（海洋生物学专业论文）绿潮藻的生长、营养盐吸收及其对微藻的克生效应研究.pdf

f y 胛! 1 1 1 8 2 f l i f u l f lflrll,1ll l l 煅 上海海洋大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：、锄 日期：卯，年7 月二同 上海海洋大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密 口 学位论文作者签名： 、勺钾 同j 胡：j 吁口年7 月zf i 指导教师签名： 同期：年 么彳翰 月日 渔渔注太堂博硕士学位论文 答辩委员会成员名单 姓名工作单位职称备注 王全喜上海师范大学教授主席 马家海上海海洋大学教授委员 严兴洪上海海洋大学教授委员 委员 委员 委员 委员 贾睿上海海洋大学副教授秘书 上海海洋大 2 0 10 年 答辩地点水产与生命学院答辩日期 6 月12 日 b 4 3 5 + j ：海海洋人学硕1 ：学化论文 绿潮藻的生长、营养盐吸收及其对微藻的克生效应研究 摘要 近年来，随着近海污染的加剧，局部海域富营养化问题日益突出，赤潮和绿潮 事件频频发生，特别是绿潮在我国爆发的频率和规模迅速增加，其危害己引起社 会的广泛重视。绿潮藻生长、爆发机制，绿潮对生态环境的影响及其预防、控制和 资源化利用已成为亟待解决的问题。本文主要研究了绿潮藻的生长、营养盐吸收 及其与环境因子的关系，绿潮藻对赤潮微藻的生长抑制效应，以期为绿潮藻爆发 的机制、预警预测和对海洋生态系统的影响评价提出科学的依据。 主要研究结果如下： 1 绿潮藻生长特征研究 研究了浒苔( u l v a p r o l i f e r a ) 和条浒苔( u l v ac l a t h r a t a ) 幼苗和成熟藻体的生 长，在绿藻浒苔爆发期，同步研究了浒苔的生长爆发周期。结果表明：在室内条件 下浒苔和条浒苔成熟藻体体重生长率分别为1 7 3 0 d - 1 和1 6 8 2 d - 1 ；浒苔和条 浒苔藻体幼苗在2 5 0 c 和1 4 0 9 m o l m - 2 s - 1 的条件下有最大体长生长率，分别为7 8 9 d - 1 和8 2 1 d _ 1 ；绿潮藻爆发生长期分为四个阶段：急速增长期( 丝状体) 、缓 慢增长期( 管状体) 、平稳期( 泡状体) 、下降期( 褶皱体) 。其中在急速增长期最 大同生长率达到8 0 5 。 2 绿潮藻的营养盐吸收， ( 1 ) 浒苔( up r o l i f e r a ) 的营养吸收动力学特征。浒苔对n h 4 + - n 吸收速率 与介质中n h 4 + - n 浓度呈显著的线性关系，在4 0 0g m o l l - 1 时，3 0m i n 后浒苔的吸收 速率为4 2 1l m a o l g - 2 h 一，说明浒苔吸收氨氮的方式以被动扩散为主。在4 0 0 g m o l l - 1 的起始浓度下，浒苔对n h 4 n 的吸收速率随时问变化呈现3 个不同阶段： 在7 5m i n 内呈快速吸收阶段，7 5 1 8 5m i n 为内部n h 4 + n 控制的吸收阶段，2 5 0m i n 后为外界n i - 1 4 + _ n 浓度控制的吸收阶段；在7 0 0m i n 后，浒苔的吸收速率为4 1 3 g m 0 1 g d w - 1 h _ 1 。浒苔对n 0 3 - - n 和p 0 4 + - p 吸收速率随时问变化的曲线与n h 4 + - n 类似，呈现3 个不同阶段：快速吸收阶段，内部控制阶段和外部控制阶段。在相对 高浓度下，浒苔对n 0 3 - - n 和p 0 4 + - p 最大吸收速率分别达到了2 5 0 4 3 t m 0 1 g d w - i h - 1 和5 8 2g m o l g d w - 1 1 1 - 1 ，平稳期吸收速率为3 6 7 2g m o l g d w - 1 h - 1 和1 3 2p m o l g d w - i h - 1 。 l j ：海海洋人学顺i ：学位论文 ( 2 ) 环境因子对绿潮藻氮磷吸收的影响 光强对浒苔( up r o l i f e r a ) n h 4 + - n 与n 0 3 - - n 的吸收速率影响显著，光强为1 2 0 i - t m o l m - 2 s 一时，对两者的吸收速率达到最大值，光强增加至2 0 0i g n o l m - 2 s 。时，对 n h 4 + - n 的吸收速率略微降低，浒苔g , j n o f - n 吸收速率显著降低。与n h 4 + - n 与 n 0 3 - - n 不同，光照强度为3 0l a n o l m - 2 s 。1 时，浒苔对p 0 4 p 的吸收速率最大。 温度对浒苔n h 4 + - n 、n 0 3 - - n 和p 0 4 + p 吸收速率均具有极显著影响，不同温 度造成的组问差异大，表明浒苔氮磷的吸收速率对温度变化最敏感；而盐度、温度 与盐度交互作用的影响则比较小。当温度为2 0o c 和2 5o c 时，浒苔对氮磷的吸收 速率较大，其中温度为2 5o c 、盐度为2 5 时吸收速率最大。 不同氮磷比对浒苔吸收n h 4 + n 与n o a - - n 速度的影响不显著，各不同氮磷比下， 浒苔对n h 4 + - n 与n 0 3 - - n 的吸收速率随着浓度的增加而增加。氮浓度与氮磷比没有 显著的交互作用。而氮浓度和氮磷比对浒苔吸收p 0 4 + - p 的影响极显著，两者的交互 作用对p 0 4 + - p 吸收速率的影响也极显著。浒苔对p 0 4 + p 的吸收速率随氮磷比的增加 而呈现增高趋势，其中d i n 为5 0g m o l l - 1 、n ：p = 1 0 0 时的p 吸收速率最高，达到 4 4 7 + 0 1 3 5 i t m o l g d w - q h 。各组氮磷比下浒苔对p 0 4 + - p 的吸收速率均随d i n 浓 度的升高而显著降低，当d i n 浓度达到1 5 0j _ t m o l l 1 和2 0 0p , m o l l 1 ，n ：p = i 时，对p 吸收速率最低。 