棕鞭毛蟲在不同營養(yǎng)方式下對枝角類的毒性.pdf

1、鞭毛蟲作為重要的藻類牧食者，在湖泊水體微食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的能量傳輸和生物化學(xué)循環(huán)過程中發(fā)揮著十分重要的作用。它們中的一些株系可以產(chǎn)生一些有毒（化感）物質(zhì)，對水體中其他藻類和其牧食者產(chǎn)生消極影響，自從1960年，金藻屬的Poterioochromonas和Ochromonas逐漸被人們熟知并懷疑會產(chǎn)生毒素，隨著研究進(jìn)一步深入，發(fā)現(xiàn)不同株系的鞭毛蟲確實可以釋放有毒的化感物質(zhì)對其他藻類和直接牧食者（如枝角類，魚類等）有毒性作用。以下幾種品系已經(jīng)被

2、證明了有毒性作用，Ochromonas danica,Ochromonas minuta,Ochromonas sociabilis和其他Ochromonasspp.和Poterioochromonas malhamensis strains L933/1A-C。鞭毛蟲釋放的化感物質(zhì)會間接引起整個浮游生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，特別是這些有毒物質(zhì)大量存在赤潮發(fā)生時影響更為明顯。除了生態(tài)后果，赤潮中這些有毒藻體還限制了水體的商業(yè)和娛樂用

3、途從而使經(jīng)濟蒙受損失。在赤潮發(fā)生時，微囊藻是一種廣泛分布的能夠產(chǎn)生毒素并形成水華的種類，其產(chǎn)生的藻毒素可以抑制真核生物蛋白磷酸化，對微囊藻的一些牧食者會產(chǎn)生毒害作用，不僅可以導(dǎo)致水生生物的大批死亡，一些人類的疾病也與有毒微囊藻有關(guān)。另外，微囊藻可以形成很大的群體阻礙浮游動物正常攝食，而且藻細(xì)胞中長鏈不飽和脂肪酸和甾醇含量很低，植食性浮游動物以其作為食物難以很好地生存，從而擾亂了水域生態(tài)系統(tǒng)正常的結(jié)構(gòu)與功能。鞭毛蟲Ochromonas s

4、p.以及Poterioochromonas sp.可以強有力的牧食單細(xì)胞微囊藻，導(dǎo)致微囊藻種群生物量迅速的下降，而自身并未受到藻毒素的負(fù)面影響，且有大量實例發(fā)現(xiàn)混合營養(yǎng)方式的棕鞭毛蟲是藻類中的重要組成成分，鞭毛蟲可以作為微囊藻與下一營養(yǎng)級之間的橋梁將能量傳遞下去，兼性營養(yǎng)的棕鞭毛蟲作為初級和次級生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)者，也是浮游生物食物鏈的重要組成成分。Ochromonas屬中的種類廣泛分布在各類淡水水域中，已經(jīng)可以成功地在自養(yǎng)、混養(yǎng)和異養(yǎng)條件下

5、培養(yǎng)，其在代謝模式上的高度可塑性被認(rèn)為是對多變的脅迫環(huán)境的適應(yīng)，而光合自養(yǎng)通常不是混合營養(yǎng)的鞭毛蟲獲取能量的主要來源，它可能只是在鞭毛蟲其他碳源不可得時維持其存活，混養(yǎng)和異養(yǎng)的棕鞭毛蟲才是浮游食物網(wǎng)中的主要獲取能量的營養(yǎng)方式，混養(yǎng)的棕鞭毛蟲既依靠體內(nèi)的葉綠體進(jìn)行光合作用維持自身的生存又能攝食水體中的細(xì)菌、藻類和其他有機物質(zhì)獲取自身生長和繁殖所需的能量。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)，兼性營養(yǎng)的棕鞭毛蟲的產(chǎn)毒機制可能就與它的營養(yǎng)方式有關(guān)，為此，我們研

6、究兼性營養(yǎng)的棕鞭毛蟲對食物網(wǎng)中對浮游生物的潛在毒性，主要驗證它對直接以其為食的枝角類是否有潛在的毒性影響，繼而延伸到毒性程度是不是受到棕鞭毛蟲獲取能量的營養(yǎng)方式的影響就。為此我們設(shè)計了以下實驗。
　　本文所有實驗是以棕鞭毛蟲（Ochromonas sp.）、大型溞（Daphnia magna）、擬同形溞（Daphnia similoides）、微型裸腹溞（Moina micrura）和網(wǎng)紋溞（Ceriodaphniacornuta

