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铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究

来源:乌哈旅游
集美大学硕士学位论文

铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究

姓名:张燕伟申请学位级别:硕士专业:渔业资源指导教师:谢钦铭

20100612

铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究摘要本文主要通过以下几方面:(1)铜绿微囊藻(Microcystisaerugunosa)与栅藻(Sce.nedesmussp.)、衣藻(Chlamydomonassp.)的种群竞争关系;(2)浮游动物多刺裸腹涵(肘acD伽口macrocopa)对铜绿微囊藻(M.aeru-gunosa)的摄食行为;(3)铜绿微囊藻(M的影响,从而研究了铜绿微囊藻在水环境中的生态作用。主要研究结果如下:rugunosa)以多刺裸腹潘为媒介对红鲤(Cyprinusflammans)的组织病理及藻毒素累积铜绿微囊藻与其它浮游藻类间的种间竞争关系研究中,以Lotka-Volterra的双种竞争模型为基础,通过纯培养取得参数K和r,变模型的微分形式为差分形式,以生长拐点出现时间作为竞争参数的起始时间。经模拟计算获得藻间的竞争参数。铜绿微囊藻和栅藻共培养体系中,在四种营养条件下(M.11、中、富、重富营养)下,铜绿微囊藻均占竞争优势;在铜绿微囊藻和衣藻共培养体系中,在中、富、重富营养条件下,铜绿微囊藻竞争抑制能力要高于衣藻,而在基础培养条件(M.11培养液)中两种藻的竞争抑制能力相近。铜绿微囊藻对枝角类的摄食行为的研究结果表明,铜绿微囊藻对多刺裸腹潘的摄食和生存状况具有显著的负面影响,即随着微囊藻密度升高多刺裸腹涵的滤水速度降低,滤食率增加,致死时间变短。铜绿微囊藻的次生代谢产物一微囊藻毒素通过食物链对鱼类造成的间接影响的研究结果表明:(1)微囊藻毒素对红鲤肝脏和鳃组织的影响:a)当铜绿微囊藻密度为5.0x103cells/mL时,对肝细胞的损伤表现为细胞肿大,细胞核变形,在细胞质中有空泡出现。对鳃细胞的损伤程度略低于肝细胞,主要表现为细胞肿大,但是整个细胞形状基本完整:b)当铜绿微囊藻密度为5.0x105eells/mL时,对肝细胞的病理损伤表现为细胞形状完全消失,细胞核严重萎缩变形,部分细胞膜溶解,细胞质有聚集现象。鳃细胞与对照组相比主要表现为细胞肿大,细胞形状基本完整;c)铜绿微囊藻密度为5.0x106cells/mL时,肝细胞中绝大部分细胞核消失,细胞质呈现颗粒状。鳃细胞也出现了类似的情况,但并不像肝细胞那样严重。(2)微囊藻毒素在铜绿微囊藻、多刺裸腹潘和红鲤肝脏的测定结果为:a)5.0x103cells/mL、5.0x105cells/mL和5.0x106cells/mL三种密度的铜绿微囊藻提取液中微囊藻毒素的含量分别为0.119I-tg/mL、0.835119/mL和1.037pg/mL;b)与之对应的多刺裸腹提取液中微囊藻毒素的含量分别为O.12pg/mL、0.351p.g/mL、0.450pg/mL;c)红鲤肝脏提取液中微囊藻毒素为0.3421.tg/mL、1.0531xg/mL和2.54119/mL。由此可见,“铜绿微囊藻一.多刺裸腹涵一.红鲤”食物链中,多刺裸腹涵体内和红鲤肝脏内微囊藻毒素累计量都随着铜绿微囊藻密度的增加而增加。在铜绿微囊藻细胞和多刺裸腹涵体内检测到微囊藻毒素以两种结构形式存在,即MC.LR和MC.RR;在红鲤肝脏内仅检测到MC.RR结构形式的存在。关键词:铜绿微囊藻,微囊藻毒素,栅藻,衣藻,多刺裸腹潘,红鲤,肝组织,鳃组织IITheStudyofEcologicalEffectofaerugunosaintheMicrocystisWaterEnvironmentAbstractTheecolo西caleffectofMicrocystisaerugunosainthewaterenvironmentwasstudiedbyfollowingaspects:(1)thecompetitionofdifferentspeciesbetweenandScenedesmussp.,andbetweenbehaviorofMoinamacrocopaaccumulationofCyprinusaerugunosa,thereby,theonMaerugunosaMaerugunosaandChlamydomonas跟;(2)theonfeedingM.aerugunosa;(3)theeffectwhenhistopathologyandMCas1IammansecologicalMoinaofmacrocopaisusedthevectorofM.effectMicrocystisaerugunosainthewaterenvironmentwasdiscussed.Tl心mainresultsasfollows:InthestudyofinterspecifiecompetitionbetweenweuseMaerugunosaandotheralgae,asthetwo-·speciescompetitionmodelofLotka··Volterrathebaseandoptimizedrthedifferentialformofthemodel.腑gettheparametersofKandinthemodelbypuringcultureandgetgrowthinflextionasthestarttimeofcompetitiveparameterswhichisobtainedbysimulatingcalculation.IntheCO-culturesystemofM.aerugunosaandScenedesmusnutritionalsp.,the坛aerugunosashowscompetitiveadvantageunderthefoureutrophic,eutrophicandsevereconditions(M-ll,moderatelyeutrophic).IntheeoculturedsystemelM.aerugunosaandChlamydomonassp.,thepowerofcompetitiveinhibitionofM.aerugunosaisstrongerthanChlamydomonassp.Buttheabilityofcompetitiveinhibitionoftwoalgaeseemedequalinthebasiccultureconditions(M-Ilmedium).nestudyofthefeedingbehavioroftakeacladocera膨aerugunosaononshowedthatMaerugunosaonssignificantlynegativeeffectratethefeedingandlivingconditi·ofM.macrocopa。whichshowedthattheasoffilteringofM.aerugunosawasratedecreasedsothedensit),ofshorter.M.aerugunosaincreased,whilethefilterfeedingincrea-thelethaltimenestudyresultofindirect肱aeruginosa(1)111einfluenceofMCtothefishwhichisthesecondarymetaboliteofthroughfoodchainshowedthat:influencetofishliverandgillofMC:a)WhenthedensityofM.aeruginosawas5.0xlO’cells/mL,thedamagetohepatocyteshowedcellswell,thekaryondeform,andvacuoMsappearincytoplasm;nedamagetogillwaslessthanthattohepatocyte,mainlyshowthatthedensityofthecellswell,buttheshapeofthewholecellwasalmostintact;b)WhenMaeruginosawas5.Ox105cells/mL,thepathologicaldamagetohepatocyteshowedthatthecellshapedisappearcompletely,thekaryonatrophyanddeformseriously,apartofcellmembranesⅡIdissolve,thecytoplasmaggregate.Compared丽mcontrolgroup,thegillmainlyshowedthatthecellswell,andthecellshapewasalmostintact;c)WhenthedensityofMaeruginosaWas5.OxlOocells/mL,karyonofhepatocytedisappearedmostly,thecytoplasmWasgraininess.Thegillalsoshowedthesimilarsituation,butnotSOserious弱thatofhepatocyte.macrocopaandCyprinus(2)TheflammansmeasttrementresultsofMCinMaeruginosa,Moinaliverwel"e"a)TheMCcontentsin膨aeruginosaextractofthreedifferentdensitiesof5.0x103cells/mL,5.0xlO’cells/mLand5.0x106cells/mLrespectivelyare:0.119I,tg/mL,0.835Ixg/mLand1.0371xg/mL;b)TheMCcontentsincorrespondingMoinamacrocopaex订aaCyprinusrespectivelywere:0.121ag/mL,0.3511ag/mLand0.450l_tg/mL;c)TheMCcontentsinflammansf00dliverrespectivelywere:0.3421ag/mL,1.053I.tg/mLand2.54pg/mL.Thus,fromCyprinus/lamm口nstheCallchainof‘"M.aeruginosa一--Moinamacrocop…Cyprinus伽m聊口凇liver'’,weMoinamacrocopandconcludedthatthetotalamountsofMCinliverincreasewiththeincreaseofthedensityofM.aeruginosa.Thereflammansliver.weretwostructuralformsofandMCinMaeruginosacellsandMoinamacrocopbody,MC·LRMC-RR;butjustonestructuralformofMC,i…eMC-RRincyprinusKeywords:Microcystisaerugunosa,Microcystins,Scenedesmussp.,Chlamydomonassp.,Moinamacrocopa,Cyprinusflammans,liver,gillIV集炎人学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究第1章引言在上世纪和本世纪人类社会工业化进程迅猛加快,随着人们所谓“物质生活水甲”不断提高的同时,环境污染也越来越突出,尤其是水环境的污染越来越严重。