa n a l y z e p i c o e u k a r y o t i cc o m m u n i t i e s ( 0 2 5 岬) a n dn a n o e u k a r y o t i cc o m m u n i t i e s ( 5 2 0 m ) t h e d o m i n a t e ds p e c i e so fp h y t o p l a n k t o ni nf o u rl a k e sw a sm i c r o c y s t i ss p p t h ep i c o e u k a r y o t i c c o m m u n i t i e sa n dn a n o e u k a r y o t i cc o m m u n i t i e sw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t l a k ed i a n c h i a n dx i n g y u n h uh a dt h eh i g h e s tg e n e t i cd i v e r s i t i e so fp i c o e u k a r y o t e sa n dn a n o e u k a r y o t e s ， r e s p e c t i v e l y w ea n a l y z e dp i c o e u k a r y o t e sa s s e m b l a g e sc l o n e de u k a r y o t i c18 sr r n ag e n e s i nf o u rg e n e t i cl i b r a r i e sc o n s t r u c t e df r o mt h es e l e c t e ds a m p l e s s i xh u n d r e da n dt i f t y t w o c l o n e sw e r ee x a m i n e db yr f l pa n df e l li n t o13 7r f l pp a t t e m s f i n a l l y ，121o t u sw e r e s e q u e n c e d t h eg e n e t i cd i v e r s i t i e so fp i c o e u k a r y o t e si n f o u rl a k e sw e r ev e r yh i g h a m a jo r i t yo fs p e c i e sw e r ea i v e o l a t a , c e r c o z o 巩s t r a m e n o p i l e s ，c r y p t o p h y t a , v i r i d i p l a n t a ea n d f u n g i ，a n daf e ww e r ec h o a n o f l a g e l l i d a , a m o e b o z o a ，m e t a z o a , i c h t h y o s p o r e aa n dj a k o b i d a d g g ea n a l y s i sa n dc l o n el i b r a r i e sc o n s t r u c t i o ni n d i c a t e dt h a tt h ee f f e c to fs p a t i a lv a r i a t i o n w a sm o r et h a nm i c r o c y s t i s m a n ys p e c i e si nl a k ed i a n c h ia n dx i n g y u n h ul o c a t e di nt h e y u n n a n g u i z h o up l a t e a uw e r eu n i q u e ，w h i l em a n ys p e c i e si nl a k et a i h ua n dc h a o h u l o c a t e di nt h em i d d l ea n dl o w e ry a n g t z ev a i l e yp l a i nw e r es i m i l a r r d ai n d i c a t e dt h a t b o t t o m - u pe f f e c t sc o u l dc o n t r o lt h eg e n e t i cd i v e r s i t i e so fp i c o e u k a r y o t e sw h i l eb o t h b o t t o m - u pa n dt o p d o w ne f f e c t sr e g u l a t e dt h eg e n e t i cd i v e r s i t i e so fn a n o e u k a r y o t e s k e yw o r d s ：c y a n o b a c t e r i a lb l o o m ，e u k a r y o t i cm i c r o o r g a n i s m s ，c o m m u n i t yc o m p o s i t i o n ， 18 sr r n a ，d g g e ，t - r f l p ，d n ac l o n el i b r a r y , m i c r o b i a lf o o dw e b v i 第1 章绪论 1 1 微食物网研究进展 第1 章绪论 1 1 1 微食物网的概念 1 1 1 1 微食物网的组成 微食物网( m i c r o b i a lf o o dl o o p ) 的概念由a z a m 等人在19 8 3 年首次提出【l j ，主要 是指水生生态系统中异养的或自养的超微型( p i c o ) 及微型( n a n o ) 浮游生物，以 营养关系为基础的复杂的网状结构，包括细菌、微型和超微型藻类、原生动物( 鞭毛 虫、纤毛虫和根足虫等) 以及微型浮游动物，它们在物质循环和能量流动中起着非常 重要的作用1 2 圳。 1 1 1 2 真核微型浮游生物的组成 真核微型浮游生物是地球上最为丰富的真核生物，并且是微食物网的重要组成部 分，在地球生物化学循环中起着重要作用【i 5 】。