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2种大型经济海藻对海水中营养盐供应的生理响应

徐智广  
【摘要】: 大气CO_2浓度升高和近海海水的富营养化是目前海洋面临的两大生态环境问题。大型海藻对于大气CO_2浓度升高的响应方面已经有很多研究,关于氮、磷营养盐因子对大型海藻的生理生态影响方面的研究也引起了学者们广泛的兴趣。然而,在大气CO_2浓度升高的情况下,大型海藻如何响应环境氮、磷营养盐变化方面尚缺乏认识。本文在综述了有关大型海藻对大气CO_2浓度升高的响应及环境氮、磷营养盐对其生理生态影响的基础上,力图探讨CO_2和氮、磷相互作用对大型海藻坛紫菜和龙须菜生理生化的影响,以期为这两种海藻作为修复富营养化海水的推荐品种提供一定的理论基础。主要研究工作包括以下方面:1)环境因子对坛紫菜硝酸还原酶活性和龙须菜磷吸收特性的影响;2)CO_2和营养盐加富对龙须菜生长、光合作用、生化组分和营养盐吸收的影响。主要的研究结果如下: Ⅰ坛紫菜硝酸还原酶活性遵循一定的日变动周期规律,并受到自身生物钟的调节。另外,光照和硝氮加富能够使酶的活性升高,但由于细胞内营养库的存在,酶活性与体外硝酸盐浓度不成直接的正相关关系。当培养水体中存在氨氮时,酶活性降低,可见氨氮对于坛紫菜硝酸还原酶活性有抑制作用。 Ⅱ龙须菜对无机磷的吸收速率和培养水体中无机磷浓度之间的关系符合典型的酶促反应动力学曲线特征,并且吸收能力随温度和NO_3~-浓度的升高而增大,吸收效率在较低温度和接近自然海水的NO_3~-浓度条件下较高。光照强度对其吸收特性也会产生影响,低光强下(30μmol photos·m~(-2)·s~(-1))的吸收能力和吸收效率均高于黑暗和高光强条件(200μmol photos·m~(-2)·s~(-1))。可见,温度、光照及NO_3~-浓度等环境因子都会影响龙须菜对无机磷的吸收特性。 ⅢCO_2浓度增加或硝氮加富都会使藻体生长加快,但二者同时加富时对生长的促进作用并不加倍;高浓度CO_2处理的藻体,其色素和可溶性蛋白的含量低于低浓度CO_2处理,而硝酸还原酶活性却相对较高,在氮加富条件下高浓度CO_2处理也比低浓度CO_2处理营养盐的吸收速率明显提高;同时,氮加富处理的藻体,其色素和可溶性蛋白含量以及营养盐吸收速率都高于氮未加富的处理。 Ⅳ在自然空气的CO_2浓度下,培养水体中无机磷的加富对龙须菜的生长没有显著影响,但提高CO_2浓度时,无机磷加富抑制了藻体的生长。自然海水磷浓度下,CO_2的加富使龙须菜光合固碳的最大速率、对无机碳的亲和能力及对无机碳的利用效率均下降。而无机磷的加富却提高了这些参数。高CO_2浓度下培养的藻体,叶绿素a和藻蓝蛋白含量没有受到显著的影响,而藻红蛋白及可溶性蛋白和可溶性糖的含量均有所下降。另一方面,磷的加富却增加了龙须菜叶绿素a和藻蓝蛋白的含量。磷和CO_2浓度升高对于营养盐吸收速率也会产生影响。磷加富促进营养盐吸收,高浓度的CO_2能够促进磷的吸收,但在磷加富的情况下却降低了氮的吸收速率。 综合以上结果,光照、温度、CO_2和营养盐浓度等环境因子对坛紫菜和龙须菜的生理特性,尤其是营养盐吸收特性,都会产生影响,所以在把这两种海藻作为环境修复的品种进行研究和应用时,一定要考虑其生长的环境因素。


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