不同光照擾動條件對浮游植物的影響規(guī)律研究.pdf

1、三峽水庫自蓄水發(fā)電以來，大部分支流均發(fā)生了不同程度的水華，對水華防控問題的研究已成為學(xué)者研究的熱點。從生物多樣性角度來看，藻類水華其實就是某種“有害”藻類瘋長形成絕對優(yōu)勢的現(xiàn)象，其本質(zhì)是浮游植物的多樣性降低導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡。因此，提高浮游植物的多樣性就能促進(jìn)生態(tài)平衡，從而有效地防控水華發(fā)生。為了探究浮游植物多樣性與環(huán)境擾動的關(guān)系，得到影響浮游植物演替和生物量的關(guān)鍵要素的閾值范圍和擾動模式，基于前期的野外監(jiān)測、機理研究和數(shù)值模擬，本文

2、以光照為擾動條件，引入中度擾動理論和生境選擇學(xué)說，開展室內(nèi)控制實驗，從擾動強度和擾動周期兩個方面分別探究相應(yīng)的光擾動下浮游植物的變化規(guī)律，由此得出維持藻類多樣性的單因子擾動閾值。基于前期水溫和光照的單因子擾動研究結(jié)果，開展不同強度、周期的光因子協(xié)同擾動和不同周期的光溫協(xié)同擾動試驗，得出能同時維持浮游植物多樣性和有效降低其生物量的生境擾動模式。通過研究，主要得到如下認(rèn)識：
　?。?）不同的恒定光照對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　

3、在實驗組中（除0lx對照組外）：在4500lx光照強度下，群落演替速率為中等水平，藻類多樣性達(dá)到最高，生物量最大；在1500lx光照強度下，演替速率為最低，藻類多樣性最低，生物量也最低；群落中出現(xiàn)了衣藻的絕對占優(yōu)或者衣藻、柵藻同時大量增殖混生的現(xiàn)象。藻類優(yōu)勢功能組的演替規(guī)律基本為：X1（小球藻）→X2（衣藻），而0lx組演替不明顯。中期時，群落主要由C/S型藻類組成。至演替末期，不同光照組整體上均以C型（衣藻）為主，S/CS/CR策略藻

4、類的相對含量有所增加。
　?。?）不同強度的光照擾動對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ8000lx是適宜的光照擾動強度，此時生物量較低，同時多樣性達(dá)到最大。Δ2000lx組的藻類生長最慢，多樣性達(dá)到最低。達(dá)到生長穩(wěn)定期時，各組中的優(yōu)勢藻種仍為微囊藻，且相對含量較初始時均有所增加；色球藻隨著光照擾動強度的增加，所占比例也越高。其中Δ2000lx組中的微囊藻優(yōu)勢最為明顯；Δ8000lx組中微囊藻的含量較少。優(yōu)勢功能組的演替規(guī)律基本

5、為：LM/LO/X1→LM/LO或LM/X1，各擾動組的演替不明顯。在擾動發(fā)生后的中期，各擾動組中形成了多種生長策略的藻類共存的格局，R型策略藻類數(shù)量上明顯增加。實驗結(jié)束時，擾動組Δ2000lx組形成了主要功能組組合LM/X1，而其余擾動組的功能組以LM/LO為主。群落結(jié)構(gòu)以耐擾動的S策略藻類為主，競爭型的C策略藻類銳減。
　?。?）不同周期的光照擾動對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ10000Lx/Δ48h是適宜的光照擾動周

6、期組，此時多樣性最高，同時生物量也較低。Δ10000lx/Δ12h為不適宜的光照擾動周期，此時多樣性最低，生物量最大。達(dá)到生長穩(wěn)定期時，各組中的優(yōu)勢藻種均為微囊藻。3-1組中微囊藻和色球藻的相對含量超過80%，較低周期擾動組3-2的微囊藻、小球藻和色球藻亦占較大比例。3-3、3-4和3-5中的主要藻類有微囊藻、小球藻、色球藻、菱形藻和實球藻，且各藻種分布相對均勻。優(yōu)勢功能組的演替規(guī)律基本為：LM/LO/X1 LM/G(D)/X1或 G/