在水域环境污染中除去一些难以降解其至不能降解的污染物外,最常见的就是由于水体富营养化而导致的某些藻类的异常增殖而产生的水华现象。藻类作为水域生态系统的初级生产者,能通过光合作用,为无脊椎动物、鱼类等生物提供氧和食物。但是,某些产毒藻过量增殖将严重影响水域环境的生态结构和功能。特别是蓝藻门(Cyanophyta)的铜绿微囊藻(Microcystisaerugunosa)、水华鱼腥藻(Anabaenaflosaquae)、阿氏颤藻(Oscillatoriaagardhii)等一些常见的有毒藻类对普通水体生态影响最为广泛。在这些藻类中最常见的易引起水华的优势藻种就是铜绿微囊藻【IJ,因此研究铜绿微囊藻在水环境中的生态作用,对于控制淡水水体中“蓝藻”水华暴发、维护水域生态平衡、保护水环境的安全具有重要意义。1.1铜绿微囊藻及微囊藻毒素概况1.1.1铜绿微囊藻的特征及生态学研究概述1.1.1.1铜绿微囊藻的特征..蒜.a≯◇-●…,。”,‘’。绻。≤。·图1.1铜绿微囊藻(x400)Fig.1.1M.aerugunosa(x400)铜绿微囊藻为蓝藻门(Cyanophyta)蓝藻纲(Cyanophyceae)色球藻目(Chroo.coccales)色球藻科(Chroococcaceae)微囊藻属(Microcystis)的一种原核生物。它具有蓝藻门的一般特征:细胞无色素体、细胞核等细胞器,原生质分为外部色素区和内部无色中央区。铜绿微囊藻的色素区除去含有叶绿素a、胡萝卜素外,还含有大量的藻胆素。在其无色中央区仅含有相当于细胞核的物质,无核膜及核仁,另外其形态(图1.1)l集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究主要表现为细胞球形或近球形,直径3.7微米。在水体中表现为蓝绿色。藻细胞一般具伪空胞,主要用来调节其浮力。伪空胞内含有大量中空的亚纤维圆柱体,称之为气囊。有些衰弱的气囊可以在外界压力的作用下消除,同时又有新的气囊在伪空胞中组装,这种气囊动态的变化是微囊藻调节浮力的机制中的一种。微囊藻的生殖方式为原始的细胞分裂形式,植物幼体为球形或长圆形的实心群体,随后生长成为网络状的中空囊状体。在富营养化水体中,由于不断扩展,囊体破裂而形成网状胶群体,群体胶被为透明无色。1.1.1.2铜绿微囊藻的生态学研究概述铜绿微囊藻多生长于湖泊池塘中,在温暖的季节大量生长而形成水华,另外由于其还能分泌微囊藻毒素,对水环境中的动植物都会产生严重影响,而导致水域生态环境遭到严重破坏。近年来不断报道的太湖、巢湖、滇池等的水华现象【2捌都是由于该藻的过量繁殖造成的。但是并非所有的铜绿微囊藻都产生微囊藻毒素,产毒株和不产毒株在形态上并没有明显的差别。产毒株能够产生胞内毒素,并能够在生长过程中向水中释放,使水体产生腥臭味。也有研究发现非产毒株铜绿微囊藻同样能产生类似毒素的化学物质【4,51。因此研究铜绿微囊藻在水环境中的作用,不管是否产毒株都有必要考虑到这一点。1.1…121铜绿微囊藻与其它浮游藻类种群竞争关系的研究种群竞争一直是生态学研究的焦点。在生态学上广义的竞争是指两个生物竞争同一对象的相互作用。更进一步的定义为在同一因子(资源、资源组合或捕食者等)控制下所产生的有机体之间的相互作用。从生物类群角度竞争可分为种内竞争和种间竞争;从资源利用的有效性可分为利用性竞争和干扰性竞争;从相互性角度分为对称性竞争和非对称性竞争;从种群密度依赖的调节角度可分为竞争性竞争和干扰性竞争。这些竞争的共同点就是资源竞争。对于水华的暴发目前大多认为是蓝藻竞争优势所导致的【61。各国科研工作者为解释这种理论分别从以下几个方面进行了大量的研究。(1)温度和光照对铜绿微囊藻的竞争能力的影响目前大部分学者认为铜绿微囊藻的最适生长温度为25*ctrl。赵颖等【8】的实验就证明了这一点。也有学者持不同观点,Watanabe[9]和林毅雄等【10】的报道分别为32℃、35℃。同时不同的温度影响铜绿微囊藻的竞争力,进而影响到其种群优势的形成。郑忠明等【lI】将铜绿微囊藻和栅藻共培养,并计算其竞争参数,结果表明在22℃时栅藻为优势种,26℃和30℃时铜绿微囊藻为优势种。这些也解释了夏季水华现象易暴发的原因,夏季温度适宜,铜绿微囊藻种群增长占优势,影响到其它同级食物链的藻类的正常生长。Rucker等【l2】通过对个体蓝藻生理研究后,认为连续的低光照对藻类由诱导作用,可使藻类在短时间内达到较高的种群密度。根据资源竞争理论,具有最低临界光需求的藻类在竞争中容易获胜。相对于其他绿藻而言,铜绿微囊藻可以在相同的光照条件下大量繁殖。2集美大学硕七学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究这可能与其较强的光适应性有关。相对于其它浮游藻类来说,铜绿微囊藻更能适应低光照,能在低光环境中高效地进行光合作用,并且抗强光伤害,具有更强的光竞争优势。胡小贞等【13】的实验证明在低光照条件和光照时间大于14h时,铜绿微囊藻的竞争优势高于四尾栅藻,并且随着光照时间的延长其竞争力有加强的趋势。但是光照强度过低就会影响到铜绿微囊藻的竞争力。陈雪初等【14】研究了在营养条件和温度都不变的情况下铜绿微囊在水中的竞争趋势,发现当光照度小于或等于500Ix时,铜绿微囊藻的生长受到明显的抑制,其比增殖率为负数,成衰亡趋势。另外铜绿微囊藻在光照周期的需求上要小于其它藻类,在短期光照条件下就能够迅速增殖,进而形成种群优势。沈英嘉等【15】研究发现铜绿微囊藻较绿色微囊藻所需光照周期较短。铜绿微囊藻还可以通过其伪空胞内的气囊的破裂与重组调节其在水中的浮力去获得最佳的生长条件【161。(2)铜绿微囊藻对C02和pH的适应性很多研究证明铜绿微囊藻在种群竞争中能获得优势,还与其对C02和pH的适应性有关,因为它具有各种各样的能力,提高其在高pH或低C02浓度下适应能力,增强与其它真核藻类的竞争。在低浓度的C02介质中,其可通过高效主动吸收浓缩外源无机碳,在细胞内积累比外界高几百到几千倍的C02浓度,由此能够在其所在环境中最大限度地竞争利用有限的无机碳源,保持持续稳定增长,获得优势[tTj8]。杨苏文等【19】的研究证明了在以氨氮为氮源,缺乏HC03"的环境中铜绿微囊藻的竞争力要强于四尾栅藻和小环藻。当单细胞藻类光合作用利用溶解的二氧化碳时,水体中的pH就迅速升高,由此可能影响浮游生物的群落结构的组成。大多数蓝藻能处于最好生长状态的pH值介于7.5.9之间,当pH低于6时就会抑制蓝藻的生长。故在出现水华现象的水域,pH值一般都偏高。这与Shapriro等【20】的研究结果相符,pH的升高往往会引发蓝藻生长优势,原因可能是在高pH条件下平衡的C02的浓度小,不利于其它藻类获得c02。但是也有人观察到pH在4.7.6.5范围内,自然湖泊中仍有大量的蓝藻出现,这可能是由于其可以在低pH下可以维持净光能合成而其他绿藻种类则不能造成的【2¨。可见铜绿微囊藻在一定条件下对水体中C02和pH的适应能力,为其在与其它藻类竞争中提供了优势条件。(3)营养盐对铜绿微囊藻的生长和种群竞争优势的影响国际上一般认为湖水中总氮(TN)达0.2mg/L、总磷(TP)达0.02mg/L是富营养化发生的浓度,铜绿微囊藻种群生长占优势。Smith等【22】人研究认为通常TN:TP<29时,可以使水体中蓝藻在竞争中占优势。然而,最近的研究结果表明:在较高的TN:TP的情况下,水体中也会形成蓝藻的水华,较低的TN:TP并不是蓝藻水华形成的条件,而是蓝藻水华产生的结剁231。Levine等洲进一步指出TN/TP>64/1,浮游生物群落中蓝藻很少;TN/TP<22/1,蓝藻开始固氮;TN/TP=11/1,蓝藻发生水华;而29/1<TNflT<31/1,却不发生水华;即低N/P比时蓝藻是典型的优势种。3集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究关于在不同的N、P条件下铜绿微囊藻与其它真核藻类间的竞争关系进行了很多研究。许海等【25】的研究表明,在N缺乏的情况下,铜绿微囊藻较栅藻更易形成优势。万蕾等【26】研究了微囊藻和四尾栅藻在贫营养、富营养和超富营养水体中的生长竞争情况,发现铜绿微囊藻在中等偏低的营养水平更易形成优势。这些都与Levine的研究结果一致。王珂【27】对微囊藻和栅藻共培养竞争试验的研究结果表明:在磷浓度低100肛g/L时,1:1共培养体系中微囊藻的增长速率大于栅藻。而湖泊中正常的磷浓度20pg/L,因此在此条件下铜绿微囊藻的竞争力大于栅藻,容易形成优势种。除了氮、磷两种主要元素以外,一些微量营养元素(如铁、铝等)也会影响藻类的生长甚至藻类群体的演替【28】。这些微量元素既可以单独起作用,也可以与氮或磷共同影响藻类的增长。目前关于微量元素对铜绿微囊藻和别的藻类竞争关系的研究还比较少,大部分都集中在对铜绿微囊藻生长的影响上。阎峰等【291研究结果认为铁限制时,四尾栅藻的竞争力要高于铜绿微囊藻。这也说明相对于了其它的真核藻类,铜绿微囊藻对微量元素有着更高的需求。Reynold等【30】认为在金属元素含量较低的水环境中,蓝藻能合成含Fe的血黄素,使它们能更高效的累积金属,并且也不需要外源来实现维生素的需求。这样在同等环境条件下微囊藻就能够具有一定的竞争优势。(4)铜绿微囊藻的次生物质对浮游藻类的影响铜绿微囊藻的次生物质现在研究最多的就是MC。一般认为铜绿微囊藻死亡后,细胞破裂后MC从细胞内释放到水环境中进而影响水体环境【3l】。但是,也有研究发现,在其死亡之前也会向水体中分泌毒素。结果并不是很一致。那么微囊藻毒素究竟会对其同级食物链的藻类有哪些影响呢?Scxlmak等【321人的野外调查表明微囊藻毒素可以调控藻类的增殖,其作用大小与光照强度和藻的种类有关,并由此推测微囊藻毒素可以影响藻类物种的多样性。MC对藻类的影响方式也不相同,Kearns等【33】研究发现MC可使莱因衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)的沉降速度加快,从而削弱莱因衣藻在同一水体环境的资源竞争。Valdor等阱】的研究结果显示,微囊藻提取物以及单的微囊藻毒素对微藻的生长均具有一定的抑制效应,单微囊藻毒素对微藻的抑制效应比微囊藻提取物更持久,可长达8d,尽管低浓度微囊藻毒素对微藻的生长无明显的抑制作用,但对其形态和超微结构仍具有一定的影响。