環(huán)境因子節(jié)律性變動(dòng)對(duì)潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育和生長(zhǎng)的影響及其生理生態(tài)學(xué)機(jī)制.pdf

1、本論文通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究了環(huán)境因子節(jié)律性變化對(duì)潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育和生長(zhǎng)的影響，并對(duì)其生理生態(tài)學(xué)機(jī)制進(jìn)行了初步的探討。主要成果包括：確定了孔石莼在恒定光照條件下的最佳生長(zhǎng)光強(qiáng)、最佳光暗周期和最佳光譜成分；對(duì)比了恒定溫度與溫度日節(jié)律波動(dòng)條件下、不干出和節(jié)律性干出條件下、恒定鹽度和鹽度日節(jié)律波動(dòng)下、恒定光照強(qiáng)度和光照強(qiáng)度日節(jié)律波動(dòng)下、恒定光譜成分和光譜成分變化下孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的差異；探討了逆日節(jié)律溫度波動(dòng)和逆溫周期對(duì)孔石莼

2、生長(zhǎng)和生化組成的影響；對(duì)比了恒定溫度與溫度日節(jié)律波動(dòng)條件下帶形蜈蚣藻四分孢子萌發(fā)和早期發(fā)育的影響；探討了溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)真江蘺生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)吸收和光合作用的生理生態(tài)學(xué)影響。 本研究的結(jié)果表明，潮間帶大型海藻的生長(zhǎng)具有溫周期和光增益現(xiàn)象，適宜的溫度日節(jié)律波動(dòng)、節(jié)律性干出、光照強(qiáng)度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)大型海藻的生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)作用，另外環(huán)境因子的節(jié)律性變動(dòng)也是潮間帶大型海藻品質(zhì)得以提高的重要原因；溫周期現(xiàn)象的發(fā)生得益于溫度日節(jié)律波動(dòng)中晝高溫下

3、海藻對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收的加快，以及晝高溫下光合作用得到促進(jìn)和夜低溫下呼吸作用得到抑制。 本研究定量比較研究了恒定和變化環(huán)境條件下大型海藻生長(zhǎng)和生化組成的特點(diǎn)，從孢子萌發(fā)率、生物量、相對(duì)生長(zhǎng)率、生化成分、營(yíng)養(yǎng)鹽吸收和光合作用等方面初步探討了環(huán)境條件促進(jìn)潮間帶海藻生長(zhǎng)的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制。本論文在以往對(duì)潮間帶海藻在恒定環(huán)境條件(如溫度、鹽度、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等)下研究得到的結(jié)果基礎(chǔ)上，根據(jù)潮間帶的大型海藻營(yíng)附著生活、不能主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，模擬自

4、然條件下環(huán)境因子中溫度、干出、鹽度、光照強(qiáng)度、光暗周期和光譜組成的變化，有助于了解大型海藻在潮間帶自然條件下的生長(zhǎng)情況，發(fā)現(xiàn)環(huán)境因子節(jié)律性變動(dòng)條件下可以激活大型海藻的生長(zhǎng)潛能，解釋了潮汐和晝夜節(jié)律對(duì)海藻的生態(tài)影響，并為海藻的養(yǎng)殖技術(shù)提供了可靠的理論依據(jù)。 一、溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)潮間帶大型海藻孢子萌發(fā)、早期發(fā)育、生長(zhǎng)、生化組成、營(yíng)養(yǎng)吸收和光合作用的影響1.溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響實(shí)驗(yàn)共設(shè)5個(gè)溫度日節(jié)律波動(dòng)處理(20

5、±2℃，20±4℃，20±6℃，20±8℃，20±10℃)和1個(gè)恒溫(20℃±0℃)對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：每天不同溫度波動(dòng)幅度對(duì)孔石莼(Ulva pertusa)的生長(zhǎng)率具有明顯的影響(P<0.05)，其中(20±2)℃、(20±4)℃和(20±6)℃與恒溫對(duì)照相比能明顯促進(jìn)孔石莼的生長(zhǎng)，(20±10)℃則顯著抑制孔石莼的生長(zhǎng)；孔石莼相對(duì)生長(zhǎng)率(RGR)與溫度波動(dòng)幅度(TA)的關(guān)系符合如下多項(xiàng)式方程： G=β0+β1(TA)+β2

