凋亡期大型底栖海藻的组分变化及其对水质的影响

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SLANGELA
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大型底栖海藻及其碎屑会发生分解会有很多营养物质释放出来,主要呈现出三种不同的状态,即胶体态、溶解态和颗粒态,它们又会再次进入到自身生态系统或周边生态系统所在的物质循环圈内;其他部分会被带入到沉积下来的物质中,被封存起来,或者被慢慢腐解掉,形成一个富含磷、氮、碳的物质库。控制海藻分解速率最关键的一项因素是温度,主要通过对微生物酶活性与数量具体进行。光照是植物光合作用的能量来源,光照强度对海洋的初级生产力具有直接的影响,并进一步对海藻的行为、体色以及分布等构成间接或者直接的影响。低氧环境中,会对微生物活动产生抑制作用,于是会对海藻残体分解起到一定的减缓作用。由于底泥中富含营养物质,大量的生物活性酶与微生物的存在,使得海藻容易被分解,所以,底泥通过微生物分解藻类残体影响海洋生态系统中营养盐的分布及转化。所以海洋自然生态系统里大规模海藻凋亡的分析研究,对整个近海的能量流动有着重要意义。选取枸杞岛海藻场四种常见大型海藻:铜藻、鼠尾藻、石莼、舌状蜈蚣藻为研究对象,采用尼龙网袋法在室内模拟大型底栖海藻凋亡分解的过程,对凋落物的干物质剩余率、营养元素(碳、氮、磷)含量、组成成分(半纤维素、纤维素、木质素)、藻体表面微生物群落结构、实验水体水质指标等进行分析比较,探索大型海藻凋亡的分解速率与组分含量的相关性,对比不同海藻凋落物的分解过程,探索环境因子对大型底栖海藻凋亡的影响、大型底栖海藻凋亡过程中对水质的影响和释放氮、磷、硅溶解性无机盐累积贡献量。结果表明:1.随着分解时间的增加,大型海藻凋落物的质量逐渐减少,表现为前期快、后期慢的变化特征。在同等环境条件下,分解速率铜藻>鼠尾藻>石莼。大型海藻凋落物分解后C含量均高于初始值;N含量结束时凋落物高于初始含量;P含量在实验结束时低于初始含量;纤维素含量同一分解时期内铜藻>舌状蜈蚣藻>石莼>鼠尾藻;同一分解时期内半纤维素含量石莼>铜藻>鼠尾藻>舌状蜈蚣藻;同一分解时期内木质素含量始终有铜藻>鼠尾藻>石莼>舌状蜈蚣藻。2.大型海藻凋亡大致分为初期低分子物质渗出的快速分解期和后期结构性物质分解的缓慢分解期。鼠尾藻凋亡分解速率同自身内部纤维素含量间呈现出的负相关关系非常明显,且铜藻凋亡的分解速率呈现出相似的特性。舌状蜈蚣藻凋亡的分解速率同自身的半纤维素/P含量间呈现出的负相关关系非常显著,而同木质素/P之间呈现的正相关较为显著。四种大型海藻中铜藻、鼠尾藻、石莼的干物质残留率与木质素存在极显著负相关,鼠尾藻和铜藻的干物质残留率与N含量存在极显著负相关,四种海藻与半纤维素/木质素均存在极显著相关性。3.溶解氧在分解过程中对鼠尾藻C含量变化的影响不显著,高氧组N含量上升速度明显快于低氧组,磷含量差距不大。底泥对鼠尾藻的C含量的影响显著,对N、P影响不显著。不同光照温度条件下在0-8天海藻碎屑重量大量损失超过50%,随光照强度升高剩余物质干重和分解速率变化减小,温度和光照强度对鼠尾藻凋亡期分解速率影响显著。4.相同温度条件下,光照会抑制正磷酸盐释放,当光照条件一致时,温度并不会显著影响到对P、N营养元素的释放或者吸收。正磷酸盐在整个培养期间呈较稳定的较大释放状态,并且在各个温度条件下释放状态趋于一致。在光照与温度强度不同时,均会促进海藻碎屑对正磷酸盐的分解与释放。5.大型底栖海藻在凋亡的过程中会降低水体中的氧溶解度,且在初期会有大量的有机酸释放出来,进而降低水体的p H值。在分解实验初期阶段,四类大型海藻凋落物通过分解释放出较少的硝态氮与亚硝态氮。在不断分解的过程中,水中活性磷酸盐整体呈上升趋势,马尾藻属的铜藻和鼠尾藻释放磷酸盐的量明显高于其他藻种。大型底栖海藻凋亡过程中整体溶解性无机磷的释放量舌状蜈蚣藻>鼠尾藻>铜藻>石莼,溶解性无机氮的释放量舌状蜈蚣藻>石莼>铜藻>鼠尾藻。6.根据调查得到枸杞岛海域海藻场铜藻为优势藻种占比为53.6%,鼠尾藻占2.61%,石莼8.33%,舌状蜈蚣藻2.24%,海域的海藻生物量为2925.91 g/m~2,海藻场覆盖面积约22.33公顷。初步估算得,枸杞岛海藻场优势种铜藻凋亡过程中碎屑累计释放溶解无机氮3847.01~38959.72g,活性磷酸盐22872.22~50011.13g,活性硅酸盐13079.83~81276.83g;鼠尾藻凋亡过程中碎屑累计释放溶解无机氮214.57~1079.68g,活性磷酸盐1188.67~3194.77g,活性硅酸盐1106.93~5282.61g。对大型底栖海藻凋亡期释放氮、磷、硅溶解性无机盐累积贡献量和岛礁海域大型海藻场生态系统的物质循环和能量流动的研究具有重要意义。
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