胡智泉等【35】的室内实验结果表明,微囊藻毒素对其它藻类的影响主要表现在降低它们的可溶性蛋白与可溶性、不可溶碳水化合物含量,改变PC/Chl比值,抑制光合系统PS.II活性上。同时MC对藻类的生长还具有明显的剂量效应,当其质量浓度在O.01.10ng.Lo对水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)、细长聚球藻(Synechococcuselongatus)、蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmusob脚uus)、水华鱼腥藻(Anabaenaflosaquae)等藻种没有明显的影响。而100I.tg.L-l时MC可显著降低聚球藻和束丝藻的光和活性,对其它几种藻类也有影响,但是表现并不明显。1000pg.L-1则可促进蛋4集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究白核小球藻、斜生栅藻、水华鱼腥藻的生长,但对其光合效能没有明显影响。欧丹云等【3q研究也发现微囊藻毒素的质量浓度在100.800p.g.L.1时棕鞭藻不仅可以吞噬铜绿微囊藻细胞,还可以将微囊藻毒素降解,促进自身的生长。这也为蓝藻水华消退后,蓝藻水华消退后,一些绿藻(如栅藻)会逐渐在浮游植物种群中居于优势【37】提供了证据。1.1.1.2.2铜绿微囊藻对浮游动物的影响在水环境中,浮游植物作为初级生产者,是大多数浮游动物的主要食物和营养来源。同时浮游动物又可以被较高营养级的动物捕食。因此浮游动物在水域生态系统中起着重要的枢纽作用。而铜绿微囊藻作为一种有毒蓝藻不但会导致浮游动物群落结构的变动,而且对次级生产力也会产生深远的影响。目前关于铜绿微囊藻对浮游动物影响的研究大多集中在对轮虫、枝角类等一些饵料生物的影响,对其其他的浮游动物研究的相对较少。(1)铜绿微囊藻对浮游动物摄食的影响大多数浮游动物的摄食具有明显的选择性,而这种选择性又会受到很多因素的影响,如温度、盐度、食物质量、食物种类等【3引。当水华暴发时铜绿微囊藻会大量繁殖,浮游动物所摄食的食物的质量和种类与正常水体相比都会生改变。那么铜绿微囊藻又会对浮游动物的摄食产生什么样的影响呢?目前大多研究结果倾向于铜绿微囊藻可以降低浮游动物的摄食率。Rothhaupt[”】的研究认为,铜绿微囊藻可以降低轮虫对单壳缝藻(Monoraphidiummi-nutum)的摄食率,尤其是在高浓度下这种降低更为明显。轮虫对铜绿微囊藻也有一定的摄食,但低于对绿藻的摄食。这可能是由于铜绿微囊藻向体外释放毒素,从而干扰到轮虫的摄食。铜绿微囊藻对于枝角类摄食的影响的报道相对较多。不同形式存在的铜绿微囊藻对技角类摄食的影响不同。以单细胞或双细胞形式(~般室内或培养箱内培养的)存在的微囊藻对枝角类的影响主要通过毒素实现;而微囊藻群体则主要是通过对枝角类摄食过程的机械干扰来实现其抑制作用E40l。但是在铜绿微囊藻抑制枝角类摄食的机制上有不同的研究结果。Gliwicz等【411认为群体微囊藻浓度的增加会提高枝角类后腹部拒食的频率,从而会降低大型枝角类的滤食率。Rohrlack等【42】发现微囊藻群体主要通过降低透明潘(Daphniahyalina)小颚的运动频率,减少吞咽进而组织食物的有效传递。Fulton等【43】研究结果认为微囊藻对一些小型枝角类如方形网纹潘(Ceriodaphniaquadrangula)、长额象鼻潘(Bosmilalongirostris)、短尾秀体涵(Daphanosamabrachyurum)的摄食率没有影响。(2)铜绿微囊藻对浮游动物生长和繁殖的影响关于铜绿微囊藻对浮游动物生长和繁殖的影响目前有很多报道。首先是对于轮虫的研究发现,铜绿微囊藻对于不同种的轮虫的影响存在差别。Fulton[431的研究显示,铜绿微囊藻对龟甲轮虫(Keratellamixta)的生长具有抑制作用,而对于萼花臂尾轮虫不仅没有毒害5集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究作用,还可以为其提供一定的营养使之能够繁殖,产出后代。耿红m】的研究结果与Fulton等人的结果基本一致,但其指出在铜绿微囊藻浓度达到106cells/mL时会严重影响萼花臂尾轮虫(Brachionuscapsuliflorus)的存活与繁殖,显著降低了其体长。通常当以铜绿微囊藻作为唯一食物来源时,表现为对枝角类生长和繁殖的严重抑制和存活率的下降。但在该问题上学者们的观点并不一致。Lamper等【45】认为单细胞微囊藻或小型群体是短钝涵(Daphniaobtusa)和透明潘(Daphniahyalina)的良好食物,但是能抑制多蚤潘(Daphniapulicaria)的生长和繁殖。李效宇等【删的研究证实有毒铜绿微囊藻可以延缓大型潘的生长,且阻碍虫体的怀卵和发育,并造成幼体产出困难,导致大型涵死亡率升高;铜绿微囊藻无毒株虽然不影响虫体的生存,但影响其怀卵量和幼体产出,这与何家菀等【47】的研究结果一致。Demott[481将5种枝角类加入不同浓度的铜绿微囊藻中,与在栅藻对照组中对比发现,铜绿微囊藻对这5种枝角类的生长和繁殖、均有不同的抑制现象。(3)铜绿微囊藻对浮游动物种群竞争的影响及作用机制铜绿微囊藻对浮游动物不同类群种间竞争的影响,目前研究最多的就是轮虫和枝角类之间的竞争。它们占据着相同的生态地位,经常竞争相同的食物资源。那么铜绿微囊藻对它们之间的种群竞争能产生什么样的影响呢?很多实验证明铜绿微囊藻对大型枝角类的抑制作用要强于轮虫,在野外环境中这种情况可能会加剧,从而使轮虫在资源竞争上占据优势。另外大型枝角类对微囊藻毒素的敏感性可能高于轮虫,这样就会降低大型枝角类的摄食率,而对轮虫的影响就会相对较小。一些轮虫甚至可以抵抗微囊藻毒素甚至从中获取营养。可见铜绿微囊藻可以通过对水体生态系统中浮游动物种类的影响差异,间接地影响了浮游动物的群落组成。Sartonov[491的实验蚤状涵和螺形龟甲轮虫间的竞争试验证实了这一点。铜绿微囊藻对浮游动物相同类群种『白J竞争的影响主要表现在,对不同种的浮游动物的有不同的抑制现象。Guo掣删研究发现在微囊藻存在的情况下,浮游动物可以由以大型枝角类为优势种转变为以小型枝角类为优势种。从目前的一些研究结果,我们可以总结出铜绿微囊藻对浮游动物种群影响的主要在以下几个方面:1)铜绿微囊藻可以产生有毒的次生代谢物质一微囊藻毒素,该毒素可以降低浮游动物的摄食率,抑制浮游动物的种群增长。已有研究表明,铜绿微囊藻所产生的肝毒素MC.LR严重抑制褶皱臂尾轮虫的存活和繁剃引】。2)铜绿微囊藻的不同形态会对浮游动物产生不同的影响。3)铜绿微囊藻对其它藻类的抑制。蓝藻可能通过分泌某种化合物,抑制其它藻类的生长,从而间接影响浮游动物种群。已有研究表明,蓝藻能够抑制其它藻类如隐藻、栅藻(Sce-nedesmus)等的生长【26矧。4)铜绿微囊藻较低的营养价值。6集美大学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究1.1.1.2.3铜绿微囊藻对鱼类的影响鱼类在“藻.浮游动物.鱼类"食物链中处于最高营养级的位置,又是人类食物资源的重要组成部分。目前有关铜绿微囊藻对鱼的影响的研究,主要集中在铜绿微囊藻的次生代谢产物一微囊藻毒素方面,且主要主要研究集中于铜绿微囊藻对鱼的直接影响,而通过食物链对鱼产生间接影响的报道很少。(1)微囊藻毒素在鱼体内的分布及鱼的中毒症状一般认为肝脏是微囊藻毒素作用的主要靶器官。Williams等【52]1995年用同位素标记法研究了MC.LR在鱼体内的分布情况,研究对象为亚特兰大鲑鱼。研究结果表明,MC.LR在鱼体内会最终定位在肝脏和肾脏,同时还发现MC在鱼体内结合的水平要低于在小鼠体内结合的水平,而排除的速率要高于小鼠体内观察到的排除速率。隋海霞等【53】调查武汉东湖微囊藻毒素在鱼体内的富集状况显示,鱼的肌肉和肝脏中均有MC的存在,但是肝脏中的含量要明显高于肌肉。与杨坚波等【54】对太湖主要鱼种鲤形目和鲶形目的MC含量检测的结果一致。而Xie等【55】的研究进一步确定了MC可以在鱼体内各中组织器官中存在,在肝脏中的含量最高。在细胞水平上的研究发现,MC定位于肝细胞核内和肾皮质的肾细胞核内【561。微囊藻毒素中毒的鱼通常具有以下一些列症状【571:中毒初期,表现焦躁不安、呼吸频率加快、活动失常、失去平衡、游动急促,方向不定,不久趋于平静,中毒鱼逐渐向背风浅水池集中,受惊后缓慢游向深水,不久又返回。鱼体表分泌大量粘液,胸鳍基部明显充血并逐渐扩展到各鳍基部。随着中毒时间延长,中毒程度的加深,鱼体色变淡,反应越来越迟钝,呼吸频率降低。胸鳍以后的鱼体开始麻痹、僵直。鱼布满池塘四周及浅水处,在水下静止不动,但不浮头,受惊无反应。中毒后期,鱼不浮头,逐渐死亡。(2)微囊藻毒素对鱼的胚胎发育和生长的影响胚胎的发育及幼鱼的生长情况直接决定了鱼类在水环境中的生存和种群数量。目前国内外一些学者对MC对鱼的胚胎和仔鱼期发育影响进行了相关研究。相对于成鱼期,胚胎期和仔鱼期对MC的反应较敏感。Oberemm等【58】将斑马鱼卵浸在藻毒素粗提液中,发现鱼卵生存率降低,器官发生迟缓甚至产生畸形。血流减慢,红细胞聚集在心脏附近的血管内导致水肿。尾背弓,严重时还会出现外包异常(表现为原肠外凸),不能发育成幼鱼。Wang等【591后来用MC粗提物处理斑马鱼胚胎时,得到的结果与Oberemm等的研究结果一致。随着技术水平的提高,有些学者也对其它的鱼类进行了研究。李效字掣删对大鳞副泥鳅胚胎的研究结果显示:在卵裂期随着MC浓度的升高,胚胎孵化率下降,同时胚胎的畸形率也上升。胚胎的主要畸形症状为卵黄吸收少、膨大以致崩解;心脏肿大、心跳过慢;身体发生弯曲。在胚孔封闭期,对胚胎的孵化率基本无影响,畸形率比卵裂期有所下降,但畸形症状和卵裂期无明显差异。卜艳珍等【6l】研究发现微囊藻毒素对金鱼胚胎有明显的致畸效应,其半数有效质量浓度EC50为2866.21ag/L,主要畸形症与大鳞副泥鳅胚7集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究胎畸形相似。当停止微囊藻毒素暴露而转入恢复实验后,严重畸形的仔鱼不能正常游动,大多在一周内死亡;轻度畸形的恢复一段时间后与正常仔鱼的差异不显著。Jacxlueta等【62】利用显微注射方法研究MC.LR对青锵胚胎的影响,发现胚胎肝管损伤,在晚期阶段肝出血、坏疽,说明MC.LR对青锵胚胎发育具有强烈抑制作用,导致胚胎畸形甚至胚胎死亡。(3)微囊藻毒素对于肝脏组织的影响脏是微囊藻毒素作用于鱼类的主要靶器官。它通过肝细胞膜上的胆汁酸转运系统进入肝细胞,专一性的抑制蛋白磷酸酶I和蛋白磷酸酶2A,破坏细胞内蛋白磷酸似去磷酸化的平衡,造成细胞内一系列理化反应的紊乱,而使肝细胞损伤。国内外学者分别采用不同的染毒方式(注射、强迫灌喂等)以不同的鱼为染毒对象对其进行了研究,发现MC的毒性呈时间一剂量关系,并且对不同的鱼种的毒害作用也不同。Bylund等【63】人给鲤鱼腹腔注射较低和较高浓度的MC,发现肝脏病理学改变分别呈现较低和更高的严重性。随着时间的延长肝脏组织损伤程度加大。