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黄东海底栖纤毛虫多样性及微型底栖生物群落结构特点

作　者: 代仁海
导　师: 徐奎栋
学　校: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
专　业: 海洋生物学
关键词: 黄海东海微型底栖生物纤毛虫多样性群落结构分类学系统发育
分类号: Q958.8
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 145次
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内容摘要

海洋微型底栖生物主要包括细菌、蓝细菌、硅藻、鞭毛虫、阿米巴变形虫以及纤毛虫。其功能包括分解有机碎屑、进行初级生产、在营养级间传递物质和能量等，是底栖微食物网的重要组成部分，在底栖生态系统中发挥着重要的作用。获得微型底栖生物丰度、生物量、种类构成和群落结构特点的基础信息，并分析以上参数与环境因子及其它生物之间的相互关系，是理解、认识并评价微型底栖生物生态功能的前提条件。底栖纤毛虫是微型底栖生物的重要类群，已有研究显示底栖纤毛虫数量大、多样性高、功能复杂，其在调控细菌及藻类初级生产中扮演重要角色。由于底栖环境的特殊性以及受于方法学的限制，涉及微型底栖生物生态学的工作一直较少，致使这一领域远落后于微小型浮游生物的生态学研究。有关底栖纤毛虫的生态学研究也主要集中于河口、潮间带及近岸浅水区域，对陆架海少有涉及。本论文基于2009年春季末期及秋季末期两个航次所获得的大量黄海及东海微型底栖生物样品，进行了底栖纤毛虫多样性及微型底栖生物群落结构特点的研究，探索利用流式细胞仪技术进行了海洋底栖细菌的计数，结合底层水温度、盐度、水深、沉积物有机质含量、叶绿素a、脱镁叶绿素a及中值粒径等理化因子，探讨了环境对黄海及长江口及东海微型底栖生物的群落结构及分布的影响。对2009年春季长江口及东海38个站位底栖细菌的流式细胞仪计数分析结果显示：长江口及东海底栖异养细菌的丰度在表层0–2cm沉积物中平均为0.95±0.5510⁸cells cm^–3，次表层2–5cm平均为0.90±0.5010⁸cells cm^–3；表层0–2cm的生物量平均为4.19±2.43μg C cm–3，次表层2–5cm的生物量平均为3.98±2.21μg C cm^–3。统计分析显示研究海域底栖异养细菌丰度及生物量在表层0–5cm内没有明显的垂直差异。与环境因子的相关分析表明底栖异养细菌丰度及生物量与沉积物中叶绿素a含量呈极显著正相关，与其它环境因子没有明显相关关系。揭示细菌可能对沉降的植物碎屑能够进行快速的反应，并将其作为最基本的碳源和能量来源。本研究底栖细菌丰度计数结果略低于其它海域采用荧光显微镜计数方法所获得的数据(10⁸–10⁹cells cm^–3)。提示应用流式细胞仪进行底栖细菌计数的方法还需进一步完善。对黄海春季航次28个站位、秋季航次33个站位，东海春季航次39个站位、秋季航次19个站位的微型底栖生物群落结构特点进行了研究。在两个海域春秋两个航次底栖细菌的平均丰度范围为9.110⁷–8.110⁸cells cm^–3，生物量为4–35μg C cm^–3；蓝细菌为1.910²–2.710⁶cells cm^–3，生物量为1–28μg C cm^–3；自养鞭毛虫为7.110⁵–1.410⁷cells cm^–3，生物量为4–318μg C cm^–3；异养鞭毛虫为4.710⁵–1.510⁶cells cm^–3，生物量为4–35μg C cm^–3；硅藻为0.910²–1.5103cells cm^–3，生物量为0.02–0.37μg Ccm^–3。结果显示总体上黄海底栖异养细菌、自养及异养鞭毛虫丰度要高于长江口及其邻近海域；蓝细菌数量在海域间对比不明显，但在东海秋季数量较高；由于所研究东海海域底层水温明显高于黄海，硅藻的平均丰度在长江口及其邻近海域明显高于黄海。此外底栖细菌、蓝细菌在垂直分布不存在明显的分层，而硅藻、鞭毛虫及纤毛虫在沉积物表层含量较高。由于黄东海底层环境因子相对潮间带等较为稳定，理化因子变化不明显因此单一因子对微型底栖生物影响较小，在不同季节不同海域也不尽相同。