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环境中不同氮磷营养盐浓度及氮源形态对米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）生长的影响研究

作　者: 赵晓玮
导　师: 王悠
学　校: 中国海洋大学
专　业: 生态学
关键词: 氮磷营养盐浓度和形态生长营养盐吸收米氏凯伦藻
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水体中过量氮、磷营养盐积累所造成的水体富营养化是全球面临的重要环境问题,由此引发的赤潮不仅能够破坏水域的生态平衡,还可使原有生态系统发生结构改变和功能退化,对海洋生态环境危害极大。氮、磷营养盐是海洋浮游生物重要的环境调控因素,其浓度和形态的变化直接影响了浮游植物种群和群落结构的动态变化。赤潮微藻生长动力学的研究是国内外学者研究的热点,而关于环境营养盐结构和形态变化对赤潮微藻种群生长的影响及其在赤潮生消过程中的作用研究时目前赤潮生物学研究的重点之一。本文因此以我国东海大规模赤潮的原因种之一的米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)为实验对象,在实验生态条件下研究环境中不同氮、磷营养盐浓度和不同的氮营养盐形态对其种群增长、营养盐吸收特征和生理生化特征的影响,并对氮营养盐限制的超补偿作用进行了初步研究,结果发现：(一)不同氮、磷营养盐浓度对米氏凯伦藻种群增长以及营养盐吸收特征的影响(1)不同氮磷营养盐浓度条件下米氏凯伦藻的生长状况不同,培养于f/2营养盐中的对照组中微藻细胞的环境负载能力(carrying capacity, K)最大,之后依次为磷限制(phosphorous limitation)、氮限制(nitrogen limitation)、磷缺乏(phosphorous depletion)和氮缺乏(nitrogen depletion);微藻的最大种群增长率(r)则呈现对照组<磷限制<氮限制<磷缺乏<氮缺乏的变化趋势；5个处理组中微藻进入指数生长期的时间大致相同,但到达拐点(Tp)的时间和进入静止期的时间则表现为对照组>磷限制>氮限制>磷缺乏>氮缺乏的趋势。与磷盐的作用相比,氮盐对目标生物种群增长的影响较大,营养盐缺乏的作用较限制条件下更显著；(2)在氮营养盐缺乏的不良环境中,米氏凯伦藻可以形成暂时性孢囊temparaty cyst)以抵御营养限制的影响；(3)用Monod方程对米氏凯伦藻的营养吸收过程进行较好的拟合(P<0.05)：米氏凯伦藻对硝酸盐吸收的半饱和常数(Ks)相对较大,而对磷酸盐吸收的半饱和常数(Ks)相对较小,因此可以认为在米氏凯伦藻的生长过程中需要较高的氮营养条件,而对磷营养盐的需求相对较低；同期对硝酸还原酶(Nitrogen reductase, NR)和碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, AP)活性检测表明,NR活性随外源硝酸盐浓度的增加而提高,同时也会受到环境中磷酸盐浓度的影响,而AP的活性随环境中正磷酸盐的浓度的增加而降低。实验结果表明,米氏凯伦藻在硝酸盐充足的条件下生长良好,限制条件下对其生长影响较大。(二)硝酸盐限制条件下米氏凯伦藻的补偿生长效应研究(1)在硝酸盐限制条件下,与对照组相比米氏凯伦藻的种群增长以及叶绿素a和蛋白质含量受到不同程度的抑制：随着起始硝酸盐浓度的降低,微藻的环境负载能力、细胞中叶绿素a和蛋白质的含量均随之减小,呈现出的相关性变化；(2)在解除硝酸盐限制的恢复培养阶段,米氏凯伦藻的生长状况得到了不同程度的恢复,各处理组的细胞密度均有所增加,至实验结束时各处理组中微藻的细胞密度大致相同,即在该阶段出现等补偿生长的现象；实验组中叶绿素a和蛋白质的含量均较限制阶段有很大程度的增加。(三)不同氮营养盐形态对米氏凯伦藻种群增长和细胞内脂肪酸组成的影响(1)米氏凯伦藻可以在以无机的硝酸盐(NO3-)、亚硝酸盐(NO2-)、铵盐(NH4+)和有机的尿素为氮源的条件下生长,但不同形态氮源条件下微藻的生长状态和最大细胞密度有所不同,在NH4+-N条件下生长最好,由高到低的次序为：NH4+-N、NO3--N和NO2--N次之,在以尿素为氮源的一组中生长最差。(2)利用GC-MS对4个处理组中米氏凯伦藻细胞内容物组分进行检测,发现细胞中脂肪酸的含量占所检测到的所有化合物中的大部分(40.61%-84.31%),而长链烷烃和烯烃(13.65%-38.72%)、其它有机化合物(1.31%-16.61%)以及固醇和酮类化合物(0.66%-4.06%)所占比例相对较少,脂肪酸的种类和含量均呈现NH4+-N组<NO3--N组<NO2--N组<尿素组的变化规律。在以尿素为氮源的条件下,米氏凯伦藻能产生较高含量的长链不饱和脂肪酸(OPA和DHA)。

环境中不同氮磷营养盐浓度及氮源形态对米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）生长的影响研究

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