周炳升等M】向草鱼体内注射MC.LR,观察其对草鱼肝脏的影响。结果发现随着MC作用时间的延长,先是肝细胞膜开始变宽,肝细胞相互解离,并变圆,然后是胆小管出现在细胞质中,细胞索结构损坏。最后就是肝细胞核形状异常,核膜扩张及崩解,细胞核浓缩,细胞核和核仁肥大肝细胞出现病变。Li等【65】报道MC.LR对鲤游离肝细胞的研究结果。当细胞浸于5099/LMC.LR溶液中时,细胞膜发泡,细胞核皱缩、变形,粗面内质网膜囊泡状,折叠,细胞肿胀,细胞骨架重排。暴露于500肛g/L时,则细胞膜、细胞核和细胞骨架破裂。而Garcia脚】所做的虹鳟实验,肝病变却不明显,提示这种MC对鱼的毒性可能存在个体差异。Foumie等【6‘7】分别给海鲇、大底鲻腹腔注射45.30099/L的MC,结果发现6h后大底鲻的肝脏广泛的弥散性坏疽,ld后嗜碱性细胞浸润肝组织间,这些细胞单个出现或以小群体出现。3d后嗜碱性细胞开始分裂增殖,排列成管状像成熟的肝细胞,在5d后肝组织再生,嗜碱性细胞依然明显存在。而在海鲇中直到注射9d后才观察到坏疽或嗜碱性细胞增殖,除了一些肝细胞空泡,肝实质J下常。Bury等168】用MC.LR经背部大动脉注射硬头鳟和褐鳟时,观察到低剂量毒素(25>Itg/kg)处理2种鱼,其肝脏均肿胀和坏疽,而毒素剂量300I.tg/kg褐鳟的肝脏损伤较硬头鳟严重,肝细胞结构破坏,表明褐鳟比硬头鳟易受MC.LR的毒害。大量的实验室研究发现MC对有些鱼的肝脏会造成严重破坏,这种破坏在光学显微镜下通常表现为:肝小叶结构遭到破坏,有水肿和病灶区充血,坏死区域多围绕在肝小管周围;细胞核破裂,胞质呈颗粒状。电镜下细胞内糖原减少,粗面内质网上附着的核糖体脱离,空泡化、涡旋,线粒体高度水肿,靠近细胞膜处有微丝聚集等。(4)微囊藻毒素对鱼肾脏及其它组织的影响除肝脏为微囊藻毒素作用的靶器官外,肾脏中也会积累较多的毒素。肾脏中毒通常表现为肾小球内红细胞减少,而其周围红细胞增多,管腔直径增大,且有剂量一反应关系,近端小管上皮坏死,远端小管蛋白质膜样物质出现【69】。Fischer等f701给鲤喂饲相当于8集美人学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究400p.g/kgMC.LR的铜绿微囊藻3h后,组织学检查发现肾近端小管出现损伤,单管上皮细胞空泡化,细胞固缩,凋亡,细胞消散,上皮细胞脱落进入管状内腔。12h后这些损伤出现在所有的小管,导致在髓质和皮质之间形成蛋白质样脱落物。24h后,小管中的病理改变增加到仅剩小管的残余。免疫学方法显示,毒素分布在肾近端小管细胞内,随着时间的延长而增加。肾脏病理学检查发现肾脏空泡样变,肾小球囊扩张,其中可见坏死的上皮细胞和固缩核,间隙组织充血水肿。这和Falconer等人的研究结果基本一致。但是并不是所有的肾脏病变都能在实验中观察到的,如Francesca等【711在虹鳟鱼实验中就只观察到肝脏的病变,没有发现肾脏病变,与Garcia[66】用虹鳟做的实验结果正好相反,这可能是由于个体差异引起的。MC除去可以引起鱼肝脏、肾脏的病变,也有很多关于其毒性作用导致其它组织器官病变。这方面对陆生脊椎动物的研究较多,对水生动物的报道相对较少。长期暴露在Me含量较高的水环境中的淡水鱼的鳃和皮肤表皮虽然可阻隔一定MC的传输,也很难避免MC对其造成的负面影响。Carbis等研究鲤的试验中就在鳃中发现了病理改变【.721。主要症状为:次级鳃小片末梢杵状样变、表皮逐渐增厚、广泛性上皮细胞固缩坏死,并与其下的血管区分离。Phillips等【73】的实验发现MC可导致虹鳟出现坏死性腹膜炎、血管广泛扩张和血液淤积;胰腺腺泡损害较轻,但随着暴露时间延长,也会发生坏死;脾血窦先缺血后淤血。对大脑的影响主要表现为,脑脊膜和脊周血管充血;脑脊膜严重水肿,偶而可见小脑和大脑视区的神经元坏死。MC对脑影响相对较少,这可能是由于血脑屏障的保护,MC不易进入大脑。Me也可以引起某些鱼类的心肌细胞发生改变,周炳升等脚】就观察到MC可使鲤鱼的心肌细胞变大。Atcncio等【74】在给丁桂鱼喂服MC后,发现了心肌纤维的缺失。目前也有很多报道MC可以在肌肉中富集,但是MC在肌肉中引起病变的报道很少。1.1.2微囊藻毒素的特征及作用机制1.1.2.1微囊藻毒素的特征微囊藻毒素(Microeystins,简称MC)是一类具有生物活性的单环七肽化合物【J75】,主要由铜绿微囊藻产生。其化学结构为环状,可表示为:D—Ala-X.D—MeAsp/D.Asp.Z.Adda-D—Glu.Mdha/Dha。一般分子结构见图1.2。其中Mdha是一种特殊氨基酸;Adda为3一氨基.9.甲氧.2,6,8.三甲基.10.苯.4,6.二烯酸,它是表达微囊藻毒素活性的必需基团,其结构的改变可以明显降低毒素的毒性;X和Y为2种可变L广氨基酸。这种分子结构决定了MC具有较稳定的性质,不挥发,煮沸后不失活,抗酸碱。MC可溶于甲醇或丙酮,极易溶于水,在水中的溶解度可以达到1∥L以上。目前已鉴定的此类毒素的变式已有75种以上[761,最普遍、毒性最大的是MC.LR、MC.RR和MC-YR(L、R、Y分别代表亮氨酸、精氨酸和酪氨酸)。1.1.2.2微囊藻毒素的作用机制微囊藻毒素作为铜绿微囊藻的主要次生代谢物质,在铜绿微囊藻种群竞争、生态演替9集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究中获得竞争优势中发挥了重要的作用。它对水生细菌、浮游植物、浮游动物、鱼类等都具有一定的负面影响。目前的研究结果显示,肝脏是MC的主要靶器官,无论经口,经腹腔注射,均可引起肝脏病变。这可能与其在体内的转运形式有关。MC在体内主要依靠胆酸盐转运系统经血液循环进入细胞内,而胆酸盐受体主要分布在肝细胞表面㈣。微囊藻毒素进入细胞后主要通过以下途径作用于细胞:1)通过阻断丝裂原激活蛋白激酶信号通路,抑制蛋白磷酸酶I和2A[7村,进而破坏细胞结构,引起细胞骨架的损伤。宏观表现为在高浓度时表现为细胞凋亡和坏死,在低浓度和慢性染毒中主要引起细胞肿大进而诱导肿瘤的形成【例。2)损伤遗传物质,使DNA链断裂,形成DNA加合物。ZhanL掣80】用微囊藻毒素进行的"IX基因突变实验就证明了微囊藻毒素能够显著增加突变率,导致DNA损伤如缺失、重排等改变。3)脂质过氧化使细胞结构破坏,细胞内容物外溢,导致细胞死亡等。Moreno等【8l】的研究表明微囊藻毒素可以促进ROS的生成和脂质过氧化,进一步损伤机体组织,表现出组织器官的损伤。Mat40图1.2微囊藻毒素的分子结构Fig.1.2Molecularstructureofmicrocystins1.2本研究的内容和意义在水环境污染中除去一些重金属、难降解的有毒污染物等,特别受到相关研究者关注的就是由于水体富营养化的加剧而引起的有害藻类水华频繁发生。在有害藻类研究中蓝藻最多,蓝藻中又当属铜绿微囊藻最多。目前关于如何控制水华的报道很多,包括物理方法、化学方法、生物方法等。研究内容大多集中在水体富营养化过程以及蓝藻水华形成的机制上,而关于蓝藻在水环境中如何影响其它物种,特别是在食物链的传递中对高营养级生物(鱼类)的负面影响的报道较少。本文主要研究了在室内环境下蓝藻优势种铜绿微囊藻对集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究浮游植物、浮游动物、鱼类的影响。具体研究内容如下:1)研究铜绿微囊藻同栅藻(Scenedesmussp.)、衣藻(Chlamydomonassp.)的种群竞争力比较,并探讨了其在不同营养条件下的竞争优势。2)研究铜绿微囊藻对多刺裸腹涵(Moinamacrocopa)的摄食行为及生存状态的影响。3)研究铜绿微囊藻毒素通过枝角类富集后,对红鲤的毒素累积毒性和组织病理影响。本研究的目的在于通过研究铜绿微囊藻的种群竞争抑制力、微囊藻对浮游动物的负面影响、及其次生代谢产物在食物链中的传递,来探讨铜绿微囊藻在水环境中的生态作用的一些机理,以期为水体富营养化的防治提供理论基础。1.3本研究的技术路线本研究采用的技术路线如图1.3所示。I铜绿微囊藻与其它浮游藻类的种群竞争机制』上铜绿微囊藻对浮游动物的生态作用机制(摄食作用影响)铜绿微囊藻通过食物链对鱼类的生态作用机制(慢性毒性效应)图l-3铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究技术路线Fig.I.3TechnicalrouteofecologicalrolesofM.acl'ugunosainwaterenvironment集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究第2章铜绿微囊藻与绿藻竞争能力的比较研究2.1引言生物种间竞争是生物群落中普遍存在的一种相互作用关系。种问竞争的优势与否直接决定了该物种在生态环境中的生存和发展。因此加强对其机理的研究有助于进一步了解竞争生物的生长及抑制的规律。关于微囊藻在不同的环境条件下与其它原核藻类种间竞争关系的研究有很多。这些原核藻类有水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)、水华鱼腥藻(Anabaenaflosaquae)及土生席藻(Phormidiummucicola)[s2】;四尾栅藻(Scendesmusquadricauda)和谷皮菱形藻(Nitzschiapalea)t83】;小环藻(Cyclotellasp.)【191;小球藻(Ch/ore//avutgam)l蚓等。针对在不同营养条件下铜绿微囊藻与栅藻、衣藻间的种间竞争关系研究的报道很少。本实验主要通过在实验室条件下研究铜绿微囊藻与铜绿微囊藻、衣藻的种问竞争关系,探讨铜绿微囊藻对其它藻类的种群影响和铜绿微囊藻成为优势水华藻类的生态学机理。2.2材料和方法2.2.1藻种来源及培养铜绿微囊藻(膨aeruginosa),购于中国科学院水生生物研究所,藻种编号FACHB.905,有毒株。两种绿藻分别栅藻(Scenedesmussp.)和衣藻(Chlamydomonassp.)为学校周边池塘的优势藻种,经分离纯化后保种于实验室。藻种保存于光照培养箱中,温度为23"C(±1℃),光照强度40001x,光暗比为12:12藻种的培养采用M.11培养基。培养基配方【豁】见表2.1。表2.1M.11培养基的配方Tab.2.1ThecompositionofM-11medium唱gNAN03K2HP04MgS04‘7H20CaCl2·2H20Na2C03i|耄响I罴ggg;柠檬酸铁(Fe·citrate·xH20)Na2EDTA·2H20DistilledwaterpH啪慨雠呖呖,删慨‰啪撇弛觚慨~啪12;试集荚大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究2.2.2试验方法2.2.2.1培养条件单培养和共培养均在250mi锥形瓶中,锥形瓶经120℃灭菌20分钟备用。光照强度为4000Ix,光暗比为12:12,温度为23℃(±l℃)试验周期为18天。培养过程中,每天早、晚定时各摇动一次。2.2.2.2培养液的处理以M.1l培养基为基础,改变了氮磷浓度,分别配成中营养、富营养、重富营养三种水平的培养液。