大型海藻對(duì)有害赤潮微藻克生效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、隨著沿海水域富營(yíng)養(yǎng)化的加劇，赤潮在世界范圍內(nèi)的沿海頻繁爆發(fā)，已成為一種嚴(yán)重的海洋災(zāi)害。自上世紀(jì)90年代以來，我國(guó)赤潮的發(fā)生呈現(xiàn)出“大范圍、高頻率、多種類、快節(jié)奏”的特點(diǎn)，并有連年增加的態(tài)勢(shì)，這對(duì)原本已經(jīng)非常嚴(yán)峻的近岸水域生態(tài)環(huán)境和沿岸水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成了極大的威脅。采用切實(shí)有效的赤潮防治措施是赤潮研究的重要內(nèi)容之一。許多學(xué)者提出了一些有效的方法，包括物理法(絮凝法，如粘土)、化學(xué)法(藥劑法，如硫酸酮)和生物防治法(微生物，如細(xì)菌、病

2、毒)等治理有害藻華。雖然這些方法在短期內(nèi)可能有效，但實(shí)際應(yīng)用的尚少，但總體來說，物理和化學(xué)法都是治標(biāo)不治本，只能暫時(shí)殺死或除掉水體中的赤潮生物(甚至其它生物)，并不能為水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供一個(gè)輸出渠道，因此也就無法防止赤潮的再次發(fā)生。鑒于添加外來物質(zhì)可能對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生可知或不可預(yù)見的影響，利用海洋環(huán)境中的生態(tài)因子進(jìn)行赤潮的防控已經(jīng)越來越引起人們的重視，在這種情況下，如果能找到一種既能抑制赤潮微藻生長(zhǎng)又能吸收水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的經(jīng)濟(jì)型水生生

3、物，達(dá)到治標(biāo)治本，應(yīng)是最為理想的赤潮防治途徑。其中利用大型海藻與微藻間的相互作用來預(yù)防或控制赤潮是一個(gè)新的研究方向。 本文研究三種代表性的大型海藻孔石莼(Ulva pertusa)(綠藻)、小珊瑚藻 (Corallina pilulifera)(紅藻)和鼠尾藻(Sargassum thunbergii)(褐藻)對(duì)三種赤潮微藻赤潮異彎藻(Heterosigma akashiwo)、亞歷山大藻(Alexandrium tamaren

4、se)和中肋骨條藻(Skeletonema costatum)的克生作用，并初步提取、分離和鑒定了小珊瑚藻和鼠尾藻組織內(nèi)抑制有害赤潮微藻生長(zhǎng)的克生物質(zhì)，探討了小珊瑚藻和鼠尾藻對(duì)有害赤潮微藻克生作用的化學(xué)物質(zhì)本質(zhì)，為利用沿海區(qū)域的各種大型海藻來治理赤潮生物提供了科學(xué)依據(jù)。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1.三種大型海藻對(duì)三種有害赤潮微藻克生效應(yīng)的比較研究 通過排除營(yíng)養(yǎng)鹽、光照和pH等因素的影響，利用共培養(yǎng)系統(tǒng)研究了大型海藻孔石莼、小珊

5、瑚藻和鼠尾藻的新鮮組織、干粉末、水溶性組織抽提液及培養(yǎng)水過濾液對(duì)三種有害赤潮微藻赤潮異彎藻、亞歷山大藻及中肋骨條藻生長(zhǎng)的作用，共存的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種大型海藻的新鮮組織和干粉末對(duì)三種有害赤潮微藻的生長(zhǎng)均有強(qiáng)烈的抑制作用，在較高的濃度下還能完全殺死赤潮異彎藻細(xì)胞和中肋骨條藻細(xì)胞，證明了三種大型海藻對(duì)三種有害赤潮微藻具有克生效應(yīng)，并且大型海藻對(duì)有害赤潮微藻的克生效應(yīng)具有普遍性。各個(gè)濃度孔石莼、小珊瑚藻和鼠尾藻水溶性抽提液對(duì)三種有害赤潮微藻的

6、生長(zhǎng)皆有抑制作用，抑制作用隨濃度的升高而加強(qiáng)，這表明大型海藻組織中具有抑制有害赤潮微藻生長(zhǎng)的克生物質(zhì)，這進(jìn)一步證明克生物質(zhì)的存在是三種大型海藻對(duì)三種有害赤潮微藻產(chǎn)生克生效應(yīng)的主要方式之一。三種有害赤潮微藻在一次性三種大藻培養(yǎng)水過濾液添加方式下生長(zhǎng)沒有受到顯著抑制，而在半連續(xù)孔石莼及鼠尾藻培養(yǎng)水添加方式下其生長(zhǎng)均受到了顯著抑制，表明這三種大型海藻新鮮組織能夠向環(huán)境中釋放克生物質(zhì)來抑制有害赤潮微藻的生長(zhǎng)，同時(shí)也說明了大型海藻所分泌的克生物質(zhì)