7、）為研究對象，每個實驗持續(xù)兩周左右，分別研究了兼性營養(yǎng)的棕鞭毛蟲在自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)條件下對四種枝角類是否有毒性，同時收集不同營養(yǎng)方式的棕鞭毛蟲濾液，添加到四種枝角類的培養(yǎng)基中，驗證濾液對枝角類是否有毒性作用，實驗中定時觀察并記錄棕鞭毛蟲的存活情況。實驗結(jié)果具體如下。
　　(1)棕鞭毛蟲在自養(yǎng)方式下只能靠自身的光合作用合成維持存活所需能量，濃度為104 cells mL-1的棕鞭毛蟲投喂大型溞時，大型溞的存活情況與對照組（饑餓組）并

8、無顯著差異，分別在第十三天、第十二天內(nèi)全部死亡，而柵藻組生長良好;擬同形溞在第十四天全部死亡，裸腹溞在十一天全部死亡，網(wǎng)紋溞在第九天全部死亡;而在麥粒培養(yǎng)基中卻發(fā)現(xiàn)與自養(yǎng)時不一樣的現(xiàn)象，在異養(yǎng)（無光）和混養(yǎng)（有光）時，結(jié)果顯示，實驗組中的大型溞分別在第六天和第七天全部死亡，而對照組（饑餓組）在十二天全部死亡，異養(yǎng)和混養(yǎng)的棕鞭毛蟲對大型溞都有毒性效應(yīng)，經(jīng)雙因素分析，兩者之間沒有顯著性差異，同樣的，在擬同形溞、裸腹溞、網(wǎng)紋溞中也出現(xiàn)了相同的

9、現(xiàn)象。兼性營養(yǎng)的棕鞭毛蟲可能通過產(chǎn)生化感物質(zhì)進(jìn)行反牧食防御。實驗同時收集的濾液在加入四種枝角類時并未發(fā)現(xiàn)有毒性效應(yīng)，猜測這種毒性物質(zhì)可能不會輕易排放到水體中而只存在于細(xì)胞體內(nèi)。
　　(2)分別配制8×102 cells mL-1、5×103 cells mL-1、2×104 cells mL-1、8×104 cellsmL-1、5×105 cells mL-1這幾種濃度的混合營養(yǎng)的棕鞭毛蟲，每個實驗組中添加10只3日齡大型溞，結(jié)果

10、發(fā)現(xiàn)，在較低濃度下，8×102 cells mL-1、5×103 cells mL-1，在沒有其他食物來源時，大型溞生長緩慢，出現(xiàn)一定的負(fù)面影響，當(dāng)棕鞭毛蟲濃度達(dá)到104 cells mL-1及以上時，大型溞的死亡率遠(yuǎn)高于對照組的饑餓狀態(tài)，在第二天就出現(xiàn)了死亡，混合營養(yǎng)的棕鞭毛蟲對大型溞的毒性影響是與自身濃度有關(guān)的。實驗中還發(fā)現(xiàn)，如果在較低濃度下再加上好的食物補給，有利于大型溞的生長和繁殖，而如果在高濃度的棕鞭毛蟲組加入好的食物來源，仍

11、會對大型溞有一種亞致死效應(yīng)，這就說明了混合營養(yǎng)的棕鞭毛蟲對水體中的大型溞有毒性作用的，并不是大型溞的食物來源。
　　(3)實驗中挑選不同年齡的大型溞（1、3、5、7日齡），每個齡期的大型溞都挑20個加入到中等濃度混合營養(yǎng)的棕鞭毛蟲中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同年齡結(jié)構(gòu)的大型溞在五天內(nèi)全部死亡，對照組在第十一天內(nèi)全部死亡，而柵藻組的生長狀況良好，無死亡現(xiàn)象。1、3、5、7日齡的都在第二天開始出現(xiàn)死亡，由單因素方差分析，不同年齡結(jié)構(gòu)之間沒有顯著性差