对2009年春季黄海11个站位、长江口及东海39个站位，以及秋季黄海12站位、长江口及东海18个站位的底栖纤毛虫研究共鉴定底栖纤毛虫329种/类。黄海春季航次所记录的底栖纤毛虫丰度最高，在0–8cm沉积物中平均丰度达到28±28cells cm^–3，生物量达到0.08±0.09μg C cm^–3；黄海秋季航次纤毛虫平均丰度为9±6cells cm^–3，生物量0.02±0.01μg C cm^–3；长江口及东海春季航次纤毛虫平均丰度为9±5cells cm^–3，生物量为0.01±0.01μg Ccm^–3；长江口及东海秋季航次纤毛虫平均丰度为13±8cells cm^–3，生物量为0.01±0.01μg C cm^–3。在类群构成上，前口纲（Prostomatea）纤毛虫占绝对优势：在黄海海域春季平均丰度占总量58.5%，秋季占72.7%，平均生物量在两季节均超过总量的70%；在长江口及东海前口纲纤毛虫所占比例有所下降，春季平均丰度占总量41.7%，秋季占52.6%，平均生物量春季占总量42.9%，秋季占53.6%。在垂直分布上，表层0–2cm纤毛虫平均丰度及生物量均超过总量的60%：黄海表层纤毛虫丰度占总丰度比例两季节平均值为66.5%，生物量则为74.5%；长江口这一比例分别为62.1%和63.8%。在纤毛虫食性构成上，藻食性和菌食性纤毛虫在丰度上占优势，两类群之和平均超过总丰度70%，而在生物量上则以肉食性和藻食性纤毛虫占优势，两类群之和同样平均超过总量的70%。对纤毛虫的摄食估算表明，底栖纤毛虫的摄食对底栖细菌影响甚微，但可能在控制底栖硅藻数量上有重要作用。Jaccard相似性分析表明相同海域在不同季节间、不同海域在相同季节间以及不同海域不同季节间的物种构成相似性均较低，即纤毛虫物种构成差别较为明显。底栖纤毛虫群落结构参数与环境因子的相关分析表明，对底栖纤毛虫产生影响的环境因子随研究海域和季节的不同有所变化，未见单一环境因子起决定性作用。BIOENV分析则显示底层水温度、盐度及沉积物粒度通常会构成解释底栖纤毛虫群落结构特点的最佳组合。此外，本研究发现在黄海海域春季底层水温相对秋季略低，但却支持了明显更高的底栖纤毛虫丰度及生物量，这可能与春季明显更高的表层水温支持更高的浮游生产力有关。提示我们在研究微型底栖生物时应同时注重浮游系统对底栖环境的影响，并考虑浮游与底栖系统的耦合。分类学部分描述了泡毛虫Tunicothrix两个底栖新种即T. brachysticha和T. multinucleata,同时基于形态学及分子信息学对泡毛虫属的系统地位归属进行了探讨，确立了拟双棘虫科Parabirojimidae一新科。此外，本文对采自咸水环境的伍氏游仆虫Euplotes woodruffi进行了形态学、分子系统学及生态学的研究，结果建议将拟伍氏游仆虫E. parawoodruffi处理为伍氏游仆虫的晚出同物异名。这一长期以来一直应用于原生动物多个领域研究的重要种类可以忍受大幅度的盐度波动，能够适应淡水和咸水环境。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-8
Abstract  8-14
1 绪论  14-26
  1.1 微型底栖生物的定义  14
  1.2 微型底栖生物在生态系统中的作用  14-17
  1.3 微型底栖生物生态学研究概况  17-22
    1.3.1 国外研究概况  18-20
    1.3.2 国内研究概况  20-22
  1.4 底栖纤毛虫分类学研究  22
  1.5 本论文研究海域概况  22-24
  1.6 本研究的目的和意义  24-26
2 材料与方法  26-38
  2.1 样品采集  26-28
  2.2 荧光显微镜计数底栖细菌、鞭毛虫及硅藻  28-30
  2.3 流式细胞仪计数底栖细菌  30-32
  2.4 Ludox-QPS 方法计数底栖纤毛虫、鞭毛虫和硅藻  32-33
  2.5 纤毛虫分类研究中用到的观察与染色方法  33-34
  2.6 生物体积与生物量计算  34
  2.7 纤毛虫的摄食类型  34-35
  2.8 环境因子的测定  35-36
  2.9 数据分析  36-38
3 流式细胞仪计数长江口及东海底栖细菌  38-50
  3.1 引言  38-39
  3.2 长江口及东海环境特征  39-40
  3.3 底栖细菌的数量与分布特点  40-44
