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不同生长条件对乌江适生藻类生长、光合作用和叶绿素荧光特性的影响

张曼  
【摘要】: 乌江自上世纪80年代以来,乌江流域水体频频暴发藻类“水华”,尤其是在春秋季。三峡水库蓄水后,回水可至武隆上游的江口,则武隆至涪陵段的水流速度会大大减缓。而蓄水后入库支流和库湾区域的水体各方面性质发生了巨大变化,这主要表现在(1)受干流的顶托作用,库区回水可至乌江武隆,这会极大地影响武隆至涪陵的水流速度;(2)由于水力条件的改变,水体中颗粒物沉降,在坝前及回水区透明度将显著提高,随之提高水生生态系统的水下光照环境。这些因素都加大了乌江下游“水华”发生的可能性。此外,适宜的水温也可能成为“水华”暴发的诱导因素。蓄水后生境的改变,水体自净能力的降低可能导致水体发生更为严重的“水华”现象,这势必对三峡库区的生态环境产生重大影响。为深入了解及预测三峡库区成库后乌江及其库区重要干流和支流的水质变化,围绕变动的生态因子研究其对藻类生长、光合、荧光特性的影响,以期预测三峡库区成库后水体微藻生长对环境变化的响应,为乌江水体及三峡库区各级干流和支流水体发生“水华”现象进行监测、解释和预测提供理论依据。 本论文以小球藻(Chlorella ellipsoidea)、菱形藻(Nitzschia sp.)、水生集胞藻(Synechocystis aquetilis Sauv.)以及自乌江采集的自然藻为实验材料,模拟乌江水体环境条件,在实验室内进行培养,研究不同光照、温度和水流速度对其生长、光合及叶绿素荧光参数的影响,得到如下结论: (1)以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为实验材料,研究了温度变化对不同光照水平下蛋白核小球藻的光能利用和生长的影响,以明确光照强度对微藻的光能利用和生长的影响是否因温度不同而发生变化。结果表明,温度升高增大了高光照水平下蛋白核小球藻对光能的热耗散,使光照增强对小球藻生长的促进作用减弱。由于温度升高对小球藻光能利用和生长的阻抑作用,小球藻生长的适宜光照水平因温度升高而降低。 尽管单就光照水平或单就温度而言,它们都在微藻生长的适宜范围之内,单独光照水平上升或单独温度升高均会有利于小球藻的生长。但是,如果光照和温度两因子共同作用于微藻,两因子的水平均在发生变化的情况下,则由于温度和光照的相互作用,会导致原来适宜微藻生长的光照水平当温度升高后变为不适宜微藻生长的光照水平。因此,当对自然环境中藻类的生长进行分析和预测时,不仅仅需要考虑光照或温度单因素情况下当该因素水平变化时微藻生长的变化情况,同时一定要注意考虑这些环境因素共同作用时是否存在相互影响而改变微藻原有的最适生长条件,这样才能保证对藻类生长的分析和预测更为合理和准确。 (2)研究了温度变化对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、菱形藻(Nitzschia sp.)和水生集胞藻(Synechocystis aquetilis Sauv.)的总光合速率(Gross P)与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明Gross P/ETR随温度的升高而显著降低。这说明了当温度发生变化,Gross P与ETR之间并不呈线性关系,这表明ETR并不能作为实际光合生产的评价指标。 (3)在实验室可控条件下模拟不同季节的温度、光照条件,对乌江藻类的生长和不同藻类的竞争进行研究,同时,对比流动和静止水体对藻类生长的影响。所采集的藻类在实验室经过一定时间培养后,流动培养条件下微藻Chl-a的浓度均高于静止水体培养的微藻,说明流动水体条件下微藻群体生长更快。在模拟夏季培养条件下,静止培养的蓝藻比例显著高于流动培养水体中的蓝藻比例:在模拟春、秋季培养条件下,静止培养的绿藻比例显著高于流动培养水体中的绿藻比例。流动水体培养条件下,硅藻含量比例在春秋、夏季均极显著高于静止水体中的硅藻含量比例。推测硅藻在流动水体中的竞争更占优势,而蓝藻和绿藻在静水水体中的竞争更占优势。在所有的季节中,冬季时硅藻含量所占比例最大,这表明冬季时硅藻的生长更具优势,这暗示着经历一个冬季生长后,江河中硅藻所占总藻量的比例将会有所升高。


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