6、(TA)2其中G代表相對(duì)生長(zhǎng)率，TA代表溫度波動(dòng)幅度，β0為方程在G軸上的截距，β1和β2為回歸系數(shù)。當(dāng)平均溫度為20℃時(shí)，對(duì)孔石莼生長(zhǎng)最有利的溫度波動(dòng)幅度為±3.69℃。溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)孔石莼Chl-a、Chl-b、蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離脯氨酸的含量具有明顯的影響(P<0.05)，(20±2)℃和(20±4)℃處理組的Chl-a含量顯著高于叵溫對(duì)照組，(20±2)℃、(20±4)和(20±6)℃處理的蛋白質(zhì)和可溶性糖的絕對(duì)含量明顯高于

7、恒溫對(duì)照組，但當(dāng)溫度波動(dòng)幅度大于±8℃時(shí)，可溶性糖和細(xì)胞防御物質(zhì)游離脯氨酸的含量明顯增加(P<0.05)。 2.溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)帶形蜈蚣藻四分孢子放散、孢子萌發(fā)和早期發(fā)育的影響實(shí)驗(yàn)共設(shè)3個(gè)溫度日節(jié)律波動(dòng)處理：15±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25+3℃長(zhǎng)光周期(L：D=16:8)：用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長(zhǎng)光周期(L：D

8、=16:8)分別作為恒溫對(duì)照。觀察了帶形蜈蚣藻孢子的放散，并在不同溫度條件下測(cè)定了帶形蜈蚣藻孢子萌發(fā)率和早期發(fā)育。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明帶形蜈蚣藻四分孢子囊攜四個(gè)孢子同時(shí)從藻體中排出，孢子囊膜破裂后四個(gè)孢子同時(shí)放散；四分孢子的萌發(fā)類型為Nemalion type；從帶形蜈蚣藻四分孢子附著至第三次分裂，藻體的大小沒有發(fā)生明顯的變化；適宜的溫度波動(dòng)促進(jìn)了帶形蜈蚣藻四分孢子的萌發(fā)和早期發(fā)育。 3.溫度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)真江蘺生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)吸收的影響實(shí)驗(yàn)共

9、設(shè)3個(gè)溫度日節(jié)律波動(dòng)處理：15+3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃長(zhǎng)光周期(L：D=16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長(zhǎng)光周期(L：D=16:8)分別作為恒溫對(duì)照。研究了真江蘺在不同溫度條件下的生長(zhǎng)、元素積累和營(yíng)養(yǎng)吸收。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度日節(jié)律波動(dòng)能夠促進(jìn)了真江蘺的生長(zhǎng)、對(duì)碳元素和氮元素的積累以及對(duì)水體中NO3-N的吸收和移

10、除。 4.溫度日節(jié)律波動(dòng)中晝高溫、夜低溫對(duì)真江蘺營(yíng)養(yǎng)吸收和光合作用的影響實(shí)驗(yàn)共設(shè)3個(gè)溫度日節(jié)律波動(dòng)處理：1.5±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃長(zhǎng)光周期(L：D：16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃長(zhǎng)光周期(L：D=16:8)分別作為恒溫對(duì)照。研究了在不同溫度條件下晝高溫和夜低溫對(duì)真江蘺的營(yíng)養(yǎng)吸收和光合作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)

