藻間相互作用及其對(duì)CO-,2-加富的響應(yīng)研究.pdf

1、本文在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了大型海藻：石莼(Ulva pertusa)和江蘺(Gracilaria lemaneiformis)與赤潮微藻間的相互作用及其對(duì)CO2加富的響應(yīng)變化，初步探討了藻間相互作用及其對(duì)CO2加富響應(yīng)的可能機(jī)理，闡明了利用這兩種大型海藻進(jìn)行赤潮防控的可能性和局限性；另一方面，微藻間的相互作用在赤潮的生消過(guò)程中同樣具有重要作用，本文同時(shí)研究了微藻間的相互作用，并利用數(shù)學(xué)模型對(duì)其相互作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室條件下的模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

2、： 1．石莼和江蘺對(duì)東海原甲藻、塔瑪亞歷山大藻、錐狀斯氏藻和強(qiáng)壯前溝藻生長(zhǎng)的影響 石莼和江蘺的新鮮組織、培養(yǎng)液濾液能明顯影響共培養(yǎng)體系中四種赤潮甲藻：東海原甲藻，塔瑪亞歷山大藻，錐狀斯氏藻以及強(qiáng)壯前溝藻的生長(zhǎng)。與培養(yǎng)液濾液相比，新鮮組織的作用更明顯，它能有效抑制甚至在短時(shí)間內(nèi)完全滅殺與之共培養(yǎng)的赤潮微藻，石莼的作用強(qiáng)于江蘺的作用。結(jié)果初步表明，石莼和江蘺可能分泌某種相生相克類化合物影響赤潮微藻的生長(zhǎng)。 2．

3、石莼和江蘺對(duì)赤潮異彎藻生長(zhǎng)的影響 以赤潮異彎藻為目標(biāo)微藻，在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了大型海藻對(duì)它的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在共培養(yǎng)體系中(一種大藻和一種微藻組成)石莼和江蘺的新鮮組織、培養(yǎng)液濾液、鮮組織勻漿和干粉末均能顯著抑制甚至滅殺共培養(yǎng)體系中的赤潮異彎藻，其中新鮮組織的作用最強(qiáng)。環(huán)境因子，如溫度、光照、環(huán)境微生物、培養(yǎng)體系pH以及碳限制等都不能導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。在對(duì)共培養(yǎng)體系中營(yíng)養(yǎng)鹽的跟蹤調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)共培養(yǎng)體系中的赤潮異彎藻被完全

4、滅殺時(shí)，石莼體系中還剩有足夠的營(yíng)養(yǎng)鹽，不會(huì)限制微藻的生長(zhǎng)；而江蘺培養(yǎng)體系中的營(yíng)養(yǎng)鹽幾乎消耗殆盡。當(dāng)向江蘺體系中補(bǔ)充f/2營(yíng)養(yǎng)鹽后發(fā)現(xiàn)，充足的營(yíng)養(yǎng)鹽能夠減輕但不能完全消除江蘺對(duì)赤潮異彎藻生長(zhǎng)的影響。另外，不同濃度的石莼新鮮組織、勻漿和培養(yǎng)液濾液與其對(duì)赤潮異彎藻的生長(zhǎng)影響之間存在明顯的正相關(guān)性，即起始濃度越高，對(duì)赤潮異彎藻的影響越明顯。因此，石莼可能通過(guò)相生相克作用影響共培養(yǎng)體系中赤潮異彎藻的生長(zhǎng)，而相生相克和營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)的共同作用是導(dǎo)致江蘺作

5、用的根本原因。 3．石莼和江蘺與5種赤潮甲藻的相互作用對(duì)CO2加富的響應(yīng)變化 CO2加富培養(yǎng)后，石莼和江蘺新鮮組織對(duì)5種赤潮微藻的影響作用分別作出了不同的響應(yīng)。有的沒(méi)有明顯變化，有的抑制作用或殺滅作用增強(qiáng)，有的抑制作用或殺滅作用減弱。石莼正常新鮮組織對(duì)5種赤潮微藻的殺滅或抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序是東海原甲藻＞赤潮異彎藻＞亞歷山大藻＞錐狀斯氏藻＞強(qiáng)壯前溝藻，而CO2加富培養(yǎng)后，其對(duì)5種赤潮微藻的殺滅或抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的

6、順序變化為錐狀斯氏藻＞赤潮異彎藻＞亞歷山大藻＞東海原甲藻＞強(qiáng)壯前溝藻。江蘺正常新鮮組織對(duì)5種赤潮微藻的殺滅或抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序是赤潮異彎藻＞東海原甲藻＞亞歷山大藻和錐狀斯氏藻＞強(qiáng)壯前溝藻，而CO2加富培養(yǎng)后，其對(duì)5種赤潮微藻的殺滅或抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序變化為錐狀斯氏藻＞赤潮異彎藻、亞歷山大藻和東海原甲藻＞強(qiáng)壯前溝藻。 CO2加富培養(yǎng)后，石莼和江蘺培養(yǎng)液濾液對(duì)5種赤潮微藻的影響作用分別作出了不同的響應(yīng)。其響應(yīng)變化規(guī)律與新

