環(huán)境因子節(jié)律性變動對潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育和生長的影響及其生理生態(tài)學(xué)機制.pdf

1、本論文通過一系列實驗研究了環(huán)境因子節(jié)律性變化對潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育和生長的影響，并對其生理生態(tài)學(xué)機制進行了初步的探討。主要成果包括：確定了孔石莼在恒定光照條件下的最佳生長光強、最佳光暗周期和最佳光譜成分；對比了恒定溫度與溫度日節(jié)律波動條件下、不干出和節(jié)律性干出條件下、恒定鹽度和鹽度日節(jié)律波動下、恒定光照強度和光照強度日節(jié)律波動下、恒定光譜成分和光譜成分變化下孔石莼生長和生化組成的差異；探討了逆日節(jié)律溫度波動和逆溫周期對孔石莼

2、生長和生化組成的影響；對比了恒定溫度與溫度日節(jié)律波動條件下帶形蜈蚣藻四分孢子萌發(fā)和早期發(fā)育的影響；探討了溫度日節(jié)律波動對真江蘺生長、營養(yǎng)吸收和光合作用的生理生態(tài)學(xué)影響。 本研究的結(jié)果表明，潮間帶大型海藻的生長具有溫周期和光增益現(xiàn)象，適宜的溫度日節(jié)律波動、節(jié)律性干出、光照強度日節(jié)律波動對大型海藻的生長具有顯著的促進作用，另外環(huán)境因子的節(jié)律性變動也是潮間帶大型海藻品質(zhì)得以提高的重要原因；溫周期現(xiàn)象的發(fā)生得益于溫度日節(jié)律波動中晝高溫下

3、海藻對營養(yǎng)鹽吸收的加快，以及晝高溫下光合作用得到促進和夜低溫下呼吸作用得到抑制。 本研究定量比較研究了恒定和變化環(huán)境條件下大型海藻生長和生化組成的特點，從孢子萌發(fā)率、生物量、相對生長率、生化成分、營養(yǎng)鹽吸收和光合作用等方面初步探討了環(huán)境條件促進潮間帶海藻生長的生理生態(tài)學(xué)機制。本論文在以往對潮間帶海藻在恒定環(huán)境條件(如溫度、鹽度、光照、營養(yǎng)鹽濃度等)下研究得到的結(jié)果基礎(chǔ)上，根據(jù)潮間帶的大型海藻營附著生活、不能主動運動的特點，模擬自

4、然條件下環(huán)境因子中溫度、干出、鹽度、光照強度、光暗周期和光譜組成的變化，有助于了解大型海藻在潮間帶自然條件下的生長情況，發(fā)現(xiàn)環(huán)境因子節(jié)律性變動條件下可以激活大型海藻的生長潛能，解釋了潮汐和晝夜節(jié)律對海藻的生態(tài)影響，并為海藻的養(yǎng)殖技術(shù)提供了可靠的理論依據(jù)。 一、溫度日節(jié)律波動對潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育、生長、生化組成、營養(yǎng)吸收和光合作用的影響1.溫度日節(jié)律波動對孔石莼生長和生化組成的影響實驗共設(shè)5個溫度日節(jié)律波動處理(20

5、±2℃，20±4℃，20±6℃，20±8℃，20±10℃)和1個恒溫(20℃±0℃)對照。實驗結(jié)果表明：每天不同溫度波動幅度對孔石莼(Ulva pertusa)的生長率具有明顯的影響(P<0.05)，其中(20±2)℃、(20±4)℃和(20±6)℃與恒溫對照相比能明顯促進孔石莼的生長，(20±10)℃則顯著抑制孔石莼的生長；孔石莼相對生長率(RGR)與溫度波動幅度(TA)的關(guān)系符合如下多項式方程： G=β0+β1(TA)+β2

6、(TA)2其中G代表相對生長率，TA代表溫度波動幅度，β0為方程在G軸上的截距，β1和β2為回歸系數(shù)。當(dāng)平均溫度為20℃時，對孔石莼生長最有利的溫度波動幅度為±3.69℃。溫度日節(jié)律波動對孔石莼Chl-a、Chl-b、蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離脯氨酸的含量具有明顯的影響(P<0.05)，(20±2)℃和(20±4)℃處理組的Chl-a含量顯著高于叵溫對照組，(20±2)℃、(20±4)和(20±6)℃處理的蛋白質(zhì)和可溶性糖的絕對含量明顯高于

7、恒溫對照組，但當(dāng)溫度波動幅度大于±8℃時，可溶性糖和細胞防御物質(zhì)游離脯氨酸的含量明顯增加(P<0.05)。 2.溫度日節(jié)律波動對帶形蜈蚣藻四分孢子放散、孢子萌發(fā)和早期發(fā)育的影響實驗共設(shè)3個溫度日節(jié)律波動處理：15±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25+3℃長光周期(L：D=16:8)：用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長光周期(L：D