7、容易降解。三種大型海藻新鮮組織對(duì)赤潮異彎藻和中肋骨條藻的克生效應(yīng)由強(qiáng)到弱依次為：孑乙石莼>小珊瑚藻>鼠尾藻、對(duì)亞歷山大藻的克生效應(yīng)為鼠尾藻>孔石莼>小珊瑚藻；三種大型海藻干粉末對(duì)赤潮異彎藻的克生效應(yīng)由強(qiáng)到弱依次為：鼠尾藻>孔石莼>小珊瑚藻，對(duì)中肋骨條藻和亞歷山大藻的克生效應(yīng)為：孔石莼>小珊瑚藻>鼠尾藻，表明大型海藻對(duì)有害赤潮微藻的克生效應(yīng)具種的差異性。 2.小珊瑚藻和鼠尾藻組織提取物對(duì)赤潮異彎藻和亞歷山大藻的生長(zhǎng)抑制作用

8、 以小珊瑚藻和鼠尾藻為大型海藻的代表，以赤潮異彎藻和亞歷山大藻為目標(biāo)微藻，研究了不同濃度的小珊瑚藻和鼠尾藻組織蒸餾水及4種具有不同極性的有機(jī)溶劑(極性從高到低：甲醇>丙酮>乙醚>氯仿)提取物對(duì)兩種有害赤潮微藻的生長(zhǎng)抑制作用。兩種大型海藻組織甲醇提取物在5種提取物中具有最高的生長(zhǎng)抑制活性。在相對(duì)較高濃度的此種提取物作用下，兩種有害赤潮微藻均完全死亡。較高濃度的小珊瑚藻和鼠尾藻組織蒸餾水提取物對(duì)兩種有害赤潮微藻的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，但是

9、在最高濃度下也不能使這兩種有害赤潮微藻完全死亡。另外三種有機(jī)溶劑的提取物對(duì)兩種有害赤潮微藻的生長(zhǎng)無明顯的影響。結(jié)果表明，小珊瑚藻和鼠尾藻組織中含有對(duì)赤潮異彎藻和亞歷山大藻的生長(zhǎng)有抑制作用的活性物質(zhì)，且這些物質(zhì)具有相對(duì)較高的極性。對(duì)兩種大型海藻的甲醇提取物進(jìn)行了液液萃取，然后將其分離為石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和蒸餾水相。并用這4相對(duì)兩種有害赤潮微藻進(jìn)行克生物質(zhì)的生物活性檢測(cè)，結(jié)果表明石油醚相和乙酸乙酯相具有較強(qiáng)的殺藻活性，脂肪酸可能

10、為小珊瑚藻和鼠尾藻組織內(nèi)克生物質(zhì)的主要成分。 3.小珊瑚藻和鼠尾藻組織內(nèi)克生物質(zhì)的鑒定 通過對(duì)小珊瑚藻和鼠尾藻的石油醚相和乙酸乙酯相進(jìn)行氣相色譜--質(zhì)譜(GC/MS)聯(lián)用分析，并核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖譜和有關(guān)參考文獻(xiàn)，鑒定出了12種脂肪酸，其中不飽和脂肪酸占大部分。對(duì)小珊瑚藻的鑒定中得出，其中飽和脂肪酸占20.81％，而不飽和脂肪酸成分占65.45％，對(duì)鼠尾藻的鑒定中得出，飽和脂肪酸占18.82％，而不飽和脂肪酸成分占58.62％。

11、純化合物對(duì)赤潮異彎藻和亞歷山大藻的活性檢測(cè)結(jié)果表明，9，12，15-十八碳三烯酸、6，9，12，15-十八碳四烯酸、5Z,8Z,11Z，14Z-二十碳四烯酸、5Z,11Z，14Z,17Z-二十碳四烯酸和5Z,8Z,11Z，14Z,17Z-二十碳五烯酸具有很強(qiáng)的殺藻活性。 小珊瑚藻和鼠尾藻組織中含有多種不飽和脂肪酸，其中一些不飽和脂肪酸對(duì)赤潮異彎藻和亞歷山大藻具有強(qiáng)烈的殺藻效果，而且不飽和程度越高其克生效果越明顯。這就表明不飽和脂

12、肪酸可能是小珊瑚藻和鼠尾藻組織內(nèi)抑制赤潮異彎藻和亞歷山大藻生長(zhǎng)的克生物質(zhì)中的重要組成成分之一。 4.溫度、鹽度、光照、pH值對(duì)小珊瑚藻克制赤潮異彎藻及鼠尾藻克制亞歷山大藻效果和兩種有害赤潮微藻生長(zhǎng)的影響 本實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了4個(gè)環(huán)境因子：溫度(T)、鹽度(S)、光照(L)和pH值(P)。每?jī)蓚€(gè)不同的因子之間分別設(shè)計(jì)雙因子實(shí)驗(yàn)，共6個(gè)處理組合，即溫度和鹽度、溫度和光照、溫度和-pH值、光照和pH值及鹽度和光照，以檢驗(yàn)這4個(gè)因子對(duì)

13、小珊瑚藻克制赤潮異彎藻和鼠尾藻克制亞歷山大藻效果及對(duì)兩種赤潮微藻生長(zhǎng)的影響，得出了赤潮異彎藻和亞歷山大藻的生長(zhǎng)率及大藻克制有害赤潮微藻生長(zhǎng)的抑制率，并且檢驗(yàn)這4個(gè)因子兩兩之間是否存在交互作用。每個(gè)因子分別設(shè)置4個(gè)處理水平，即：溫度(15、20、25和30℃)、鹽度(10、20、30和40)、光照(20、100、200和400μmol m<'-2>s<'-1>)和pH值(5．5、7、8．5、10)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度、鹽度、光照和pH值這