这三种营养条件均参照太湖的营养类型标准【嘲,营养液的配置见表2.2.表2.2各培养液中氮、磷的浓度Tab.2.2ConcentrationofNandPindifferentculturefluidgroups2.2.2.3试验分组试验分5组,每组4个处理即中营养、富营养、重富营养、M.11培养液,每个处理设三个平行。详见表2.3。试验过程中,每天早、晚各摇动一次。表2.3试验分组Tab.2.3Testgroups试验分组铜绿微囊藻处理条件中营养、富营养、重富营养、M.1l培养液中营养、富营养、重富营养、M.1l培养液中营养、富营养、重富营养、M.1l培养液中营养、富营养、重富营养、M.1l培养液中营养、富营养、重富营养、M.11培养液栅藻铜绿微囊藻+栅藻衣藻铜绿微囊藻+衣藻2.2.2.4接种试验前将藻种饥饿培养24d'时,去除原培养液中的营养。将饥饿培养的藻液50001pm,离一L,5min,去掉上清液;15mg/LNaHC03溶液洗涤,离心,去上清液,去除吸附性的营养;重复洗涤、离心1次;密度为5x104eells/mL。接种于250mL锥形瓶中。接种后藻液的体积均为200mL,藻的初始2.2.2.5取样及测定13集美大学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作瑚的研究自接种之日起,每2d取样一次。每次取样0.1mL,以甲醛固定。采用XB.I(.-25型血球计数板,在Olympus双目显微镜下计数,取得当日细胞密度。2.3数据整理2.3.1生长曲线的拟合及生长拐点的确定以Logistic方程拟合单培养藻类的增长过程。以每个处理组的最大生物量(X。姒)作为各自K的估计值。应用其对数形式Ln[(K—N)/N]=a=rt,以最小二乘法进行回归分析,获得该方程的斜率和截距作为a和r的估计值。藻类的生长拐点即为Logistic方程的二阶导数等于零的时间,由公式tp_(a-ln2)/r来计算。2.3.2竞争抑制参数的计算对于两种藻混合培养组利用Lotka.Volterra竞争模型的差分形式计算:(Nwn-Nwn-I)/(tn-k1)---rwN帅-i(Kw-Nwn.1-aNLn-I)/Kw………………………………(2.1)(NLn-Nbl.1)/(tn-tlI.1)---rtNLn.1(KL_Nhl.9NwI卜1)/KL………………………………(2.2)上式中Nw.、NlJl为共培养中铜绿微囊藻和绿藻在时间tn时的藻细胞密度;Nw..1、Nw..1分别为共培养中铜绿微囊藻和绿藻在时间tn.1是的藻细胞密度;rw、rL分别为纯培养铜绿微囊藻和绿藻的增长率;Kw、KL分别为纯培养铜绿微囊藻和绿藻的最大环境容量;a、p分别为共培养中绿藻对铜绿微囊藻和铜绿微囊藻对绿藻的竞争抑制参数。2.4结果与分析2.4.I铜绿微囊藻和栅藻的竞争力比较2.4.I.I中营养条件下两种藻单培养和共培养试验中营养条件下单培养和共培养铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线见图2.1。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为165×104cells/mL、51.67x104cells/mL;栅藻的分别为134.17×104eells/mL、123.33×104cells/mL。共培养的栅藻的藻细胞密度从第2d至试验结束始终大于铜绿微囊藻。对在中营养条件下的两种藻的增长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归分析,回归曲线见图2.2、2.3、2.4、2.5。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(51.67.N)/N]-2.3374.0.3989t;栅藻的增长模式:Ln[(123.33.N)/N]_3.8801.0.8693t。其中t为培养时间(d),N为t时刻的藻细胞密度(104cells/mL)。说明共培养条件下栅藻的适应期比铜绿微囊藻长,在此期间栅藻的增长速率大于铜绿微囊藻。估算参数a,r值,其生长拐点的计算结果(取整数)见表2.4。14集美大学硕士学位论文180铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究^一三H一2V{醚浆暮最凝0246810培养时间(d)图2.1中营养条件下铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线Fig.2.1GrowthcurveofM.aeruginosaandScened嚣mussp.、析thmesotrophiclevels44.3032●O:、<y=-0.892x·嚣4517.-z46N3.002.OO1.00O.OO—1.00一2.001屯门培养时间(d)培养时fH】(d)图2.2中营养条件单培养铜绿微囊藻回归曲线Fig.2.2Regressioncurve图2.3中营养条件单培养栅藻同!J1曲线Fig.2.3RegressioncutrveforScenedesmussP.for膨aeruginosainpureculturewithmesotrophiclevelsinmixedculture、炳吐Imesotrophiclevels夏52L5l乱5Om5~-0\y337433980.9x9l572善2会1专ol2468lO’’、oS三一I一2—3l培养时间(d)培养时闻(d)图2.4中营养条件共培养铜绿微囊藻回归曲线Fig.2.2Regressioncurve图2.5中营养条件共培养栅藻回归曲线Fig.2.3Regressioninpure15curvefor膨aeruginosaforScenedesmussP.inmixedculturewithmesotrophiclevelsculture诵thmesotrophiclevels集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究表2.4中营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、栅藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.4TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationofMaeruginosaandScen-edesmussp.inpurecultureandmixedculturewithmesotrophiclevels将表2.4中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.5。表2.5中营养条件共培养的铜绿微囊藻和栅藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.5ThecompetitiveparametersofMaeruginosaandScenedesmusafterreflectionwithmesotrophiclevelsinmixedculture从表2.5可以看出在拐点之后的第6.14d铜绿微囊藻对栅藻的竞争抑制参数基本高于栅藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数,之后则相反;至实验结束两者的相互竞争参数的平均值分别为1.42和1.36。这表明在中营养条件下,生长拐点后的绿铜绿微囊藻总的竞争力要稍高于栅藻。2.4.1.2富营养条件下两种藻单培养和共培养试验450—400一名350一\∞—扣单培养微囊藻—--·一单培养栅藻—--一共培养微囊藻=300一mX·-共培栅藻《250一。200二刨肇150}望蠹100一榭50—0KO24681012141618培养时间(d)图2.6富营养条件下铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线Fig.2.6GrowthcurveofMaeruginosaandScenedesmussp.witheutrophiclevels富营养条件下单培养和共培养铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线见图2.6。单培养的铜绿16集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作片j的研究微囊藻细胞密度始终大于共培养的;而共培养的栅藻在9d前藻密度与单培养培养的相比,变化不太明显,后期则是单培养的藻密度迅速增加高于共培养的。共培养的两种藻从第2d开始至试验结束,铜绿微囊藻的藻细胞密度一直低于栅藻。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为221.25x10%ells/mL、65x104cells/mL;栅藻的则分别374.17x104cells/mL、168.33x104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻的生长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归分析(详见2.4.1.1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(65.N)/N]=2.7232.0.4959t;栅藻的增长模式:In[(168.33-N)/N]=3.9349.0.6996t。说明共培养条件下栅藻的适应期比铜绿微囊藻长,在此期间栅藻的增长速率大于铜绿微囊藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.6表2.6富营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、栅藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.6TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof腻aeru∥tlosaandSeen—edesmussp.inpurecultureandmixedculturewithentrophiclevels将表2.6中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.7。表2.7富营养条件共培养的铜绿微囊藻和栅藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.7ThecompetitiveparametersofMaeruginosaandSeenedesmussp.afterreflectionwitheutrophiclevelsinmixedculture从表2.7可以看出铜绿微囊藻对栅藻的竞争抑制参数自生长拐点后至第16d,一直高于栅藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数。