冯媛媛[1]2004年在《海洋浮游植物群落对铁盐加富的响应》文中研究说明在整个海水体系的生物地球化学过程中，铁是一种非常重要的元素。尤其是对浮游植物而言，其重要性远远超过了其它微量元素。铁对海洋浮游植物的限制作用在许多海域都有着非常重要的意义，成为当今海洋界的热点问题之一。本论文工作主要描述并探讨了浮游植物群落对铁盐加富的响应。通过对叁种胶州湾常见硅藻种类新月柱鞘藻(Cylindrotheca closterium (Ehrenberg) Reimann et Lewin)、尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitschia pungens(Grunow et Cleve) Hasle)、柔弱角毛藻(Chaetoceros debilis Cleve)的室内纯种一次性培养(batch culture)实验，探讨了在不同光强、氮源及其浓度下这几种浮游植物对铁盐需求吸收的差异；通过在胶州湾C3、东海近岸海域E4及大洋海域A2叁个站位的现场铁盐加富实验，探讨了不同海域自然浮游植物群落对铁盐加富的响应；通过稀释法与营养盐加富删除法相结合的培养方法，探讨并比较了铁与氮磷对胶州湾C3站位浮游植物生长的影响；通过胶州湾C3站浮游植物群落铁盐加富与中型浮游动物(mesozooplankton)摄食相结合的培养实验，探讨了存在中型浮游动物摄食情况下自然浮游植物群落对铁盐加富的响应。 实验室一次性单种培养实验发现在适于这叁种硅藻生长的营养盐浓度范围内，培养体系中硝酸氮浓度越高，硅藻对铁的吸收利用越快；而不同的铵盐浓度对柔弱角毛藻铁的需求没有显着影响。与以铵氮为氮源相比，在以硝酸氮为氮源的培养体系中溶解态铁浓度降低速度增快，表现出硅藻对铁的吸收增加。即硝酸氮为氮源的生态环境中，硅藻对铁有更高的需求。在实验所采用光强范围内，光强的增高可以促进硅藻对铁的吸收利用。 叁个站位现场加富培养实验中均观察到了各铁加富组中叶绿素a浓度的迅速增加，且明显高于对照组，表明无论在近岸富营养海域还是在大洋贫营养海域，铁盐的加富均可以促进浮游植物的生长。与未加铁的对照组相比，铁盐的加富大大促进了群落中硅藻的增殖，使硅藻更明显的成为优势种，且这种趋势随着加富浓度的增高而更明显；铁盐的加富对个体较大且易形成链状群体的种类细胞数量的增殖尤为显着，由于该浮游植物类型在海洋碳沉积过程中有很重要的贡献作用，可以推测，海水体系中铁对浮游植物的生长促进作用可对海洋碳沉积产生积极影响，进而影响到全球气候变化。铁盐加富还促进了浮游植物对硝酸盐及磷酸盐的吸收利用并使浮游植物对硅酸盐的需求降低。因此，海水体系中铁的生物可利用性也可影响到海水体系中主要营养元素的生物地球化学循环过程。 以稀释法与营养盐加富删除法结合的方法对2003年12月胶州湾C3站自然浮游植物群落进行培养，计算并比较各培养组中浮游植物生长速率，大小顺序为全加富组(All)>缺氮组(一)>缺磷组(一P)>缺铁组(一Fe)。结果表明该站位浮游植物的生长受铁的促进作用最大，潜在的营养盐限制以铁尤为明显，其次为磷，基本上不受氮的限制。铁对圆海链藻、翼内茧藻、圆筛藻和矮小短棘藻这几种个体较大，且易形成链状群体的浮游植物种类的生长促进最为明显。 模拟环境中浮游动物随铁盐加富后浮游植物丰度增加而改变垂直迁移方式，即向培养体系中在一定的延迟时间后添加额外的浮游动物，发现浮游动物摄食压力的增大只是延缓了浮游植物指数生长期开始的时间，在短期内降低了浮游植物的生长速率，而并没有最终阻止由铁盐加富带来的浮游植物大量增殖;相反的，在本实验中由于浮游动物的某些生理代谢作用，使培养体系中的营养元素更好的被浮游植物吸收利用，各额外添加了浮游动物铁盐加富组中浮游植物的增殖高于未额外添加浮游动物的铁加富组。 以上这些结果初步显示出不同海洋浮游植物群落对铁盐加富的响应，包括几种常见单种硅藻在不同光强及营养盐条件下对铁的需求;铁盐加富后自然浮游植物群落结构及浮游植物对营养盐利用情况的变化;在考虑微型浮游动物摄食的前提下，胶州湾内铁与氮磷对浮游植物生长促进作用的比较:以及在考虑中型浮游动物摄食影响的条件下，铁盐加富对浮游植物群落生物量增殖的影响。这为进一步探讨铁在不同海洋环境中的生物可利用性，以及通过铁盐加富改变自然海洋浮游植物群落结构而引起的全球碳循环及气候变化等问题具有一定的参考价值。
