淡水硅藻的光適應(yīng)策略研究.pdf

1、本文搜集已發(fā)表的河流與湖泊野外調(diào)查數(shù)據(jù)進行整理和分析，從水體光照強度和營養(yǎng)鹽（氮和磷）濃度兩個角度去探究硅藻在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的分布規(guī)律。并設(shè)計室內(nèi)實驗，進一步探究硅藻光適應(yīng)的機理，以及光照強度對營養(yǎng)鹽（磷和硅）吸收的影響，主要結(jié)果如下:
　　1.對我國河流野外調(diào)查數(shù)據(jù)（光照與硅藻密度）的分析結(jié)果顯示，硅藻具有良好的光適應(yīng)能力。長年在低光生態(tài)系統(tǒng)生存的硅藻在低光照強度下容易形成優(yōu)勢種群，長年在高光生態(tài)系統(tǒng)生存的硅藻在高光照強度下容易

2、形成優(yōu)勢種群。
　　2.對我國河流野外調(diào)查數(shù)據(jù)（營養(yǎng)鹽濃度與硅藻密度、硅藻種類數(shù)量）的分析結(jié)果顯示，營養(yǎng)鹽（氮和磷）濃度能影響硅藻種類數(shù)量百分比和硅藻密度百分比的分布。硅藻的種類數(shù)量百分比長江上游的各支流最高，到長江中下游逐漸下降，太湖河網(wǎng)和長江口等水系最低。我國河流不同營養(yǎng)鹽水平的水系之間也存在著明顯的差異。氮磷濃度相對較低的長江干流硅藻密度百分比最高(91％-100％)，其次是長江支流和松花江水系，污染嚴重的淮河和珠江水系硅藻

3、密度百分比最低，為25％-30％。
　　3.通過進行室內(nèi)光適應(yīng)實驗，驗證了硅藻的光適應(yīng)特性。高光適應(yīng)種(HLAdiatoms)表現(xiàn)出明顯的高光適應(yīng)特征。如:高光適應(yīng)種在高光條件下具有較高的生長活性、光合作用效率、過剩光耗散效率、飽和光照強度（Ik）、電子傳遞速率（rETRmax）和較低的光利用率（α）。當(dāng)這類高光適應(yīng)種受到低光脅迫時，硅藻細胞內(nèi)顯著上升的葉綠素(Chla)濃度和增大的葉綠體體積能增加硅藻細胞的光量子吸收率，并在低光

4、脅迫初期，其光曲線參數(shù)表現(xiàn)出與低光適應(yīng)種類似的特征(高α、低Ik和低rETRmax)。低光適應(yīng)種(LLA diatoms)表現(xiàn)出明顯的低光適應(yīng)特征。如:低光適應(yīng)種在低光條件下具有較高的生長活性、光合作用效率、較高的光利用率(α)和較低的耗散過剩光效率、飽和光照強度（Ik）、電子傳遞速率（rETRmax）。當(dāng)這類低光適應(yīng)種受到高光刺激時，硅藻細胞內(nèi)顯著上升的非光化學(xué)淬滅(NPQ)能幫助硅藻細胞耗散過剩的光能，并在高光刺激初期，其光曲線參數(shù)

5、表現(xiàn)出與高光適應(yīng)種類似的特征（低α、高Ik和高rETRmax）。Chla和NPQ調(diào)節(jié)可以推遲硅藻在光脅迫下生長速率和實際光合作用效率(△F/F'm)的下降。
　　4.營養(yǎng)鹽吸收動力學(xué)實驗結(jié)果顯示，硅藻對磷和硅的吸收會受到光照強度的影響。硅藻對磷的高親和力與硅藻的高生長、光合活性出現(xiàn)在相同的光照強度范圍內(nèi)。高光適應(yīng)種在高光照強度下具有較高的磷親和力、生長和光合活性。低光適應(yīng)種在低光照強度下具有較高的磷親和力、生長和光合活性。硅藻對硅

6、的吸收受到硅藻體積的影響，羽紋綱硅藻的Km(Si)值顯著高于中心綱硅藻。羽紋綱硅藻的硅吸收半飽和濃度(Km(Si))隨著光照強度的增加而上升，中心綱硅藻Km(Si)值隨著光照強度上升而降低。我們認為在對硅藻水華發(fā)生進程的預(yù)測和評估時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)厮蛏鷳B(tài)系統(tǒng)的光照條件、營養(yǎng)鹽條件以及硅藻種類自身特征。我們在對硅藻水華防治方法進行選擇時，應(yīng)在考慮這些主要相關(guān)的環(huán)境因子和硅藻本身特性的基礎(chǔ)上，篩選出適宜當(dāng)?shù)厮蛏鷳B(tài)環(huán)境的硅藻水華防治方法。