拐点之后栅藻对铜绿微囊藻的竞争参数和铜绿微囊藻对栅藻的竞争参数的平均值分别为0.33和3。说明拐点后铜绿微囊藻的竞争力要高于栅藻。2.4.1.3重富营养条件下两种藻单培养和共培养试验重富营养条件下单培养和共培养铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线见图2.7。单培养的铜绿微囊藻细胞密度始终大于共培养的;而单培养的栅藻在12d前藻密度和共培养的变化不太明显,后期则是单培养的藻密度大于共培养的。两种藻共培养条件下栅藻的细胞密度至试验结束一直高于铜绿微囊藻。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为370xl04cells/mL、63.33xl0%ells/mL;栅藻的分别为1043.33x104cells/mL、799.17x104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻的生长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归17集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究分析(详见2.4.1.1)。3\.i--i∞U昏1000.00—-单培养微囊藻—’·一单培养栅藻,,一。J’·一’●,800.00—-共培养微囊藻uX--共培养栅藻./f卢~t、r.,■2。z600.00毯靛400.00暮霪200.ooO.00024681012141618培养时间(d)图2.7重富营养条件下铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线Fig.2lGrowthcurveofM.aeruginosaandScenedesmussp.withhypertrophiclevels共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(65.3-N)/N]-3.6919.0.8592t:栅藻的增长模式:Ln[(799.17-N)/N]=6.5892.0.9762t。说明共培养条件下栅藻的适应期比铜绿微囊藻长,在此期间栅藻的增长速率大于铜绿微囊藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.8。表2.8重富营养条1:,|:共培养和单培养的铜绿微囊藻、栅藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.8TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationofMae?'ug矗/osQandScen·edesmussp.inpurecultureandmixedculturewithhypertrophiclevels表2.9重富营养条件共培养的铜绿微囊藻和栅藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.9Thecompetitiveparametersof膨aeruginosaand&enedesmussp.afterreflectionwithhypertrophiclevelsinmixedculture将表2.8中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.9。生长拐点后铜绿微囊藻对栅藻的竞争抑制参数从第14d开始高于栅藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究数,而后者从第6.12d均高于前者。拐点之后栅藻对铜绿微囊藻的竞争参数和铜绿微囊藻对栅藻的竞争参数的平均值分别为4.1和4.9。拐点后铜绿微囊藻的竞争力要高于栅藻。2.4.1.4M.11营养条件下两种藻单培养和共培养试验M.1l营养条件下单培养和共培养铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线见图2.8。单培养的铜绿微囊藻细胞密度始终大于共培养的;而共培养的栅藻在8天前藻密度和共培养的变化不太明显,后期则是单培养的藻密度大于共培养的。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为710x104cells/mL、129.17x104cells/mL;栅藻的分别为1363.33x1041030xcells/mL、104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻生长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归分析(详见2.4.1.1.1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(129.17-N)/N]=4.2071.0.7019t;栅藻的增长模式:Ln[(1030-N)/N]=6.6116.0.9896t。说明共培养条件下栅藻的适应期比铜绿微囊藻长,在此期问栅藻的增长速率大于铜绿微囊藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.10。埔∞^H∞J量挖∞如∞8∞6∞4三d,2V{醛襁盈疑麟∞∞o0224681012141618培养时间(d)图2.8M.1l培养液中铜绿微囊藻和栅藻的生长曲线Fig2.8Growtholrveof膨aeruginosaandScenedesmussp.withM-llmedium表2.10M-11营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、栅藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.10TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof膨aeruginosaandSce-nedesmussp.inpurecultureandmixedculturewithM-11medium将表2.10中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.1l。19集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究表2.1lM.1l营养条件共培养的铜绿微囊藻和栅藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.1lThecompetitiveparametersofMaeruginosaandScenedesmussp.afterreflectionwithM.1lmediuminmixedculture从表2.11中可以看出,第12.14天铜绿微囊藻对栅藻的竞争抑制参数小于栅藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数,之后则相反。拐点之后栅藻对铜绿微囊藻的竞争参数和铜绿微囊藻对栅藻的竞争参数的平均值分别为1.19和2.96。拐点后铜绿微囊藻的竞争力要高于栅藻。2.4.2铜绿微囊藻和衣藻的竞争力比较2.4.2.1中营养条件下两种藻单培养和共培养试验∞^一—扣单培养微囊藻∞如加∞∞∞蚰∞OO24三_,2V趟颦璺蠹绩681012141618培养时间(d)图2.9中营养条件下铜绿微囊藻和衣藻的生长曲线Fig.2.9Growthc11rvcof膨aeruginosaandChlamydomonassp.withmesotrophiclevels由图2.9铜绿微囊藻和衣藻在中营养条件下单培养和共培养的生长曲线可以看出,从第2d开始到试验结束单培养的铜绿微囊藻的藻细胞密度始终大于共培养的;而单培养的绿藻从第8d开始藻细胞密度低于共培养的,直至第10d全部死亡。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为165x104cells/mL、51.67x104cells/mL;而衣藻的分别为25x104cells/mL,11.67X104eeUs/mL。对共培养和单培养的两种藻的生长过程进行Logist-ie方程拟合,并进行回归分析(详见2.4.1.1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[51.67-N)/N]_2.8284.0.591t;衣藻的增长模式:Ln[(11.67-N)/N]=1.2425—0.7947t。说明共培养条件下铜绿微囊藻的适应期比衣藻长,在此期间衣藻的增长速率大于铜绿微囊藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.12。集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究表2.12中营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、衣藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.12TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof膨aeruginosaandChl-amydomonassp.inpurecultureandmixedculturewithmesotrophiclevels将表2.12中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.13。表2.13中营养条件共培养的铜绿微囊藻和农藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.13Thecompetitiveparametersof此aeruginosaandChlamydomonassp.afterreflectionwithmesotrophiclevelsinmixedculture从表2.13中可以看出,铜绿微囊藻对衣藻的竞争抑制参数显著大于衣藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数。拐点之后铜绿微囊藻对衣藻的竞争参数和衣藻对铜绿微囊藻的竞争参数的平均值分别为13.3l和1.44。说明在中营养条件下共培养的铜绿微囊藻的竞争力要高于衣藻。