7、鮮組織的變化規(guī)律相類似。這進(jìn)一步充分證實(shí)，石莼和江蘺都可以通過(guò)分泌相生相克類化合物來(lái)影響共培養(yǎng)體系中赤潮微藻的生長(zhǎng)。石莼正常培養(yǎng)液濾液對(duì)5種赤潮微藻的抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序是亞歷山大藻和錐狀斯氏藻＞東海原甲藻和赤潮異彎藻＞強(qiáng)壯前溝藻，而CO2加富培養(yǎng)后，其對(duì)5種赤潮微藻的抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序變化為錐狀斯氏藻＞亞歷山大藻＞強(qiáng)壯前溝藻和赤潮異彎藻＞東海原甲藻。江蘺正常培養(yǎng)液濾液對(duì)5種赤潮微藻的抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序是錐狀斯氏藻和強(qiáng)壯前溝藻

8、＞赤潮異彎藻、東海原甲藻和亞歷山大藻，而CO2加富培養(yǎng)后，其對(duì)5種赤潮微藻的抑制效應(yīng)由強(qiáng)到弱的順序變化為錐狀斯氏藻和強(qiáng)壯前溝藻＞亞歷山大藻＞赤潮異彎藻和東海原甲藻。 4．東海原甲藻和塔瑪亞歷山大藻的相互作用研究 在東海原甲藻-塔瑪亞歷山大藻的雙藻培養(yǎng)體系中，當(dāng)二者的初始密度/體積比為1：1時(shí)，東海原甲藻的生長(zhǎng)被完全抑制，最終被完全滅殺，而塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)幾乎未受影響；當(dāng)密度/體積比升至10：1時(shí)，東海原甲藻和塔瑪

9、亞歷山大藻的生長(zhǎng)均受到抑制，但是沒(méi)有滅殺現(xiàn)象發(fā)生。相同條件下的微藻的培養(yǎng)液濾液試驗(yàn)顯示了與雙藻培養(yǎng)體系類似的試驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明微藻同樣能分泌相生相克類化合物影響培養(yǎng)體系中其它微藻的生長(zhǎng)。對(duì)于塔瑪亞歷山大藻濾液的相生相克試驗(yàn)進(jìn)一步證明了塔瑪亞歷山大藻能夠通過(guò)分泌克生類化合物影響體系中東海原甲藻的生長(zhǎng)；這種物質(zhì)的分泌與塔瑪亞歷山大藻的生長(zhǎng)階段之間有密切關(guān)系，穩(wěn)定期的塔瑪亞歷山大藻對(duì)東海原甲藻的抑制作用強(qiáng)于指數(shù)生長(zhǎng)期的作用。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬

10、了共培養(yǎng)體系中兩種微藻的生長(zhǎng)。當(dāng)東海原甲藻與塔瑪亞歷山大藻的密度/體積比分別為1：1和10：1時(shí)，塔瑪亞歷山大藻對(duì)東海原甲藻的抑制作用分別是其被后者抑制作用的17倍和8倍。與東海原甲藻相比，塔瑪亞歷山大藻在雙藻培養(yǎng)體系中具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)同時(shí)說(shuō)明，塔瑪亞歷山大藻可能分泌毒素以外的其它物質(zhì)影響共培養(yǎng)體系中其它微藻的生長(zhǎng)。 5．東海原甲藻和塔瑪亞歷山大藻的相互作用對(duì)CO2加富的響應(yīng)變化 共培養(yǎng)體系中2種赤潮微藻的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系

11、對(duì)CO2的加富培養(yǎng)作出了響應(yīng)性變化。CO2加富培養(yǎng)后，使東海原甲藻對(duì)塔瑪亞歷山大藻的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng)，而使塔瑪亞歷山大藻對(duì)東海原甲藻的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)能力減弱。在培養(yǎng)液濾液中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也充分證實(shí)了這一結(jié)論。 通過(guò)培養(yǎng)液濾液對(duì)海原甲藻和塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)的影響作用證實(shí)2種赤潮微藻間的相互作用是通過(guò)分泌克生物質(zhì)產(chǎn)生克生效應(yīng)來(lái)完成的。CO2加富培養(yǎng)后，培養(yǎng)液濾液對(duì)海原甲藻和塔瑪亞歷山大藻生長(zhǎng)影響作用的變化也進(jìn)一步驗(yàn)證了克生物質(zhì)及其產(chǎn)生的克生