重金屬脅迫對(duì)海洋微藻的影響-基于整合生物學(xué)的毒性效應(yīng)研究.pdf

1、重金屬、營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)污染物并稱為三大海洋環(huán)境污染，由其所引起的生態(tài)學(xué)效應(yīng)是全球性的焦點(diǎn)環(huán)境問(wèn)題之一。海洋微藻是海洋初級(jí)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，也是海洋物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的起始和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，海洋微藻群落的動(dòng)態(tài)變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定具有重要意義。本研究以典型重金屬離子銅(Cu2+)，鎘(Cd2+)和鋅(Zn2+)為污染脅迫因子，在實(shí)驗(yàn)生態(tài)條件下研究其對(duì)四種海洋微藻：甲藻門的米氏凱倫藻(Karenia mikimotoi)和微小原甲藻(Proro

2、centrum minimum)、綠藻門的青島大扁藻(Platymonas helgolandica var.tsingtaoensis)以及金藻門的等鞭金藻8701(Rsochrysis galbana8701)的影響，基于整合生態(tài)學(xué)理念，從細(xì)胞結(jié)構(gòu)、種群增長(zhǎng)和種間競(jìng)爭(zhēng)等不同生物組織層次上系統(tǒng)研究其毒性效應(yīng)。
　　 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
　　 1.重金屬脅迫對(duì)四種海洋微藻的急性毒性效應(yīng)研究(1)在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，三種重金屬離子的

3、急性毒性脅迫作用均能有效抑制四種微藻的生長(zhǎng)，并表現(xiàn)出一定的濃度.效應(yīng)關(guān)系，隨著脅迫濃度的增加，微藻的相對(duì)增長(zhǎng)率均呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)。Cu2+、Cd2+、Zn2+對(duì)青島大扁藻、米氏凱倫藻、微小原甲藻和等鞭金藻8701的96h-EC50分別為0.671 mg/L、2.233 mg/L、0.2760 mg/L、1.881 mg/L；1.188 mg/L、17.511 mg/L、1.215 mg/L、6.268 mg/L；5.773 mg/L

4、、31.278 mg/L、7.976 mg/L、18.732 mg/L。通過(guò)比較四種微藻的48h-EC50和96h-EC50發(fā)現(xiàn)：3種重金屬離子的毒性表現(xiàn)出Cu2+>Cd2+>Zn2+的趨勢(shì)，Cu2+的毒性作用最強(qiáng)；總體來(lái)說(shuō)，受試微藻中微小原甲藻對(duì)重金屬脅迫最敏感，等鞭金藻8701次之，青島大扁藻和米氏凱倫藻相對(duì)不敏感。
　　 (2)以米氏凱倫藻為例，利用流式細(xì)胞術(shù)(FCM)研究了Cu2+的急性毒性脅迫對(duì)米氏凱倫藻生長(zhǎng)的影響。在

5、實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，Cu2+對(duì)米氏凱倫藻細(xì)胞體積及內(nèi)容物復(fù)雜程度影響較大，與對(duì)照組相比差異顯著(p<0.05)，對(duì)其葉綠素平均熒光強(qiáng)度影響不大(p>0.05)。
　　 (3)Cu2+脅迫下對(duì)米氏凱倫藻、青島大扁藻和等鞭金藻8701進(jìn)行亞顯微結(jié)構(gòu)觀察，發(fā)現(xiàn)米氏凱倫藻的膜結(jié)構(gòu)對(duì)Cu2+脅迫較為敏感，與對(duì)照組相比損傷嚴(yán)重，但線粒體及葉綠體的結(jié)構(gòu)在脅迫前后變化不大；青島大扁藻和等鞭金藻8701膜結(jié)構(gòu)及細(xì)胞核對(duì)Cu2+并不十分敏感，與對(duì)照組相

6、比等鞭金藻8701的色素體及貯能物質(zhì)受損較嚴(yán)重，青島大扁藻的葉綠體和淀粉粒受損嚴(yán)重。
　　 2.Cu2+的亞急性毒性脅迫四種海洋微藻的影響研究(1)對(duì)微小原甲藻和等鞭金藻8701種群增長(zhǎng)的影響a.在單培養(yǎng)體系中，不同初始接種密度對(duì)微小原甲藻的種群增長(zhǎng)有一定影響：隨初始藻密度的增加，微小原甲藻到達(dá)拐點(diǎn)(Tp)的時(shí)間及進(jìn)入靜止期的時(shí)間縮短，種群最大增長(zhǎng)率(r)也隨之減小，最大環(huán)境負(fù)載量(K)變化不大。
　　 b.Cu2+的亞

7、急性毒性脅迫作用亦能對(duì)單培養(yǎng)體系中微小原甲藻和等鞭金藻8701的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。其中在高濃度組(Cu2+=0.3mg/L)中兩種微藻的生長(zhǎng)抑制作用極顯著(p<0.01)；而低濃度Cu2+的亞急性毒性脅迫(Cu2+=0.1mg/L)對(duì)微小原甲的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，對(duì)等鞭金藻8701的抑制作用也不明顯(p>0.05)。
　　 (2)對(duì)微小原甲藻和等鞭金藻8701種間相互作用的影響a.在微小原甲藻和等鞭金藻8701的共培養(yǎng)體系中，微小原

8、甲藻和等鞭金藻8701的生長(zhǎng)曲線擬合邏輯斯蒂方程程度良好，初始接種生物量比的變化沒(méi)有影響兩種藻的種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，當(dāng)初始接種生物量(P：I)為10:1、1:1與10:1時(shí)，等鞭金藻8701均在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。與單培養(yǎng)體系相比，共培養(yǎng)體系中的微藻的生長(zhǎng)模式有所變化，三種生物量比的實(shí)驗(yàn)體系中，生物量比P：I=1:10時(shí)，共培養(yǎng)體系中的等鞭金藻8701與對(duì)照組相比生長(zhǎng)受到促進(jìn)，其它培養(yǎng)條件下微藻的生長(zhǎng)均受到抑制。
　　 b.Cu2+脅