  3.4 底栖细菌分布与环境因子的关系  44-45
  3.5 讨论  45-47
    3.5.1 长江口及东海底栖细菌的数量  45-46
    3.5.2 流式细胞仪分析底栖细菌的优缺点与可行性  46-47
  3.6 小结  47-50
4 黄东海微型底栖生物群落结构特点  50-102
  4.1 引言  50-51
  4.2 黄海春季微型底栖生物  51-63
    4.2.1 环境因子  51-55
    4.2.2 微型底栖生物的类群组成及分布  55-62
    4.2.3 微型底栖生物与环境因子的相关分析  62-63
  4.3 黄海秋季微型底栖生物  63-77
    4.3.1 环境因子  63-67
    4.3.2 微型底栖生物的类群组成及分布  67-76
    4.3.3 微型底栖生物各类群丰度与环境因子的相关分析  76-77
  4.4 长江口及东海春季微型底栖生物  77-86
    4.4.1 环境因子  77-79
    4.4.2 微型底栖生物的类群组成及分布  79-85
    4.4.3 微型底栖生物各类群丰度与环境因子的相关分析  85-86
  4.5 长江口及东海秋季微型底栖生物  86-96
    4.5.1 环境因子  86-89
    4.5.2 微型底栖生物的类群组成及分布  89-95
    4.5.3 微型底栖生物各类群丰度与环境因子的相关分析  95-96
  4.6 讨论  96-100
    4.6.1 黄东海微型底栖生物在海域和季节间比较  96-99
    4.6.2 微型底栖生物各类群的相对重要性  99
    4.6.3 环境因子对微型底栖生物分布的影响  99-100
  4.7 小结  100-102
5 黄东海底栖纤毛虫的多样性及生态特点  102-152
  5.1 引言  102-104
  5.2 研究材料与方法  104-105
  5.3 结果  105-142
    5.3.1 环境因子  105-106
    5.3.2 春季黄海底栖纤毛虫  106-114
    5.3.3 秋季黄海底栖纤毛虫  114-121
    5.3.4 春季长江口及东海底栖纤毛虫  121-133
    5.3.5 秋季长江口及东海底栖纤毛虫  133-141
    5.3.6 不同海域及季节间纤毛虫构成的相似性  141-142
  5.4 讨论  142-149
    5.4.1 底栖纤毛虫的丰度与生物量  142-144
    5.4.2 黄海与东海底栖纤毛虫的比较及季节变化  144-146
    5.4.3 底栖纤毛虫的食性及其摄食作用  146-147
    5.4.4 底栖纤毛虫研究的方法学  147-148
    5.4.5 研究中的问题  148-149
  5.5 小结  149-152
6 拟双棘虫科的确立与伍氏游仆虫的再研究  152-174
  6.1 引言  152
  6.2 短毛泡毛虫与多核泡毛虫的分类学以及拟双棘虫科的确立  152-163
    6.2.1 短毛泡毛虫 Tunicothrix brachysticha Dai & Xu, 2011  153-155
    6.2.2 多核泡毛虫 Tunicothrix multinucleata Dai & Xu, 2011  155-157
    6.2.3 泡毛虫属种间关系、系统地位及拟双棘虫科的确立  157-163
  6.3 淡水及咸水伍氏游仆虫再研究  163-174
    6.3.1 伍氏游仆虫莆田种群的形态学  163-167
    6.3.2 伍氏游仆虫种群间系统关系分析  167-169
    6.3.3 伍氏游仆虫的分布与盐度耐受能力  169-171
    6.3.4 讨论  171-174
参考文献  174-184
纤毛虫种名录 Ciliate species list  184-186
底栖纤毛虫图版  186-195
底栖鞭毛虫及硅藻图版  195-196
微型底栖生物荧光显微照片图版  196-197
个人简历  197
在读期间发表的文章  197

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