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《中国科学院研究生院(地球化学研究所)》 2005年
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高原湖泊微藻和微量金属元素的相互作用过程及实验模拟研究

王宝利  
【摘要】:微量金属元素的微藻生物地球化学主要通过研究微藻与微量金属元素的各种相互作用,在时空上了解微藻在微量金属元素的分布、迁移和富集等过程中所起的作用,以及由此引起的微藻本身的成分、结构、形态和功能在不同地球化学环境中的变异等。地球化学环境变化及由此产生的生态环境效应是目前研究的科学热点之一。工业革命以来,人为活动强烈地改变了地球表层的局部乃至全球的微量金属元素含量,对生物的正常生长乃至人类的健康构成了潜在的威胁。作为初级生产力,浮游藻类在水生生态系统中占有重要地位;它通过生物积累、光合作用及生物矿化,驱动着C、N、Si、P、O、S、Fe等元素在水体内部的生物地球化学循环;微藻对环境变化敏感,能够很好的响应微量金属元素生物地球化学行为的变化。目前有关湖泊微量金属元素地球化学及浮游植物生态学的研究较多,但浮游植物和微量金属元素相互作用规律的系统研究较少,对湖泊微量金属元素复杂的生物地球化学行为的解释仍缺乏实验依据。 本论文研究了高原湖泊阿哈湖、百花湖和红枫湖的微量金属元素和微藻的时空分布特征,探讨了两者之间的相互关系;研究了小球藻和衣藻对微量金属元素的生物吸收和生物吸附特征;研究了微量金属元素对微藻生理生化因子(生长速度和碳酸酐酶胞外酶)的影响;分析了微藻和微量金属元素的相互作用规律,为湖泊微量金属元素生物地球化学行为的解释提供科学依据。通过上述研究,获得了以下几点认识: 1.阿哈湖、百花湖和红枫湖的微藻生物量在2002年出现了两个高峰,一个在春季,一个在秋季;这是水温、光照、营养源和捕食等多种因素综合作用的结果。百花湖和红枫湖的微藻以蓝藻和绿藻为主;阿哈湖的微藻春季以蓝藻和绿藻为主,秋季以硅藻为主。阿哈湖和红枫湖的叶绿素a含量在垂直方向随深度增加呈下降趋势,表层浮游藻类较多。 2.阿哈湖、百花湖和红枫湖2002年过滤水中微量金属Co、Ni、Cu、Zn、Mo含量的月变化各不相同;其变化是微藻和降水等多种因素综合作用的结果。降水(酸雨)腐蚀湖泊流域的碳酸盐岩,其中的微量金属元素被溶解,随河流输入湖泊,影响了微量金属元素在湖水中的含量(如三个湖中的Cu,阿哈湖中的Mo)。百花湖和红枫湖的蓝藻和绿藻的生物量变化与微量金属元素Co、Cu、Zn、Mo的含量变化正相关,可能是因为这些微量金属元素在某些程度上限制了蓝藻和绿藻的生长;阿哈湖的硅藻的生物量变化与微量金属元素的含量变化负相关,
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