2.4.2.2富营养条件下两种藻单培养和共培养试验^一的∞\竺目H,V2的∞∞{醚糨罂最糍0024681012141618培养时问(d)图2.10富营养条件下铜绿微囊藻和衣藻的生长曲线Fig.2.10GrowthCulNeofMaeruginosaandChlamydomonassp.witheutrophiclevels由铜绿微囊藻和衣藻在富营养条件下单培养和共培养的生长fHl线(图2.10)可以看出,2l集美人学硕+学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究从第5d至第9d单培养的铜绿微囊藻的藻细胞密度始终低于共培养的,之后藻细胞密度又会高过共培养的;而单培养的衣藻从第5d开始藻细胞密度始终高于共培养的,直至试验结束。而在两种藻共培养的环境中铜绿微囊藻的藻密度从第4d开始到试验结束,始终高于衣藻。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为221.25×104cells/mL、152.5x104cells/mL;而衣藻的分别为131.25X104cells/mL,55.83×104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻的生长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归分析(详见2.4.1.1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(152.5.N)/N]=5.0951.1.1297t:衣藻的增长模式Ln[(55.83-N)/N]=3.1536.0.7328t。说明共培养条件下铜绿微囊藻的适应期比衣藻长,在此期间铜绿微囊藻的增长速率大于衣藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.14。表2.14富营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、衣藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.14TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof膨aerug-inosaandCh—lamydomonassp.inpurecultureandmixedculturewitheutrophiclevels将表2.14中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.15。表2.15富营养条件共培养的铜绿微囊藻和农藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.15ThecompetitiveparametersofM.aeruginosaandChlamydomonassp.afterreflectionwitheutrophiclevelsinmixedculture从表2.15中可以看出,第铜绿微囊藻对衣藻的竞争抑制参数显著大于衣藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数。拐点之后铜绿微囊藻对衣藻的竞争参数和衣藻对铜绿微囊藻的竞争参数的平均值分别为2.97和O.05。说明在富营养条件下共培养的铜绿微囊藻的竞争力要高于衣藻。2.4.2.3重富营养条件下两种藻单培养和共培养试验从铜绿微囊藻和衣藻在重富营养条件下单培养和共培养的生长曲线(图2.II)可以看出,从第4d开始到试验结束共培养的铜绿微囊藻的藻细胞密度始终高于单培养的;而共培养的衣藻从第16d开始,藻细胞密度高于单培养的。而在两种藻共培养的环境中铜绿微囊藻的藻密度从第4d开始到试验结束,始终高于衣藻。单培养和共培养的铜绿微囊的最集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究大环境容量分别为370x104cells/mL、478.75x104cdls/mL;而衣藻的分别为257.5x10.cells/mL,48.75x104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻生长过程进行Logistic方程拟合,并进行回归分析(详见2.4.1。1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(478.7-N)/hi]--5.555.0.9834t:衣藻的增长模式:Ln[(48.75.N)/N]-2.6271-0.7328t。说明共培养条件下铜绿微囊藻的适应期比衣藻长,在此期问铜绿微囊藻的增长速率大于衣藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.16。6003\∞目500=400∞o弓300魁骺200翟鼯麟1000024681012141618培养时『Hj(d)图2.1I重富营养条件下铜绿微囊藻和农藻的生K曲线Fig.2.11Growthalrveof^ZaeruginosaandChlamydomonassp.withhypertrophiclevels表2.16重富富营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、农藻的Logistic方程参数、拐点出现时间Tab.2.16TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof膨aeruginosaandChl-amydomonassp.inpurecultureandmixedculturewithhypertrophiclevels将表2.16中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.17。表2.17重富营养条件共培养的铜绿微囊藻和农藻在拐点出现后的竞争抑制参数Tab.2.17ThecompetitiveparametersofMaeruginosaandChlamydomonassp.aRerreflection谢thhypertrophiclevelsinmixedculture集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究从表2.17中可以看出,第铜绿微囊藻对衣藻的竞争抑制参数显著大于衣藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数。拐点之后铜绿微囊藻对衣藻的竞争参数和衣藻对铜绿微囊藻的竞争参数的平均值分别为1.94和.0.06。说明在重富营养条件下共培养的铜绿微囊藻的竞争力要高于衣藻。2.4.2.4M.11营养条件下两种藻单培养和共培养试验从铜绿微囊藻和衣藻在重富营养条件下单培养和共培养的生长曲线(图2.12)可以看出,从第4d开始到试验结束单培养的铜绿微囊藻的藻细胞密度始终高于共培养的;单培养的衣藻从第4-16d开始基本高于共培养的。而在两种藻共培养的环境中铜绿微囊藻的藻密度从第6d开始到试验结束,始终高于衣藻且一致呈增加趋势。单培养和共培养的铜绿微囊藻的最大环境容量分别为710x104cells/mL、473.33x104cdls/mL;而衣藻的分别为533.33x104cells/mL,208.75x104cells/mL。对共培养和单培养的两种藻的生长过程进行Logistic方程拟合,并回归分析(详见2.4.1.1)。共培养的铜绿微囊藻最大环境容量出现前的增长模式:Ln[(473.33_N)/N]=4.9666.0.7159t;衣藻的增长模式:Ln[(208.75-N)/N]=4.1181.0.7393t。说明共培养条件下铜绿微囊藻的适应期比衣藻长,在此期间铜绿微囊藻的增长速率大于衣藻。估算参数a,r值,并计算其生长拐点(取整数)见表2.18。鲫O加O∞O的O如O∞O加O加OO024681012141618培养时间(d)图2.12M.11营养条件下铜绿微囊藻和衣藻的生长曲线Fig.2.12Growthcurvcof肱aeruginasaandChlamydomonassp.withM-11medium将表中参数带入公式(2.1)(2.2),计算出各自的竞争抑制参数见表2.19。从表2.19中可以看出,第铜绿微囊藻对衣藻的竞争抑制参数和衣藻对铜绿微囊藻的竞争抑制参数差别不是很明显,其平均值均为1.67。因此在M.11营养条件下两种藻共培养时竞争优势处于相对平衡状态。24集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究表2.18M-11营养条件共培养和单培养的铜绿微囊藻、衣藻的Ⅻstic方程参数、拐点出现时间Tab.2.18TheparametersandthereflectionpointtimeofLogisticequationof膨aeruginosaandChlamydomonassp.inpurecultureandmixedculture、析tllM-11medium表2.19M.11营养条件生长拐点后铜绿微囊藻和衣藻的竞争抑制参数Tab.2.19ThecompetitiveparametersofM.aeruginosaandChlamydomonassp.afterreflectionwithM-llmediuminmixedculture2.5小结在铜绿微囊藻和栅藻共培养试验中,在光照、温度等条件都恒定的情况下。在中营养、富营养、重富营养和M.11培养条件的栅藻的最大环境容量都高于铜绿微囊藻,这与培养初期其增长率大于铜绿微囊藻有关。从共培养中生长拐点后的竞争抑制参数来看,在中、富、重富营养和M.1l培养液中铜绿微囊藻在与栅藻共培养时,铜绿微囊藻均占据种群竞争优势。在铜绿微囊藻和衣藻共培养的试验中发现,中营养条件下铜绿微囊藻的最大环境容量要高于衣藻,但生长率却低于衣藻,从拟合Logistic生长方程来看是由于其生长拐点提前所致。由相互竞争抑制参数的比较来看在该条件下铜绿微囊藻的竞争力要高于衣藻。在富营养条件下铜绿微囊藻的最大环境容量、增长率和其相互竞争抑制参数均高于衣藻。因此在该条件下的种群竞争中铜绿微囊藻占据绝对优势,与在重富营养条件下的研究结果一致。在M一11培养液中铜绿微囊藻和衣藻的相互竞争抑制参数均为1.67,说明在该条件下两种微藻的竞争力趋于平衡,这也印证了Lotka-Volterra模型中的一种特殊结果,即两个物种都不能抑制对方,种群竞争趋于平衡。综上可知,在多数营养条件下铜绿微囊藻对栅藻、衣藻的竞争抑制能力要高于栅藻、衣藻对铜绿微囊藻的竞争抑制能力,这也从种群竞争力方面解释了“水华"暴发的原因之集美人学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究第3章铜绿微囊藻对枝角类的影响3.1引言铜绿微囊藻对枝角类的影响主要是消极的,具体表现为对其摄食行为的抑制、缺乏其生长必需的营养和生物毒性效应等方面。在实验室条件下用培养液培养的铜绿微囊藻通常以单细胞或双细胞形式存在,其对枝角类的影响主要通过其自身的毒性及向水环境中分泌的微量毒素来实现的。