8、=16:8)分別作為恒溫對照。觀察了帶形蜈蚣藻孢子的放散，并在不同溫度條件下測定了帶形蜈蚣藻孢子萌發(fā)率和早期發(fā)育。實驗結(jié)果表明帶形蜈蚣藻四分孢子囊攜四個孢子同時從藻體中排出，孢子囊膜破裂后四個孢子同時放散；四分孢子的萌發(fā)類型為Nemalion type；從帶形蜈蚣藻四分孢子附著至第三次分裂，藻體的大小沒有發(fā)生明顯的變化；適宜的溫度波動促進了帶形蜈蚣藻四分孢子的萌發(fā)和早期發(fā)育。 3.溫度日節(jié)律波動對真江蘺生長和營養(yǎng)吸收的影響實驗共

9、設(shè)3個溫度日節(jié)律波動處理：15+3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃長光周期(L：D=16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長光周期(L：D=16:8)分別作為恒溫對照。研究了真江蘺在不同溫度條件下的生長、元素積累和營養(yǎng)吸收。實驗結(jié)果表明溫度日節(jié)律波動能夠促進了真江蘺的生長、對碳元素和氮元素的積累以及對水體中NO3-N的吸收和移

10、除。 4.溫度日節(jié)律波動中晝高溫、夜低溫對真江蘺營養(yǎng)吸收和光合作用的影響實驗共設(shè)3個溫度日節(jié)律波動處理：1.5±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃長光周期(L：D：16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長光周期(L：D=16:8)分別作為恒溫對照。研究了在不同溫度條件下晝高溫和夜低溫對真江蘺的營養(yǎng)吸收和光合作用。實驗結(jié)

11、果表明溫度日節(jié)律波動中晝高溫不但促進了真江蘺對水體中NO3-N的吸收，也促進了其凈光合作用速率；同時在夜低溫能夠抑制真江蘺的夜間呼吸作用。上述結(jié)論能夠解釋溫度日節(jié)律波動促進潮間帶海藻生長的現(xiàn)象。 二、節(jié)律性干出對孔石莼生長和生化組成的影響實驗共設(shè)7個節(jié)律性干出的處理，即每12h干出0.0h、0.5h、1.0h、2.0h、3.0h、4.0h和5.0h。實驗結(jié)果表明：每12h不同干出時間對孔石莼(Ulvapertusa)的生長具有明

12、顯的影響(P<0.05)，其中干出0.5h、1.0h和2.0h與不干出處理相比能明顯促進孔石莼的生長，干出5h則顯著抑制孔石莼的生長(P<0.05)；節(jié)律性干出對孔石莼葉綠素a、葉綠素b、蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離脯氨酸含量具有明顯的影響(P<0.05)，于出0.5h、1.0h和2.0h處理的可溶性糖的絕對含量明顯高于不干出處理，干出時間過長(3.0h、4.0h和5.0h)不但使孔石莼生長物質(zhì)的含量減少，并且使孔石莼的滲透溶質(zhì)增加，當(dāng)干出時

13、間為5h時，可溶性糖含量突然增高：游離脯氨酸的含量也隨著干出時間的增加而增加。 三、鹽度日節(jié)律波動對孔石莼生長和生化組成的影響實驗共設(shè)5個鹽度日節(jié)律變化處理(30±3、30±6、30±9、30±12和30±15)和一個恒鹽(30±0)對照處理。 四、光對孔石莼生長和生化組成的影響 1.光照強度對孔石莼生長和生化組成的影響研究了50～400μmol/(m2·s)范圍內(nèi)光照強度對孔石莼生長和藻體生化組成的影響。

14、 2.光照強度日節(jié)律波動對孔石莼生長和生化組成的影響本研究由兩個實驗組成。實驗1共設(shè)5個光照強度波動幅度處理(200±40μmol/(m2·s)、 200±80μmol/(m2·S)、 200±120μmol/(m2·s)、200±160μmol/(m2·s)和200±180μmol/(m2·s))和1個恒定光照強度200μmol/(m2·s)對照。實驗2共設(shè)3個光照強度波動幅度處理(250+50μmol/(m2·s)、250±100

15、μmol/(m2·s)和250±150μmol/(m2·s)和一個恒定光照強度250μmol/(m2·s)對照。 3.不同光照強度下光暗周期對孔石莼生長和生化組成的影響研究了不同光照強度下光暗周期對孔石莼(Ulva pertusa)生長和生化組成的影響。發(fā)現(xiàn)在長日照能夠明顯促進孔石莼的生長，在全光照和全黑暗處理對孔石莼的生長不利。實驗1光照強度為110μmol/(m2·s)，實驗2光照強度為240μmol/(m2·s)，兩種光照

16、強度下分別設(shè)置11個光暗周期處理(L：D=24：0、20:4、16:8、14:10、13:11、12:12、11:13、10:14、8:16、4：20和0:24)。 4.光譜成分及其變動對孔石莼生長和生化組成的影響研究了光譜成分及其波動對孔石莼(Ulva pertusa)生長和生化組成的影響。實驗共設(shè)11個光譜成分及其波動的處理(白光、橙色光、綠色光、紅色光、藍色光、橙色光：綠色光=6:6-h、橙色光：紅色光=6:6-h、綠色光