基于細(xì)胞和群落特征的湖泊水華預(yù)警因子研究.pdf

1、通過研究與細(xì)胞生長變化同步的細(xì)胞色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞磷含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征的變化,建立了基于細(xì)胞自身特征的生長速率預(yù)測模型；研究了水華發(fā)生前浮游植物群落的演替和水體理化性質(zhì)的變化,以及浮游植物色素的變化情況,結(jié)果顯示可以用色素指示浮游植物主要藻類群體的變化情況,而浮游植物物種多樣性有可能做為藍(lán)藻水華早期預(yù)警的群落水平上的因子。
　　 首先研究了物理因素光照和化學(xué)因素氮、磷營養(yǎng)鹽濃度對典型水華藍(lán)藻銅綠微囊藻生

2、長的影響,以及在生長變化過程中細(xì)胞色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征的變化情況。采用單種分批培養(yǎng)的方式,以常見水華藻種銅綠微囊藻(FACHB905)為研究對象,試驗采用不同的光強和不同的氮或磷營養(yǎng)濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)光照與N濃度對銅綠微囊藻的比生長速率、細(xì)胞N含量、細(xì)胞葉綠素a含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞碳水化合物含量均有明顯影響,它們表現(xiàn)出同步的變化趨勢；光照與磷對銅綠微囊藻的比生長速率、細(xì)胞葉綠素a含量

3、、細(xì)胞P含量、細(xì)胞碳水化合物含量和細(xì)胞體積均表現(xiàn)出交互作用；研究發(fā)現(xiàn)在光照和N或者P交互影響藍(lán)藻生長的過程中,細(xì)胞色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征也都發(fā)生明顯的同步變化,這表明,生長與細(xì)胞色素色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征之間可能存在著相關(guān)關(guān)系。
　　 論文研究了Fe和Cu、Mn、Zn等微量金屬營養(yǎng)元素對銅綠微囊藻生長的影響,以及在生長變化

4、過程中細(xì)胞色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征的變化情況。采用單種分批培養(yǎng)的方式,以常見水華藻種銅綠微囊藻(FACHB912,從太湖分離)為研究對象,分別通過改變BG-11培養(yǎng)基中檸檬酸鐵銨、CuSO4·5H2O、MnCl2·4H2O和ZnSO4·7H2O的加入量來調(diào)節(jié)Fe3+、Cu2+、Mn2+、Zn2+的濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在合適的范圍內(nèi),提高這些元素的濃度可促進(jìn)細(xì)胞生長以及提高細(xì)胞色素含量、細(xì)胞

5、碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積,但過高的濃度也會導(dǎo)致對這些特征的抑制作用；最適合銅綠微囊藻生長的Fe、Cu、Mn、Zn濃度分別約為12.3μmol Fe/L、0.079μmol Cu/L、3.57μmol Mn/L、0.386μmolZn/L,高于這些濃度則出現(xiàn)了不同程度的抑制現(xiàn)象；與藍(lán)藻細(xì)胞生長變化同步,細(xì)胞色素含量、細(xì)胞碳水化合物含量、細(xì)胞N含量、細(xì)胞P含量和細(xì)胞體積等細(xì)胞自身特征也都發(fā)生明顯的同步變化。
　

6、　 分批培養(yǎng)條件下銅綠微囊藻的生長呈現(xiàn)明顯的4個階段,即遲緩期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定生長期、衰老期。不同生長階段的比生長速率、細(xì)胞分裂率、顯微圖像周長和面積、圓度、細(xì)胞葉綠素a含量等均呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律,這表明細(xì)胞生長的環(huán)境條件會影響細(xì)胞的生長和自身特征。此外,比生長速率與分裂率、細(xì)胞體積、細(xì)胞圓度等特征可能存在一定變換關(guān)系。
　　 本研究發(fā)現(xiàn),藍(lán)藻比生長速率與細(xì)胞碳水化合物含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此細(xì)胞生長較快時其細(xì)胞碳水化合物含量

7、較低、有利于上浮,從而容易導(dǎo)致水華的發(fā)生；在控制P濃度的條件下,本研究建立了基于細(xì)胞P含量、細(xì)胞碳水化合物含量和細(xì)胞體積的耦合模型來預(yù)測比生長速率,可以達(dá)到較好的預(yù)測效果(Adjusted R2=0.698,P<<0.001)。細(xì)胞自身特征是環(huán)境因子對細(xì)胞綜合作用在細(xì)胞自身上的直接反映。依據(jù)細(xì)胞特征預(yù)測生長速率可以避免不同水域環(huán)境因子差別較大的問題。
　　 最后,本研究通過圍隔中營養(yǎng)濃度的調(diào)控,原位誘發(fā)了藍(lán)藻(主要是鈍頂節(jié)旋藻,