浒苔具有同时利用水体中较高浓度的n h 4 + - n 和n o f - n 的能力，浒苔对n 出+ n 的吸收速率远高于对n 0 3 - - n 的吸收速率，当两种氮源同时存在时高浓度的n 吖n 将抑带t j n 0 3 + - n 的吸收。一方面，浒苔能够快速、大量的吸收水体中氮源，为爆发性 增殖贮备物质条件；另一方面，控带t j n h 4 + _ n 大量输入是预防浒苔绿潮爆发的关 键。 ( 3 ) 绿潮藻对微藻的克生效应研究 在实验室内研究了u l v al i n z a 新鲜组织、干粉末、培养水过滤液和水溶液抽提 液对球等鞭金藻( i s o c h r y s i sg a l b a n a ) 生长的克生作用。结果表明，u l v al i n z a 新鲜 组织、干粉术和水溶性抽提液对球等鞭会藻的生长具有强烈的克生效应。当培养 液中研阳l i n z a 新鲜组织、干粉术和水溶性抽提液的浓度为5 0g l 1 、1 2g - l - 1 和1 0 g - l - 1 时，球等鞭金藻不能够维持f 常的生长或全部死亡。在研ml i n z a 培养水过滤液 培养实验中，一次性添 j h u l v al i n z a 培养滤液，不能持久地抑制球等鞭金藻增殖；而 半连续添加u l v al i n z a 培养滤液，其克藻效应较强，说明克生物质的连续分泌是有 效克制球等鞭金藻生长的关键；经高温高压处理后的u l v al i n z a 培养滤液对球等鞭 会藻无显著地抑制作用，说明克生物质在高温高压下不稳定和易分解。 新鲜浒苔( up r o l i f e r a ) 与米氏凯伦藻( k a r e n i am i k i m o t o i ) 共培养、在培养 l l ：海海洋人学硕i j 学位论义 介质中添加浒苔干粉或水溶性抽提液均可对米氏凯伦藻生长产生显著抑制作用， 并在高浓度下产生致死作用。当米氏凯伦藻初始细胞密度约为1 1 0 4c e l l s m l ，1 0 g l - l 、5g l j 和2g - l 以初始密度新鲜浒苔可分别在7 2h 、9 6h 和1 6 8h 使与其共培养 的米氏凯伦藻完全致死；2g l j 和1g l 1 的浒苔水溶性抽提液可使米氏凯伦藻细胞 在1 2 0h 和1 6 8h 后死亡；而浒苔干粉末克生效应最强，添! j 1 1 2 4g - l 。1 和1 2g l - 1 便可 使米氏凯伦藻细胞4 8h 矛1 1 7 2h 后即完全死亡。分批培养过程中一次性添加浒苔滤液， 只能在i i 7 2h 内抑制米氏凯伦藻增殖；而半连续添加浒苔培养滤液，其克藻效应增 强，与对照组相比抑制率达9 9 6 9 ；但浒苔培养滤液经高温高压处理后，对米氏凯 伦藻生长无显著抑制作用。 该研究结果为理解浒苔绿潮的爆发机制及评价绿潮爆发对海洋生态系统的影 响提供了理论依据。 关键词：绿潮藻生长营养盐吸收环境因子克生效应 ：海海洋人学硕l j 学位论文 s t u d yo ng r o w t ha n dn e t r i e n t su p t a k eo fg r e e nt i d e m a c r o a l g a ea n da l e l o p a t h i ce f f e c t so nt h et w om i c r o a l g a e s a bs t r a c t e u t r o p h i c a t i o ni sg e n e r a l l yc o n s i d e r e d a st h ep r i n c i p a lc a u s eo ft h eg l o b a l l y o b s e r v e dr e dt i d e sa n dg r e e nt i d e e s p e c i a l l yg r e e nt i d eh a v eb e e ni n c r e a s i n gi nt h e n u m b e ra n df r e q u e n c yn e a r s h o r e ，a n da t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o ni nr e c e n ty e a r s i ti s u r g e n ta n dn e c e s s a r yt os t u d ym a c r o a l g a eg r o w t h ，p r i n c i p l ea n dc o n t r o lo fb l o o m i n g t h eg r o w t h n u t r i e n tu p t a k ek i n e t i c so fs e a w e e da n d 也e i ri n t e r a c t i o n sw i t h e n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，t h ei n h i b i t o r ye f f e c t so fs e a w e e do nt h eg r o w t ho fm i c r o a l g a e w e r ea 1 1s t u d i e d t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h eg r o w t ho fu l v ap r o l i f e r aa n du l v ac l a t h r a t a t h e g r o w t ho fu l v ap r o l i f e r aa n du l v ac l a t h r a t aw e r em e a s u r e di nt h el a b o r a t o r y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eg r o w t hr a t eo fb o d yw e i g h to fu p r o l i f e r aa n du c l a t h r a t a m a t u r et h u l l iw e r e1 7 3 0 d - 1 a n d1 6 8 2 d - 1 ，w h i l et h eg r o w t hr a t eo f b o d yl e n g t ho f s e e d l i n gw h i c hc u l t u r e da t2 5 。