东海原甲藻和中肋骨条藻适宜生长条件及叶绿素荧光特性对比研究

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在水生生态系统中,浮游植物因作为初级生产者而具有特殊的生态位,藻华是在短期内浮游植物聚集性增殖爆发的现象,又分为水华和赤潮,分别在淡水和海水中出现。近年来,在我国东部沿海地区,尤其在江浙沿海海域,常年大面积爆发的主要赤潮种为东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum)。光合作用是浮游植物最基本、最重要的生理特性,浮游植物通过光合作用进行体内能量的转化,植物的光系统Ⅱ(PSⅡ)受到环境因子的影响,从而引起荧光参数的变化。两种重要的赤潮生物探究,对进一步研究海洋赤潮爆发机制具有一定意义。本文为了解温度、光照、磷酸盐、初始生物量四个因子共同作用对东海原甲藻和中肋骨条藻适宜生长条件及叶绿素荧光特性的影响,温度、光照、磷酸盐、初始生物量四个因素分别设置四个水平,温度为17、20、23、26℃;光照为40、80、120、160μmolphotons/(m2 s);磷酸盐为 0.1、1.0、5.0、10.0μmol/L;初始生物量为1×104、3×104、5×104、7×104cells/ml,进行室内培养实验,以L16(45)正交实验表安排,实验结果如下:1.通过方差分析可知,磷酸盐对东海原甲藻和中肋骨条藻培养期间叶绿素a所能达到的峰值和细胞丰度峰值造成极其显著的影响(P<0.01)。2.东海原甲藻在 17℃、23-26℃、40-160μmol photons/(m2 s)、5.0-10.0μmol/L、3×104-7×104cells/ml的培养条件下叶绿素a浓度较高,藻类保持快速增殖,在16次培养实验中,最适宜生长条件为 17℃、120μmol photons/(m2 s)、10.0μmol/L、7×104cells/ml。在 1.0μmol/L 磷酸盐浓度下,温度(26℃)、光照(160μmolphotons/(m2 s))、初始生物量(7×104cells/ml)为最大水平组合,磷酸盐的消耗不能满足藻细胞的生长,叶绿素a从培养周期第0天持续下降,第8天降至0μg/L,藻细胞全部死亡。东海原甲藻叶绿素a与细胞丰度未降低至0,磷酸盐的添加阻止叶绿素a下降和藻细胞衰亡,细胞增殖变化相对叶绿素a浓度滞后。3.中肋骨条藻在5.0μmol/L、10.0μmol/L两组高磷酸盐浓度组,叶绿素a浓度在培养初期快速增长,大多实验组于第6天达到峰值。在16次培养实验中,最适宜生长条件为 23℃、80μmolphotons/(m2s)、10.0μmol/L、5×104cells/ml。在 23℃、80-120μmolphotons/(m2s)、5.0-10.0μmol/L、5×104-7×104cells/ml 条件下细胞增殖分裂快。在 0.1μmol/L、1.0μmol/L 浓度时,23-26℃,120-160/(m2 s)光强组合,藻细胞代谢加快而增加对磷酸盐需求,磷酸盐不足导致叶绿素a浓度持续下降。中肋骨条藻在不同磷酸盐浓度下叶绿素a与细胞丰度二者对磷酸盐的响应不一样,在0.1μmol/L、1.0μmol/L两组较低磷酸盐浓度,未改变叶绿素a浓度和藻细胞持续下降,高磷酸盐组生长最快。4.东海原甲藻和中肋骨条藻在5.0μmol/L和10.0μmol/L两组磷酸盐浓度下,荧光参数值明显高于0.1μmol/L和1.0μmol/L两组,且荧光参数在磷酸盐浓度高的两组波动较大,说明高磷酸盐环境的适应能力更强。东海原甲藻Fv/Fm大致以0.5为基准线上下波动,低于0.3时藻类的生长受到严重抑制,此时磷酸盐的添加不能阻止藻细胞持续衰亡;α小于值0.15且呈持续下降趋势,藻类的光能利用率不足以维持藻类生长。东海原甲藻光电子转化速率rETRmax与光强的耐受力IK呈线性正相关关系,光照对东海原甲藻Fv/Fm、α产生显著影响(P<0.05),影响光合活性和光合速率。中肋骨条藻rETRmax与IK不具有线性关系,磷酸盐对荧光参数Fv/Fm造成极其显著影响(P<0.01)。考虑实际海域赤潮情况,结合叶绿素a浓度、藻细胞丰度及光合作用分析,中肋骨条藻逐渐消亡,东海原甲藻交替成为优势种,表明在23℃、120μmol photons/(m2 s)、1.0μmol/L、1×104cells/ml 条件下会出现中肋骨条藻和东海原甲藻的赤潮演替。
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