7、LM/X1 LM/X1/LO或LM/G/X1。在中期時，出現(xiàn)了功能組G和D，R型策略藻類數(shù)量上明顯增加。至實驗結(jié)束時，擾動組3-1、3-2、3-3、3-4和3-5的藻類功能組分別以LM/LO、LM/X1、LM/X1/LO、LM/X1/LO/G和LM/G/X1為主，群落結(jié)構(gòu)主要由S/C型藻類組成。（注：3-1、3-2、3-3、3-4和3-5分別代表Δ10000lx/Δ12h、Δ10000lx/Δ24h、Δ10000lx/Δ36h、Δ100

8、00lx/Δ48h、Δ10000lx/Δ60h）
　　（4）不同強度與周期的光照協(xié)同擾動對浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響
　　Δ4500lx/Δ36h為最適的光照強度、周期的協(xié)同擾動模式，此時多樣性最高，生物量最低。達(dá)到生長穩(wěn)定期時，各組中的優(yōu)勢藻種由小球藻演替成了微囊藻。在相同擾動強度Δ8000lx的三個擾動周期組中，群落結(jié)構(gòu)的相似度較高，在擾動強度為Δ4500lx的三個擾動周期組中，群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定差異性。優(yōu)勢功能組的演替規(guī)律基本

9、為：X1 X1/LM LM/X1。在擾動發(fā)生的中后期，群落結(jié)構(gòu)由耐擾動的S型藻類取代C競爭型藻類成為絕對優(yōu)勢藻種，形成 S/C的群落構(gòu)成。末期時，4-1、4-2、4-4和4-6組絕對優(yōu)勢功能組為LM，4-5組代表性功能組為LM/X1/LO，而4-3組中藻類功能組組成以LM/X1為主。（注：4-1、4-2、4-3、4-4、4-5和4-6分別代表Δ4500lx/Δ24h、Δ8000lx/Δ24h、Δ4500lx/Δ36h、Δ8000lx/Δ

10、36h、Δ4500lx/Δ48h和Δ8000lx/Δ48h）
　?。?）不同周期的光溫擾動對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響
　　Δ10000lx/Δ36h&Δ22℃/Δ48h為最適的光溫擾動周期模式，此時生物量最低，多樣性最高。各組間的多樣性指數(shù)相差不大，但整體偏高。達(dá)到生長穩(wěn)定期時，各組中的群落結(jié)構(gòu)有所不同。5-1和5-2的絕對優(yōu)勢藻種為微囊藻，5-3和5-9以微囊藻和小球藻為主，相對含量超過80%，且相差不大。5-6和5-8分別

11、以纖維藻、微囊藻和微囊藻、纖維藻為主，無絕對占優(yōu)藻種。5-4組的優(yōu)勢藻種為纖維藻，而其余組中微囊藻的相對含量較高。優(yōu)勢功能組的演替規(guī)律基本為：X1（小球藻+弓形藻+纖維藻） X1/X2（衣藻）/LM LM（微囊藻）/X1（纖維藻+小球藻）或X1/LM。在擾動發(fā)生的中后期，群落結(jié)構(gòu)中耐擾動的S型藻類大量生長，逐步取代C型藻類的競爭優(yōu)勢，形成S/C/CR或C/S的群落結(jié)構(gòu)。至演替末期時，5-3組的功能組以X1（小球藻+纖維藻）/ LM為主、

12、5-4的絕對優(yōu)勢功能組為X1（纖維藻+小球藻+弓形藻），5-6的主要功能組為X1（纖維藻）/LM，其余組中優(yōu)勢功能組為LM，5-1、5-5、5-8和5-9組的主要功能組由LM/X1組成，而5-2和5-7分別為LM/X1/J和LM/X1/LO/J。（注：5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6、5-7、5-8和5-9分別代表Δ10000lx/Δ24h&Δ22℃/Δ24h、Δ10000lx/Δ24h&Δ22℃/Δ36h、Δ10000l