光照強(qiáng)度和細(xì)胞大小對(duì)硅藻的光能利用效率、生長(zhǎng)以及化學(xué)計(jì)量比的影響.pdf

1、從最小的細(xì)胞直徑小于2μm的微微型浮游植物（picoplankton）到細(xì)胞直徑大于2000μm的大型浮游植物，海洋中浮游植物的體積大小跨越9個(gè)數(shù)量級(jí)。目前有兩個(gè)理論試圖解釋制約不同物種個(gè)體生長(zhǎng)的統(tǒng)一規(guī)律，一是生態(tài)學(xué)代謝理論（MTE），探討個(gè)體代謝和個(gè)體大小之間的關(guān)系；二是生長(zhǎng)速率假說(shuō)（GRH），探討個(gè)體生長(zhǎng)速率和個(gè)體營(yíng)養(yǎng)元素比例之間的關(guān)系。
　　本研究通過(guò)對(duì)細(xì)胞體積從50μm3到100000μm3跨越4個(gè)數(shù)量級(jí)的5種海洋硅藻分別

2、在光照強(qiáng)度為8，19，45，60，100，150，200μmol photons m-2?s-1的7個(gè)光照梯度，光周期為12L:12D，溫度為20±1℃的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。通過(guò)對(duì)5種硅藻的細(xì)胞體積、生長(zhǎng)速率、光能利用效率、胞內(nèi)元素組成以及葉綠素含量等的測(cè)定，來(lái)探究細(xì)胞體積和生長(zhǎng)速率的關(guān)系以及生長(zhǎng)速率假說(shuō)（GRH）和生態(tài)學(xué)代謝理論（MTE）的關(guān)系。獲得的主要結(jié)果與結(jié)論如下：
　　（1）硅藻細(xì)胞體積與生長(zhǎng)速率的呈負(fù)相關(guān)相關(guān)性（斜率為-0

3、.090，R2=0.762）與多數(shù)報(bào)道結(jié)果相符合。通過(guò)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)硅藻細(xì)胞體積Log V大于3時(shí)，細(xì)胞體積與生長(zhǎng)速率的關(guān)系的斜率為-0.224（R2=0.469），與理論值-1/4無(wú)顯著性差異（P>0.05）。這種現(xiàn)象說(shuō)明樣本大小、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)藻種等可能會(huì)影響到細(xì)胞體積與生長(zhǎng)速率的關(guān)系。
　?。?）在光照強(qiáng)度為200μmol photons m-2·s-1下，硅藻的N:P隨細(xì)胞體積的增大依次為23.04±0.45，24.

4、40±1.68，27.53±1.12，13.95±2.00。除前二者（細(xì)胞體積接近，分別為46μm3和62μm3）外，不同積大小細(xì)胞的N:P之間具有顯著性差異P<0.05。硅藻胞內(nèi)N:P與細(xì)胞體積大小呈現(xiàn)出(∩)型的單峰關(guān)系，而生長(zhǎng)速率和細(xì)胞大小的關(guān)系呈負(fù)相關(guān)性（斜率為-0.090，R2=0.762）。當(dāng)細(xì)胞體積Log V小于3時(shí)，細(xì)胞N:P隨體積的增大而增大，說(shuō)明細(xì)胞的生長(zhǎng)主要受到N含量的限制；當(dāng)細(xì)胞體積LogV大于3時(shí)，N:P隨著細(xì)

5、胞體積的增大而減小，由于體積限制使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的胞內(nèi)的傳輸受到了限制，細(xì)胞的生長(zhǎng)主要受到 P限制。
　?。?）隨著體積的增大，硅藻的光能利用效率從較小體積的 Thalassiosira pseudonana和Phaeodactylum tricornutum的分別為0.02648，0.0348μmol photons-1 m2 s d-1，Thalassiosira weissflogii的為0.0209μmol photons-1

6、 m2 s d-1，到中等細(xì)胞體積的Cyclotella meneghiniana Kiits的為0.0120μmol photons-1 m2 s d-1，最大體積的Thalassiosira punctigera的為0.0359μmol photons-1m2 s d-1，從而光能利用效率表現(xiàn)出了隨細(xì)胞體積的增大先減小后增加的趨勢(shì)。這種變化趨勢(shì)和淡水硅藻的研究結(jié)果相一致。然而，硅藻單細(xì)胞的的光吸收面積隨細(xì)胞體積的增大而增大（斜率為0