长江口及邻近海域浮游植物色素与富营养化研究

论文摘要

本论文利用HPLC色素分析技术,研究了我国长江口及东海海域浮游植物的色素分布和群落结构,结合相关调查资料,初步分析了浮游植物与环境因子之间的关系,以期为进一步研究以浮游植物关键类群、门类比例和色素分布为指示的长江口及邻近海域富营养化指标体系提供了基础资料。结果显示:在长江口及邻近海域有21种浮游植物特征色素得到分离鉴定,主要的色素种类有叶绿素a、叶绿素b、多甲藻素、岩藻黄素、19’-丁酰基氧化岩藻黄素、19’-已酰基氧化岩藻黄素、硅甲藻黄素、别黄素、玉米黄素等。叶绿素a是含量最丰富的色素,其次是岩藻黄素和多甲藻素。长江口海域特征色素的组成和分布受到多种环境因子的影响。调查期间,叶绿素a的高值区出现在122.5123.5°E的海域,通过对色素的分析在这一海域检测到甲藻和硅藻藻华的暴发,表明该海域的富营养化症状较明显。长江口海域的Fp值的分布范围为0.160.98之间,平均值为0.76,表明长江口海域呈明显的富营养化状态。与最大浑浊区相比,外海区的富营养化水平更高,但随着离岸距离的进一步增加水体的Fp值明显下降。水体中的特征色素组成表明研究海区主要浮游植物类群为硅藻、甲藻、隐藻、绿藻、蓝藻、定鞭藻、金藻和青绿藻等8个类群。本文利用HPLC和CHEMTAX对浮游植物特征色素分析,实现了对8种主要类群丰度的估算,利用这种方法能够较好的检测那些在显微镜下分析通常被低估或忽略的藻类类群。CHEMTAX分析结果显示,长江口及其邻近海域浮游植物群落组成的分布具有明显的区域化特征,其分布主要受到长江冲淡水的影响。受长江冲淡水影响较大的浑浊区,硅藻、隐藻和绿藻是最主要的类群,而定鞭藻、金藻和蓝藻在外海区域的站位对生物量的贡献明显上升。2009年5月和11月,本文通过现场营养盐加富实验对长江口海域浮游植物群落对营养盐添加的响应进行了研究。加富实验结果显示:不同站位或同一站位不同季节的浮游植物生长对营养盐加富产生不同的响应,这与培养实验水样采集时浮游植物所处的N、P限制状态有着密切的关系。营养盐的加富不仅能够促进浮游植物生物量的增加,也可能引起浮游植物的群落结构的变化,培养实验开始后营养盐的输入使得硅藻在竞争中取得了优势,硅藻所占比重明显上升;但随着培养的进行,营养盐逐渐消耗,一些在低营养条件下竞争能力强的浮游植物类群比如甲藻、蓝藻等对生物量的贡献逐渐上升;同时,培养海水中初始浮游植物群落组成对营养盐加富后群落结构的变化有着重要的影响。以我国长江口海域主要有害藻华原因种东海原甲藻为研究对象,我们研究了不同氮磷营养盐条件对该藻生长、蛋白质和碳水化合物含量以及色素组成的影响,分析讨论了不同营养盐条件与微藻的主要生化组分之间的关系,以期为近海富营养化评价提供生物学特征参数。实验结果表明:东海原甲藻的生长及生化组成对环境中氮磷营养条件的变化产生显著的响应;胞内蛋白质含量与培养液中氮浓度呈显著正相关关系,与P限制相比低N条件对蛋白质含量的影响更明显;培养介质中氮和磷的限制均能导致细胞内碳水化合物含量的升高,细胞内总碳水化合物含量与生长速率表现出显著的负相关关系;通过分析不同生化指标与培养液中营养盐的关系发现,氮限制条件下具有相对较高的蛋白质/碳水化合物、β-胡萝卜素/叶绿素a值以及碳水化合物/胞内总磷含量和蛋白质/胞内总磷含量值,而磷限制条件下通常具有较高的蛋白质/碳水化合物、β-类胡萝卜素/叶绿素a值和较低的碳水化合物/胞内总磷含量和蛋白质/胞内总磷含量值,因此,可将蛋白质/碳水化合物、β-胡萝卜素/叶绿素a、碳水化合物/胞内总磷含量和蛋白质/胞内总磷含量作为指示微藻细胞营养状态的指标。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 长江口水域环境特征及富营养化现状