近年来，随着分子生物学技术的发展， 人们通过一些分子手段发现，真核微型浮游生物主要由囊泡虫类( a l v e o l a t a ) 、丝足 虫类( c e r c o z o a ) 、异鞭毛虫类( s t r a m e n o p i l e s ) 、真菌、隐藻和绿藻等构成【6 明。 其中，囊泡虫类、丝足虫类和异鞭毛虫类是三个很重要的类群( 图1 1 ) 。囊泡 虫类是近年来才提出的一个概念，它们有一个共同特征是细胞膜上长囊泡，主要由 顶复亚门( a p i c o m p l e x a ) 、纤毛亚门( c i l i o p h o r a ) 和甲藻f - j ( d i n o p h y r c e a e ) 等构成。 顶复亚门多数营寄生生活，其中孢子虫则属于寄生性的原生生物，能引起鱼类的疾 病【l0 1 。纤毛虫是一类种类非常丰富的异养原生生物，主要捕食细菌和其他一些原生 生物，在水域微食物网生态系统中起着很重要的作用【l 。甲藻大多是海生种类，淡 水中种类不多，能进行光合作用，大量繁殖时可形成水华( 赤潮) ，有时可造成危害。 分子生物学技术使我们能够证明有孔虫组群的出现，这不是通常在这种环境中用显微 镜能辨别出来的，而在许多研究中由于普遍缺乏独特的形态特征的小细胞可能归类为 无法识别的鞭毛虫【1 2 】。而有孔虫界的丝足虫类则是一类分布广泛，数量丰富的类群【7 ， 1 3 】，它们具有各种不同的形态，其共同特征则是以丝状的伪足捕食，很多变形虫和鞭 毛虫属于此类群。1 9 8 9 年p a t t e r s o n 最先提出异鞭毛虫这一概念，而当时的分类依据 是生物的细胞特征，而目前则主要依据生物的分子遗传信息特征。异鞭毛虫类一般 具有鞭毛，而且鞭毛上还长有中空的绒毛，在发育的过程中绒毛可能消失( 如硅藻) ， 主要由硅藻( b a c i l l a r i o p h y t a ) 、金藻( c h r y s o p h y c e a e ) 和双并鞭虫( b i c o s o e c i d a ) 等 细成。 第1 章绪论 图1 1 真核生物系统发育树( 摘自k e e l i n g 等) f i g 1 1ap h y l o g e n e t i ct r e eo fe u k a r y o t e s ( f r o mk e e l i n g e ta 1 【1 4 】) 1 1 2 微食物网的特点和功能 湖泊生态系统中微食物网的主要特点：虽然各类群的生物个体非常微小，但 数量巨大，因此物质循环更新的速度极快，营养级间能量利用效率要高于经典食物网； 微型和超微型藻类、异养细菌和微型浮游动物都生活在共同的介质水体中，它们 可能会利用共同的营养物质，如原生动物和细菌都能利用水中的的可溶性有机质 ( d i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r ，d o m ) ；另外，绝大多数的捕食者都是杂食性的：如鞭毛 虫可捕食细菌、微型藻类，也可摄食d o m ，而纤毛虫除摄食细菌、微型和超微型藻 类外，还捕食鞭毛虫，即在原生动物之间也存在捕食关系。 由此可见，微食物网内部虽然类群并不繁多，营养级也有限，但类群间关系极为 2 第1 章绪论 复杂，微食物网在生物量组成、能量流动和物质循环中所起的重要作用也显而易见了 【1 5 1 6 1 。在微食物网中主要初级生产者是自养的原生生物，而异养的原生生物则是细菌 和藻类的主要消费者。异养原生生物具有很高的代谢活性，能够吸收大量的颗粒有机 物质，因此也是水体中的重要营养再生者【1 ，4 1 。 1 1 3 影响微食物网结构的因素 微食物网结构具有显著的时空变化规律【8 ，1 7 1 9 】，影响其变化的环境因子包括理化 因子和生物因子。 1 1 3 1 理化因子 在湖泊生态系统中，很多理化因子直接或间接地影响其结构及其丰度，而这些因 子包括：溶解性有机盐和无机盐、酸度、溶解性有机碳、湖泊的深度、水的滞留时间、 风浪、光照、温度等【2 0 之引。在这些理化因子中，营养盐的作用研究最多，文献报道也 最多，如营养盐的添加会影响真核微型浮游生物的数量。b u m s 等冽研究发现，在新 西兰的超贫营养w a k a t i p u 湖，添加氮和磷之后， 3 岬的自养细菌( p h o t o t r o p h s ) 和异养细菌( h e t e r o t r o p h i cb a c t e r i a ) 在4 天中分别增加了5 0 和1 5 ，而超微蓝藻却 减少了6 8 ，因此上行效应对细菌和藻类的影响很大。 1 1 3 2 生物因子 影响真核微型浮游生物群落结构的生物因子主要包括微食物网内部和后生浮游 动物的捕食作用，此外后生浮游动物的排泄及行为也会间接影响到微食物网的组成。 ( 1 ) 微食物网内部的捕食 微食物网内部的主要捕食者是纤毛虫和鞭毛虫。纤毛虫在不同季节是细菌、超微 型藻类和鞭毛虫的主要捕食者【1 1 , 3 0 , 3 1 】。w i c k m a n 3 2 1 的研究表明，去除浮游甲壳动物后， 自养或异养的微型浮游生物量并没有增加；s a n d e r s 等人【2 0 1 的研究表明，在有后生浮 游动物存在的情况下，纤毛虫对微型浮游生物的捕食率是后生浮游动物的1 3 到4 倍； 但w e i s s e l 4 1 的研究发现在有些情况下微型异养鞭毛虫的生产量会由于纤毛虫的捕食 而达到平衡。 鞭毛虫对细菌和其他微型浮游生物的捕食效率也很高【3 弼7 1 。b e l l 等人的研究表 明在e r k e n 湖，6 月初当鞭毛虫的生物量达到浮游植物生物量的9 0 时，大约6 7 的 鞭毛虫是捕食细菌的；而到了7 月份当细菌数量稳定在1 1 0 9i n d l 时， 2 5 的细 菌死亡率是由鞭毛虫引起的，同时纤毛虫又是异养鞭毛虫的主要捕食者。 ( 2 ) 后生浮游动物的捕食 后生浮游动物的影响包括枝角类、桡足类和轮虫对微食物网组成成分的捕食【3 9 ， 4 0 1 。 第1 章绪论 枝角类 多数研究枝角类对微食物网结构的影响主要是关于涵属( d a p h n i a ) 的2 1 ，4 1 ，4 2 1 。 d a p h n i a 能影响整个微食物网，从纤毛虫到大型的细菌和超微型藻类【1 5 ，2 1 , 4 1 , 4 3 1 。 d a p h n i a 对纤毛虫的抑制作用很显著【2 3 4 4 。5 0 】。但枝角类对纤毛虫的捕食主要取决于纤 毛虫的种类和大小，其次还取决于季节变化。z 6 1 1 n e r 等人1 5 0 j 实验发现即使在有高密 度的d a p h n i a 存在下，具有弹跳行为的中型寡毛类纤毛虫( o l i g o t r i c h i