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近年来,由于人类干扰程度的增加以及全球变化的加剧,全球海草床出现大面积衰退。面对环境胁迫,海草将如何响应?本文选择海南新村湾海草床优势种泰来藻(Thalassia hemprichii)作为研究对象,采用野外调查结合室内模拟的方法,在研究泰来藻与光合作用密切相关的生态特征及其光合作用性能的基础上,探讨泰来藻光合作用对关键环境因子胁迫的(包括遮荫、海洋酸化、盐度改变及其空气暴露等)响应。主要结果如下:
(1)从2009年7月-2010年5月在海南省新村湾海草床,进行了为期一年的泰来藻生态特征季节性调查(3个断面共6个站位)。调查结果表明:水深对泰来藻叶长的影响很显著,低潮带的叶长比高潮带的大,而水深对叶宽、叶绿素、类胡萝卜素、淀粉、可溶糖和总碳的影响不显著;叶长和叶宽均呈现春季>冬季>夏季>秋季的趋势;叶绿素a/b比率、类胡萝卜素和叶绿素/类胡萝卜素比率、叶淀粉以及叶、茎和根总碳的的季节变化很显著;海草植株的非结构性碳水化合物含量呈现茎>根>叶的趋势。
(2)利用叶绿素荧光技术,探讨泰来藻的光合作用性能。结果表明:泰来藻的最大相对电子传递速率、最小饱和光强分别为84.5μmol electrons m-2s-1和219μmol photos m-2s-1,并从729μmol photos m-2s-1开始光抑制;泰来藻偏好CO2源并受无机碳限制;泰来藻通过质子泵和碳酸酐酶联合水解HCO3-形成CO2以利用。
(3)采用不同透光度的遮阳网,对泰来藻进行不同的遮荫处理,研究遮荫对泰来藻光合作用的影响。结果表明:遮荫降低泰来藻的叶片生长速率、可溶性糖和淀粉含量,光哀减可能是海草床哀退的主要原因之一。
(4)采用CO2加富自动调节装置,对泰来藻进行不同的酸化处理,研究海洋酸化对泰来藻光合作用的影响。结果表明:海水酸化显著提高泰来藻的光合作用和叶片生长速率,并促进非结构性碳水化合物的合成与储存,可能有利于泰来藻的生长,并有可能缓和光衰减对泰来藻的不利影响。
(5)泰来藻培养在2个pH梯度和3个盐度梯度,探讨盐度改变耦合海洋酸化对泰来藻光合作用的影响。结果表明:高盐度对泰来藻的不利影响比低盐度大,可溶糖是高盐度下泰来藻的重要渗透调节剂,而且海水酸化促进叶片可溶糖的积累来缓解高盐度的胁迫。
(6)利用叶绿素荧光技术,探讨干出对泰来藻光合作用的影响。结果表明:在空气暴露初期,泰来藻的光合作用有一定的促进,而且耐受强光能力增强,但是接近或者超过临界水分含量后,光合作用以及捕光能力却急剧的下降。