11、果表明溫度日節(jié)律波動(dòng)中晝高溫不但促進(jìn)了真江蘺對(duì)水體中NO3-N的吸收，也促進(jìn)了其凈光合作用速率；同時(shí)在夜低溫能夠抑制真江蘺的夜間呼吸作用。上述結(jié)論能夠解釋溫度日節(jié)律波動(dòng)促進(jìn)潮間帶海藻生長(zhǎng)的現(xiàn)象。 二、節(jié)律性干出對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響實(shí)驗(yàn)共設(shè)7個(gè)節(jié)律性干出的處理，即每12h干出0.0h、0.5h、1.0h、2.0h、3.0h、4.0h和5.0h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：每12h不同干出時(shí)間對(duì)孔石莼(Ulvapertusa)的生長(zhǎng)具有明

12、顯的影響(P<0.05)，其中干出0.5h、1.0h和2.0h與不干出處理相比能明顯促進(jìn)孔石莼的生長(zhǎng)，干出5h則顯著抑制孔石莼的生長(zhǎng)(P<0.05)；節(jié)律性干出對(duì)孔石莼葉綠素a、葉綠素b、蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離脯氨酸含量具有明顯的影響(P<0.05)，于出0.5h、1.0h和2.0h處理的可溶性糖的絕對(duì)含量明顯高于不干出處理，干出時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(3.0h、4.0h和5.0h)不但使孔石莼生長(zhǎng)物質(zhì)的含量減少，并且使孔石莼的滲透溶質(zhì)增加，當(dāng)干出時(shí)

13、間為5h時(shí)，可溶性糖含量突然增高：游離脯氨酸的含量也隨著干出時(shí)間的增加而增加。 三、鹽度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響實(shí)驗(yàn)共設(shè)5個(gè)鹽度日節(jié)律變化處理(30±3、30±6、30±9、30±12和30±15)和一個(gè)恒鹽(30±0)對(duì)照處理。 四、光對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響 1.光照強(qiáng)度對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響研究了50～400μmol/(m2·s)范圍內(nèi)光照強(qiáng)度對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和藻體生化組成的影響。

14、 2.光照強(qiáng)度日節(jié)律波動(dòng)對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響本研究由兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組成。實(shí)驗(yàn)1共設(shè)5個(gè)光照強(qiáng)度波動(dòng)幅度處理(200±40μmol/(m2·s)、 200±80μmol/(m2·S)、 200±120μmol/(m2·s)、200±160μmol/(m2·s)和200±180μmol/(m2·s))和1個(gè)恒定光照強(qiáng)度200μmol/(m2·s)對(duì)照。實(shí)驗(yàn)2共設(shè)3個(gè)光照強(qiáng)度波動(dòng)幅度處理(250+50μmol/(m2·s)、250±100

15、μmol/(m2·s)和250±150μmol/(m2·s)和一個(gè)恒定光照強(qiáng)度250μmol/(m2·s)對(duì)照。 3.不同光照強(qiáng)度下光暗周期對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響研究了不同光照強(qiáng)度下光暗周期對(duì)孔石莼(Ulva pertusa)生長(zhǎng)和生化組成的影響。發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)日照能夠明顯促進(jìn)孔石莼的生長(zhǎng)，在全光照和全黑暗處理對(duì)孔石莼的生長(zhǎng)不利。實(shí)驗(yàn)1光照強(qiáng)度為110μmol/(m2·s)，實(shí)驗(yàn)2光照強(qiáng)度為240μmol/(m2·s)，兩種光照

16、強(qiáng)度下分別設(shè)置11個(gè)光暗周期處理(L：D=24：0、20:4、16:8、14:10、13:11、12:12、11:13、10:14、8:16、4：20和0:24)。 4.光譜成分及其變動(dòng)對(duì)孔石莼生長(zhǎng)和生化組成的影響研究了光譜成分及其波動(dòng)對(duì)孔石莼(Ulva pertusa)生長(zhǎng)和生化組成的影響。實(shí)驗(yàn)共設(shè)11個(gè)光譜成分及其波動(dòng)的處理(白光、橙色光、綠色光、紅色光、藍(lán)色光、橙色光：綠色光=6:6-h、橙色光：紅色光=6:6-h、綠色光