南海浮游纤毛虫群落的空间分布模式与构建机制研究

南海浮游纤毛虫群落的空间分布模式与构建机制研究

论文摘要

浮游纤毛虫是一类体表被有纤毛、营浮游生活的单细胞真核生物。该类群生物种类繁多,在自然界中广泛分布。浮游纤毛虫为pico-和nano-级浮游植物的重要摄食者,其本身又为meso-级浮游动物及鱼类幼虫的重要食物,是海洋生态系统中物质和能量由微食物环向经典食物链传递的重要枢纽,具有重要的生态学研究意义。以往对纤毛虫的研究主要利用形态学方法或经典分子生物学研究手段,此类方法对低丰度类群可能造成低估。新近兴起的高通量测序方法方便、快捷、成本低,并可检测群落中的低丰度种类,成为分子生态学研究的有力手段。基于rRNA的高通量测序方法,可有效避免样品中胞外核酸和死细胞的干扰,较为真实的反映样品组成。南海跨越热带、亚热带区域,是我国最大的边缘海,目前对该区域纤毛虫多样性与分布模式的研究聚焦于真光层以上,对于真光层以下尤其是深层水研究十分匮乏,现阶段南海海区纤毛虫的多样性与分布模式尚不清,驱动不同分布模式的因素与生态过程仍不明。因此本研究以南海东北部和南海中部海盆区为研究区域,基于rRNA的高通量测序的方法,对南海不同海区中纤毛虫在全水柱上的多样性、群落组成和空间分布模式以及分布模式的驱动因子与群落构建机制进行研究。得到的结果如下:(1)南海东北部与中部海盆区浮游纤毛虫均由旋毛纲(Spirotrichea)、寡膜纲(Oligohymenophorea)、肾形纲(Colpodea)和叶咽纲(Phyllopharyngea)为优势类群,前口纲(Prostomatea)、侧口纲(Litostomatea)、异毛纲(Heterotrichea)均为次要类群。东北部区域中,叶咽纲所占比例相对较大为21.8%,而南海中部叶咽纲所占比例仅为12.6%;中部海盆区肾形纲所占比例相对较大为21.5%,南海东北部肾形纲所占比例仅为9.5%。不同区域均发现,肾形纲相对丰度真光层显著高于真光层以下区域,而寡膜纲呈现相反趋势。(2)纤毛虫的多样性分布模式具有区域差异。东北部区域,北部站位纤毛虫多样性显著高于南部站位;中部海盆区,纤毛虫多样性随深度增加先增大后减小,在200m时达到最大,在deep时达到最低,多样性的最大值出现在14号站的5 m,为300,最小值出现在43号站的4000 m,为86。总体上,南海东北部纤毛虫多样性显著高于中部。东北部区域纤毛虫多样性与地理距离显著相关;中部海盆区纤毛虫多样性则与深度显著相关。(3)东北部区域纤毛虫群落明显分成南北两簇,南部样品和北部样品均可进一步按照深度进行划分;中部海盆区纤毛虫群落组成则按不同水深进行划分。影响东北部区域纤毛虫群落分布的因素主要有地理距离、深度、温度、溶解氧,影响中部海盆区纤毛虫群落分布的因素为深度、温度、盐度、溶解氧以及PNF、NF与细菌丰度。(4)两个区域纤毛虫的群落构建机制分析均显示扩散限制占主导。东北部区域,北部站位各构建过程在深度上无明显变化规律,南部站位扩散限制占比真光层以下显著高于真光层,而异质性选择呈现相反模式,非主导过程随深度增加所占比例逐渐下降。与东北部区域中南部站位相似,中部海盆区站位各生态过程也呈现出明显的深度变化趋势,即扩散限制占比在真光层以下显著显著高于真光层以上,而异质性选择则呈现先减后增、非主导过程呈现先增后减的趋势。上述研究对南海纤毛虫群落分布与构建机制在水平方向上(南海东北部及中部海区)与垂直尺度上(从表层到底层)的差异进行了较为系统的研究,揭示了南海东北部与中部海盆区纤毛虫群落的多样性与分布模式,并对驱动不同分布模式生态过程进行阐释。本工作填补了该海区纤毛虫生态分布的研究空白,并增强了对真光层之下纤毛虫分布模式及其群落构建机制的认识。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 海洋微食物网简介
  •   1.2 海洋浮游纤毛虫研究现状
  •     1.2.1 纤毛虫简介
  •     1.2.2 研究方法
  •     1.2.3 纤毛虫的时空分布研究
  •   1.3 群落构建机制研究
  •   1.4 研究目的与意义
  • 第二章 研究海区概况与实验方法
  •   2.1 研究海区概况
  •   2.2 实验材料与方法
  •     2.2.1 样品采集与环境信息
  •     2.2.2 DNA、RNA提取及目的片段的扩增
  •     2.2.3 数据预处理
  •     2.2.4 统计分析
  • 第三章 2017年南海东北部纤毛虫的群落分布与构建机制
  •   3.1 航次与站位信息
  •   3.2 实验结果
  •     3.2.1 环境因子
  •     3.2.2 纤毛虫的alpha多样性
  •     3.2.3 纤毛虫的群落组成
  •     3.2.4 纤毛虫的beta多样性
  •     3.2.5 纤毛虫群落的构建机制
  •   3.3 讨论
  •     3.3.1 纤毛虫多样性的空间差异
  •     3.3.2 纤毛虫的群落组成和空间分布模式
  •     3.3.3 纤毛虫群落变化的驱动因子与构建机制
  •   3.4 小结
  • 第四章 2018年南海中部纤毛虫群落的分布模式与构建机制
  •   4.1 航次与站位信息
  •   4.2 实验结果
  •     4.2.1 环境因子
  •     4.2.2 纤毛虫的alpha多样性
  •     4.2.3 纤毛虫的群落组成
  •     4.2.4 纤毛虫的beta多样性
  •     4.2.5 纤毛虫群落的构建机制
  •   4.3 讨论
  •     4.3.1 纤毛虫多样性的空间分布差异
  •     4.3.2 纤毛虫的群落结构和分布模式的空间差异
  •     4.3.3 纤毛虫群落变化的驱动因子与构建机制
  •   4.4 小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 2017年南海东北部与2018年南海中部数据对比
  •     5.1.1 纤毛虫多样性的差异
  •     5.1.2 纤毛虫群落组成和分布模式的差异
  •     5.1.3 纤毛虫群落变化的驱动因子与构建机制的差异
  •   5.2 创新与不足
  •     5.2.1 创新点
  •     5.2.2 不足与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张斯路

    导师: 孙萍

    关键词: 浮游纤毛虫,空间分布模式,构建机制,全水柱,南海

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用

    单位: 厦门大学

    基金: 国家自然科学基金2017年度“南海东北部-吕宋海峡共享航次”

    分类号: X145;Q958.8

    总页数: 119

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