• 1.1 长江口环境概况
• 1.2 长江口及邻近海域富营养化现状
• 2 海洋浮游植物与富营养化关系
• 3 海洋浮游植物色素
• 4 海洋浮游植物色素分析技术
• 4.1 分光光度法
• 4.2 荧光法
• 4.3 薄层色谱技术
• 4.4 高效液相色谱技术
• 5 浮游植物色素在海洋研究中的应用
• 5.1 色素在浮游植物群落组成研究中的应用
• 5.2 色素在富营养化研究中的应用
• 5.3 色素在中国近海研究中的应用
• 6 研究内容及意义
• 第二章 长江口近岸海域浮游植物色素分布及群落结构特征
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 调查区域与采样站位
• 2.2 样品的采集与分析方法
• 2.3 浮游植物色素HPLC 分析方法
• 2.4 浮游植物色素CHEMTAX 分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 长江口近岸海域富营养化相关参数的分布特征
• 3.2 长江口近岸海域浮游植物色素组成与分布特征
• 3.3 长江口近岸海域浮游植物群落结构特征
• 3.4 典型站位环境因子与浮游植物群落组成垂直分布
• 3.5 浮游植物色素分布与环境因子的关系
• 3.6 基于浮游植物色素的营养状态指标
• 3.7 浮游植物类群的分布、群落组成与环境因子的关系
• 4 小结
• 第三章 东海海域浮游植物色素分布及群落特征
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 调查区域与采样站位
• 2.2 样品的采集与分析方法
• 2.3 浮游植物色素HPLC 分析方法
• 2.4 浮游植物色素CHEMTAX 分析
• 3 结果
• 3.1 研究海域环境特征
• 3.2 东海海域浮游植物色素组成和分布
• 3.3 东海海域浮游植物群落组成及丰度
• 4 讨论
• 5 小结
• 第四章 利用特征色素研究浮游植物对营养盐加富的响应
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验站位
• 2.2 现场培养方法
• 2.3 样品的采集与分析方法
• 2.4 浮游植物色素HPLC 分析方法
• 2.5 浮游植物色素CHEMTAX 分析
• 3 结果
• 3.1 现场培养期间理化性质的变化
• 3.2 浮游植物生长对营养盐加富的响应
• 3.3 浮游植物群落组成对营养盐加富的响应
• 4 讨论
• 5 小结
• 第五章 不同营养条件下东海原甲藻色素与生化组成特征研究
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验藻种及培养条件
• 2.2 培养条件
• 2.3 实验设计
• 2.4 藻密度的测定和比生长率的计算
• 2.5 微藻蛋白质与碳水化合物的测定
• 2.6 微藻色素测定
• 2.7 培养液中营养盐浓度测定
• 2.8 数据分析
• 3 结果
• 3.1 不同营养条件对东海原甲藻生长的影响
• 3.2 培养液中营养盐浓度的变化
• 3.3 不同营养条件下东海原甲藻蛋白质和碳水化合物含量的变化
• 3.4 不同营养条件下东海原甲藻色素含量与比值变化
• 4 讨论
• 4.1 不同氮磷营养条件对东海原甲藻生长的影响
• 4.2 不同氮磷营养条件对蛋白质和碳水化合物含量的影响
• 4.3 不同氮磷营养条件对色素含量和比值的影响
• 4.4 指示微藻营养状态和环境营养盐状况
• 5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 博士期间撰写论文情况
• 致谢