淡水硅藻的光適應(yīng)策略研究.pdf

1、本文搜集已發(fā)表的河流與湖泊野外調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，從水體光照強(qiáng)度和營(yíng)養(yǎng)鹽（氮和磷）濃度兩個(gè)角度去探究硅藻在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的分布規(guī)律。并設(shè)計(jì)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探究硅藻光適應(yīng)的機(jī)理，以及光照強(qiáng)度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽（磷和硅）吸收的影響，主要結(jié)果如下:
　　1.對(duì)我國(guó)河流野外調(diào)查數(shù)據(jù)（光照與硅藻密度）的分析結(jié)果顯示，硅藻具有良好的光適應(yīng)能力。長(zhǎng)年在低光生態(tài)系統(tǒng)生存的硅藻在低光照強(qiáng)度下容易形成優(yōu)勢(shì)種群，長(zhǎng)年在高光生態(tài)系統(tǒng)生存的硅藻在高光照強(qiáng)度下容易

2、形成優(yōu)勢(shì)種群。
　　2.對(duì)我國(guó)河流野外調(diào)查數(shù)據(jù)（營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與硅藻密度、硅藻種類數(shù)量）的分析結(jié)果顯示，營(yíng)養(yǎng)鹽（氮和磷）濃度能影響硅藻種類數(shù)量百分比和硅藻密度百分比的分布。硅藻的種類數(shù)量百分比長(zhǎng)江上游的各支流最高，到長(zhǎng)江中下游逐漸下降，太湖河網(wǎng)和長(zhǎng)江口等水系最低。我國(guó)河流不同營(yíng)養(yǎng)鹽水平的水系之間也存在著明顯的差異。氮磷濃度相對(duì)較低的長(zhǎng)江干流硅藻密度百分比最高(91％-100％)，其次是長(zhǎng)江支流和松花江水系，污染嚴(yán)重的淮河和珠江水系硅藻

3、密度百分比最低，為25％-30％。
　　3.通過(guò)進(jìn)行室內(nèi)光適應(yīng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了硅藻的光適應(yīng)特性。高光適應(yīng)種(HLAdiatoms)表現(xiàn)出明顯的高光適應(yīng)特征。如:高光適應(yīng)種在高光條件下具有較高的生長(zhǎng)活性、光合作用效率、過(guò)剩光耗散效率、飽和光照強(qiáng)度（Ik）、電子傳遞速率（rETRmax）和較低的光利用率（α）。當(dāng)這類高光適應(yīng)種受到低光脅迫時(shí)，硅藻細(xì)胞內(nèi)顯著上升的葉綠素(Chla)濃度和增大的葉綠體體積能增加硅藻細(xì)胞的光量子吸收率，并在低光

4、脅迫初期，其光曲線參數(shù)表現(xiàn)出與低光適應(yīng)種類似的特征(高α、低Ik和低rETRmax)。低光適應(yīng)種(LLA diatoms)表現(xiàn)出明顯的低光適應(yīng)特征。如:低光適應(yīng)種在低光條件下具有較高的生長(zhǎng)活性、光合作用效率、較高的光利用率(α)和較低的耗散過(guò)剩光效率、飽和光照強(qiáng)度（Ik）、電子傳遞速率（rETRmax）。當(dāng)這類低光適應(yīng)種受到高光刺激時(shí)，硅藻細(xì)胞內(nèi)顯著上升的非光化學(xué)淬滅(NPQ)能幫助硅藻細(xì)胞耗散過(guò)剩的光能，并在高光刺激初期，其光曲線參數(shù)

5、表現(xiàn)出與高光適應(yīng)種類似的特征（低α、高Ik和高rETRmax）。Chla和NPQ調(diào)節(jié)可以推遲硅藻在光脅迫下生長(zhǎng)速率和實(shí)際光合作用效率(△F/F'm)的下降。
　　4.營(yíng)養(yǎng)鹽吸收動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，硅藻對(duì)磷和硅的吸收會(huì)受到光照強(qiáng)度的影響。硅藻對(duì)磷的高親和力與硅藻的高生長(zhǎng)、光合活性出現(xiàn)在相同的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)。高光適應(yīng)種在高光照強(qiáng)度下具有較高的磷親和力、生長(zhǎng)和光合活性。低光適應(yīng)種在低光照強(qiáng)度下具有較高的磷親和力、生長(zhǎng)和光合活性。硅藻對(duì)硅

6、的吸收受到硅藻體積的影響，羽紋綱硅藻的Km(Si)值顯著高于中心綱硅藻。羽紋綱硅藻的硅吸收半飽和濃度(Km(Si))隨著光照強(qiáng)度的增加而上升，中心綱硅藻Km(Si)值隨著光照強(qiáng)度上升而降低。我們認(rèn)為在對(duì)硅藻水華發(fā)生進(jìn)程的預(yù)測(cè)和評(píng)估時(shí)，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)厮蛏鷳B(tài)系統(tǒng)的光照條件、營(yíng)養(yǎng)鹽條件以及硅藻種類自身特征。我們?cè)趯?duì)硅藻水華防治方法進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)在考慮這些主要相關(guān)的環(huán)境因子和硅藻本身特性的基礎(chǔ)上，篩選出適宜當(dāng)?shù)厮蛏鷳B(tài)環(huán)境的硅藻水華防治方法。