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[硕士论文] 褚方萌
生物工程 大连理工大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 蓝天一
动物遗传育种与繁殖 上海海洋大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 卫侃韵
水产养殖 上海海洋大学 2018(学位年度)
[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。
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