ca n d14 0 t m o l m - 2 s - - 1w e r ea sh i g ha s8 5 10 d - 1a n d 7 8 9 0 d - 1 t h eg r o w t hp e r i o do fg r e e nt i d es e e w e e dc o n s t u c t e dw i 1f o u rp h a s e s ： s u r g eg r o w t hp h a s e ，s l o wg r o w t hp h a s e ，g e n t l yg r o w t hp h a s e ，s l o wd o w ng r o w t h p h a s u 8 0 5 g r o w t hr a t ea r r i v ea t8 0 5 d _ 1i ns u r g eg r o w t hp h a s e 2 n u t r i e n tu p t a k ek i n e t i c so fg r e e nt i d em a e r o a l g a e t h en h 4 + - nu p t a k er a t eo fup r o l i f e r aw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hn h 4 + - n c o n c e n t r a t i o n , a n dn h 4 + - nu p t a k er a t eo fup r o l i f e r aw a s4 21 岬o l g d w - - 1 h - 1u n d e r i n i t i a l4 0 0l m a o l l - 1 a f t e r3 0m i n , w h i c hm e a n st h a tt h en h 4 + - nu p t a k em o d ew a s p a s s i v ed i f f u s i o nf o rup r o l i f e r at e n u i s t i p i t a t a t h r e ed i s t i n c ts u c c e e d i n gp h a s e so f r 寸m + - 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r a t eo f n i - h + _ na n dn 0 3 一- nr e a c h e dt h em a x i m u na t1 2 0i t m o l m 之s t h em a x i m u n u p t a l ( e r a t eo fp 0 4 + - pw a sa t3 0p m o l m 也s 一t h eu p t a k er a t eo fn h 4 + - n ，n 0 3 - - na n dp 0 4 + p w a ss i g n i f i c a n t l ya f f e c t e d b yt h et e m p e r a t u r e ，a n dt h e r ew a sl i r l ee f f e c tb yt h e s a l i n i t y t h es u i t a b l er a n g eo ft e m p e r a t u r e p 0 4 + - pw a ss i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db yt o t a l t h e i ri n t e r a c t i o n s w e r eb e t w e e n2 0a n d2 5 。c u p t a k er a t ef o r d i s s o l v e di n o r g a n i cn i t r o g e n , n ：pr a t i oa n d t h ei n t e r a t i o nb e t w e e nn i - - h + _ na n dn 0 3 - - ni n u l v a p r o l i f e r a n h 4 + - na n d n 0 3 一- nu p t a k e nb yu l v ap r o l i f e r aw a sf i r s t l yo b s e r v e di nt h el a b o r a t o r yi nd o m e s t i c t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：w h e nt h ec o n c e n t r a t i o nr a t i oo f n i - 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n 和n h 4 一n 等浓度比对浒苔吸收速率的影响3 9 v i l i i ：海海洋人学顾i j 学位论文 2 2n 0 3 - n 和n h 4 n 高浓度比对浒苔氮吸收速率的影响4 0 2 3n 0 3 n 和n 出n 低浓度比对浒苔氮吸收速率的影响4 0 2 4n 0 3 - - n 与n 出+ n 不同浓度比对浒苔吸收速率影响比较4 l 3 讨论：4 2 第三章绿潮藻对微藻的克生效应研究4 4 l 材料与方法4 4 1 1 藻种和培养条件4 4 1 2 球等边金藻生长曲线绘制4 4 1 3 实验设计4 5 1 3 1 绿潮藻新鲜组织对球等边金藻生长的影响4 5