邢伟[2]2007年在《铁对水华蓝藻的生态生理学效应研究》文中指出随着水体富营养化的加剧,蓝藻水华发生的频率和幅度也日益增加。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能,引起严重的生态破坏及巨大的经济损失,而蓝藻毒素的产生也给公众健康带来极大的隐患。清楚地认识到这些问题的严重性之后,围绕蓝藻水华的治理工作就陆续展开,但焦点大都集中在水体中的氮、磷等常量营养元素,很少有人研究水体中的微量元素在蓝藻水华形成和消亡过程中所起的作用。本论文按照“以微量营养盐的加富或缺乏作为防止和辅助防止水华的一种手段”的科学设想(hypothesis),分别从叁个不同尺度――滇池试验区6.01 km~2,滇池岸边的围隔100 m~2,实验室100-500 mL叁角烧瓶,研究了微量元素铁对水华蓝藻的生态生理学效应。主要结果如下:1.从2003年3月到2004年2月,在大尺度――滇池6.01 km~2试验区,研究了铁元素的分布、形态、浓度、迁移转化及其与蓝藻物种组成变成的关系。结果表明,铁、相关的理化因子和蓝藻物种组成是随季节变化而变化的;颗粒态铁和溶解态铁占总铁的比例相近,均为40~50%,而胶体态铁只占总铁的5~9%;叁种不同形态铁之间是可以相互转化的,适应浮游植物及水生植物的不同需要;铁在这种大尺度试验区对蓝藻水华的形成与消亡没有显着影响,蓝藻物种的变化是由多个因子决定的;通过典型相关分析(CCA)得知,铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生物量和优势度主要受硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷、溶解氧、和水温的影响,而水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)的生物量和优势度主要受氨氮的影响。2.把尺度缩小到滇池岸边的100 m~2围隔,从2003年6月到10月,在蓝藻水华暴发期间,继续研究不同形态铁对水华蓝藻的生态生理学影响。结果表明,蓝藻水华优势种M. aeruginosa和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)在pH7~9和水温20 oC左右的条件下生长旺盛,消耗大量的亚铁,使亚铁浓度大幅度下降;溶解氧和磷酸盐对亚铁浓度无显着影响;在水华蓝藻严重发生的条件下,水体中的总铁和其它不同形态铁的浓度无显着意义的变化,而亚铁浓度变化与水华蓝藻的种群密度和叶绿素a的变化呈显着负相关。在淡水富营养型湖泊中,总铁不构成限制性因子,而铁的生物可利用性则是与水华消长直接相关的重要因素。3.继续缩小尺度至室内实验的100~500 mL叁角烧瓶中,期望能用水华蓝藻的生理学结果解释和阐明水华蓝藻的生态学问题及现象。(1)用不同浓度的[Fe~(3+)]处理从滇池分离得到的优势水华蓝藻--M. aerugi- nosa和M. wesenbergii,研究了它们的生长,叶绿素a,PSII的光合活性以及铁限制条件下铁载体(siderophore)产量的变化。结果表明:它们只能在一定范围的[Fe~(3+)]内(0.01-100μM)生长;铁限制严重抑制藻类的生长,损害光合器官,降低光合活性;藻类自身能产生抵抗铁缺失、铁限制或铁富足的物质(如siderophore等)。M. aeruginosa与M. wesenbergii相比,在铁限制条件下,其产出的铁载体量多,说明其需要更多的铁盐来满足生理代谢活动的需要,但其对高铁胁迫的耐受性却比M. wesenbergii差。(2)以滇池优势藻株M. wesenbergii为材料,研究铁限制和补铁实验对M. wesenbergii的生长,叶绿素a,酸/碱性磷酸酶,硝酸还原酶及类囊体膜上的H~+-ATP酶,Mg~(2+)-ATP酶和Ca~(2+)-ATP酶的影响。结果表明:缺铁造成膜通透性改变,离子浓度严重失衡,酶被激活,活性升高,但长时间的缺乏强烈抑制了生长和叶绿素a的增加;补铁后这些酶的活性都急剧增长,但其生长(OD665)和叶绿素a的升高幅度不显着。(3)以滇池优势藻株M. aeruginosa为材料,研究了不同环境因子(温度、光照、不同氮源)对其生长特性、光合作用和磷吸收的影响。结果表明:在铁限制条件下,温度、光照、氮源对M. aeruginosa的生长无显着影响,光合活性快速降低;而铁富足条件下,30 oC温度,30μmol quanta·m~(-2)·s~(-1)光照,硝态氮是其生长最好的环境条件,此条件下藻细胞对磷的吸收速率也较快。
参考文献：
[1]. 海洋浮游植物群落对铁盐加富的响应[D]. 冯媛媛. 中国海洋大学. 2004
[2]. 铁对水华蓝藻的生态生理学效应研究[D]. 邢伟. 中国科学院研究生院（水生生物研究所）. 2007