目前关于铜绿微囊藻对枝角类的影响的报道很多,但是对于不同密度的铜绿微囊藻对多刺裸腹涵的摄食行为的研究较少。本试验主要通过铜绿微囊藻对多刺裸腹潘(Moinamacrocopa)摄食行为影响的研究,进一步来探讨铜绿微囊藻对枝角类的一些负面的影响。3.2材料和方法3.2.1试验材料铜绿微囊藻(勉aeruginosa),购于中国科学院水生生物研究所,藻种编号:FACHB.905,有毒株。光照培养箱内培养,温度为23"(2(±1℃),光照强度为40001x,光暗比为12:12,培养液为M.1l。多刺裸腹潘(Momamacrocopa)按有关采集方法【87】从学校周边的池塘采集后,经分离,用实验室培养的栅藻(Scenedesmussp.)喂食,进行扩大培养。3.2.2试验方法3.2.2.1多刺裸腹潘的选择取来自同一母体的活泼、健康、大小尽量一致的幼潘(潘龄小于12小时)进行试验。挑选好的试验用幼潘,于M.1l培养液中饥饿培养12小时,以排空其肠道。然后再放入不同浓度的试验藻液中。整个过程的环境条件同铜绿微囊藻的培养条件。3.2.2.2试验设置试验设置4个处理组T1、T2、T3、T4,即铜绿微囊藻设置四个浓度梯度5.0x103cells/mL、5.0x105cells/mL、5.0x106cells/mL、1.2x107cells/mL;每组设2个对照;对照和处理组均设3个平行。在每个试验处理组及对应的平行组放置10只选择好的多刺裸腹潘。详细设置见(表3.1)试验容器为100mL锥形瓶,藻液体积为50mL。试验条件与铜绿微囊藻的培养条件一致。3.2.2.3取样与观察试验开始后每隔4小时取样一次,直至潘体全部死亡。每次取藻液0.1mL,甲醛固定。采用XB-K-25型血球计数板,在Olympus双目显微镜下计数,取得当时藻细胞密度。同时26集美人学硕士学位论文铜缘微囊藻在水环境中生态作用的研究观察多刺裸腹涵的生存状态。试验过程中测得pH的波动范围在7.8±0.2。表3.1试验分组Tab.3.1Test鲁.0ups3…224枝角类滤水速度和摄食率的计算公式枝角类滤水速度嗍和摄食率【891的计算公式如下:,=一×————————‘VtPⅣ,,ln(G/C胁)式中:F为滤水速度,mU潘/ll;U=~×一,!VClno~nCtm)..厶一CoV为试验容器中水的体积;N为放入该水体中的枝角类的总数;CO为铜绿微囊藻的初始密度;Ct为t小时后空白对照组铜绿微囊藻的密度:Ctnl为t小时后处理组的铜绿微囊藻的密度:G为枝角类的摄食率,celF涵/Il。3.3结果与分析3.3.1多刺裸腹潘生存状态观察T1处理组前48h所有多刺裸腹潘生活状态良好,之后游动速度开始明显减慢,有些身体变得更加透明,并出现死亡现象。将已经死亡的镜检发现其肠道是空的,无微囊藻细胞或破碎的细胞,初步判定为饥饿致死;T2处理组在第28h出现游动无规律性,个别个体游动开始变得迟缓。之后便逐渐出现死亡现象,到第44h全部死亡。镜检发现其肠道内发现微囊藻细胞及一些破碎的细胞。T3、T4处理组出现上述现象分别在第20h、16h后,最终集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究全部死亡时刻分别为第32h、24h。3.3.2不同时刻多刺裸腹潘的滤水速度和摄食率Tl组藻密度太低,在显微镜下计数误差较大,因此试验计算结果忽略改组。其余各组的试验结果见表3.2、3.3、3.4。表3.2砣组不同时刻多刺裸腹浸的滤水速度和摄食率Tab.3.2ThedrainageandgrazingratesofM.macrocopaofT2atdifferenttimes表3.3T3组不同时刻多刺裸腹涵的滤水速度和摄食率Tab.3.3ThedrainageandgrazingratesofM.macrocopaofT3atdifferenttimes时间(h)2428表3.4T3组不同时刻多刺裸腹涵的滤水速度和摄食率Tab,3.4ThedrainageandgrazingratesofM.macrocopaofT4atdifferenttimes3.3.3铜绿微囊藻对多刺裸腹潘滤水速度的影响由表3.2、3.3、3.4可以看出,在铜绿微囊藻密度相同的情况下,多刺裸腹涵的滤水速度随着时间的延长,逐渐降低。不同藻密度下,多刺裸腹泾的滤水速度比较结果见图3.1。由图3.1可以看多刺裸腹潘在同一时刻不同密度的铜绿微囊藻中的滤水速度为T2>T3>T4组,最高滤水速度均出现在前4h,分别为0.15mL/潘/h、O.13mL/涵/Il、0.12mL/涯/h;最低滤食速率分别为0.03mL/涵/h、O.01mL/潘/Il、0.01mL/涵/h。在8、种密度下多刺裸腹潘的滤水速率变化不大,趋于平衡。2812、16h时在三集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究0.180.16OOOOO42086口T2■T3口T≤舆\巡嘲繁嚣OM他m∞4∞咐0.020.OO048121620242832364044培养时间(h)图3.1不同密度的铜绿微囊藻对多刺裸腹涵滤水速度的影响Fig-3.1EffectofdifferentdensitiesofMaeruginosaonthedrainageratesofM.macrocopa6OO0口T2■T:j口T4500O4OOO300O≤蜒\∞=∞。v褂200.0妞鞲100.0O.0I..一——04812162024283236工n¨_培养时问(d)40图3.2不同密度的铜绿微囊藻对多刺裸腹潘摄食率的影响Fi93.2EffectofdifferentdensitiesofM.aeruginosaollthegrazingratesofM.macrocopa3.3.4铜绿微囊藻对多刺裸腹潘摄食率的影响由表3.2、3.3、3.4可以看出,在铜绿微囊藻密度相同的情况下,多刺裸腹涵的滤水速度随着时间的延长,逐渐降低。由图3.2可以看多刺裸腹潘在同一时刻不同密度的铜绿微囊藻中的滤食率为T2<T3<T4组,最大滤食率均出现在前4h,分别为397.2cells/潘/h、418.6cells/潘m、464.3cells/淫i/h;最低摄食率分别175.6cells/潘/h、185.0cells/潘/h、232.3cells/潘/ll。第8、12、16h时在三种集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究密度下多刺裸腹潘的摄食率变化不大,趋于平衡。3.4小结由图3.1、3.2可以看出,多刺裸腹涵的最大滤水速度和摄食率均出现在前4h,这与试验开始前对枝角类进行饥饿培养有关。而在相同铜绿微囊藻密度下多刺裸腹涵的摄食率随着滤水速度的减慢而降低,这与高文型彻等人研究的大型涵对栅藻的摄食行为一致。但是对铜绿微囊藻的滤水速度和摄食率明显低于栅藻。除去培养条件和浮游动物不同种这两种因素外,还应该和铜绿微囊藻的毒性及低营养价值有关。从T2、T3、T4三个处理水平的纵向比较结果来看,随着藻密度的增加滤水速度减慢,而摄食率增加。与林霞【9l】在对墨氏胸刺水涵摄食的研究中发现的结果一致,与江天久等【921人的研究结果相反。这可能与作为多刺裸腹潘的唯一食物来源的铜绿微囊藻的细胞密度没有达到最大值有关。对多刺裸腹潘的致死时间随着藻细胞密度的增加变短,最短致死时间出现在T4组为24h。这和枝角类的滤食率及铜绿微囊藻分泌到水环境中的微囊藻毒素有关。在较高密度的微囊藻液中,多刺裸腹涵的滤食率较高,即在同样的时间内所摄食的藻细胞要多,这也就导致了其体内的微囊藻毒素含量在较短的时问内达到限值,加速了枝角类的死亡。集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究第4章铜绿微囊藻通过食物链对红鲤的影响4.1引言铜绿微囊藻对鱼类的影响主要表现为其次生代谢物质….微囊藻毒素对鱼类的毒性效应。目前对于这方面的研究大多是通过直接喂食微囊藻或注射、暴露在微囊藻毒素等方式,来研究铜绿微囊藻对鱼的生态毒性。而关于铜绿微囊藻通过食物链对鱼类造成间接影响的研究较少。本试验主要是在实验室条件下,以多刺裸腹潘为“藻…鱼’’整个食物链的中间载体,研究铜绿微囊藻对红鲤(Cyprinusflammans)的组织水平上生理生化影响,进一步探讨微囊藻毒素在食物链中的传递的动态代谢过程。4.2材料和方法4.2.1试验材料及前期处理4.2.1.1铜绿微囊藻的培养将光照培养箱中的铜绿微囊藻扩大培养,培养条件与上述相同。试验前用M一11将铜绿微囊藻分别稀释至5.O×103、5.0x105、5.0x106cells/mL。4…212枝角类的培养将分离的多刺裸腹涵大量培养。培养用水为曝气3d的自来水,经水质分析培养用水的pH值、ca2+、M孑+、K+、溶解氧等均符合地面水质的要求。根据多刺裸腹潘的密度,以实验室培养好的栅藻(Scenedesmussp.)喂食。培养水温控制在23.0±1.0"C,光照条件为自然光,充气培养。4.2.1.3试验鱼种和饲养条件试验鱼种为健康红鲤幼鱼,购自观赏鱼店,平均体重1.904-0.239,平均体长3.65±0.68cm。将所有红鲤在实验室内驯养lOd后进行试验。试验前挑选行动活泼、体色光泽、鱼鳍完整舒展、食欲性强、大小基本一致的红鲤幼鱼。试验用水为曝气24小时的自来水。试验容器为自制玻璃缸,大小为30x20x20cm。试验温度为室温15.21℃,采用自然光照周期。试验过程中每天傍晚17:00—18:00喂食前换水一次并清理鱼体排泄物,每次更换l/3的水。4.2.2试验方法4.2.2.1多刺裸腹涵染毒试验每天傍晚17:00-19:00通过光照诱引已培养好的多刺裸腹涵聚集,然后捞取所需数量于3l集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究配置好的M.1l培养液中,放置在光照培养箱中饥饿培养12h,光照强度4000Ix。第二天早上将经饥饿培养的多刺裸腹潘分别等量放置于5.0x103cells/mL、5.0x105cells/mL、5.0x106cells/mL密度的铜绿微囊藻液中进行染毒试验。试验条件同微囊藻的培养条件,多刺裸腹潘的滤食时间为8h。4.2.2.2红鲤染毒试验将挑选好的135尾红鲤幼鱼随机分成5组,每组设3个平行,每个平行放入红鲤9尾。各平行组的均长、均重无显著差异(P>0.05)具体见表4.1。表4.1试验分组Tab.4.1Testgroups试验分组处理方法艮l投喂专用饲料F如投喂用栅藻喂养的枝角类FAl投喂在5.0x103cells/mL的铜绿微囊藻液中滤食过的枝角类k投喂在5.0x105cells/mL的铜绿微囊藻液中滤食过的枝角类‰投喂在5.0×106cells/mL的铜绿微囊藻液中滤食过的枝角类每天定时投喂,饲料投喂O.59/d。枝角类平均每缸投喂约180只(湿重约为0.59)。试验周期为30天。一4.2.2.3红鲤生长的测定试验开始时,测量每组鱼的体长,称取体重,求的其平均值。试验结束时重复操作。计算平均体长增长率、增重率和特定生长率。具体计算公式如下:平均体长增长率(%)=(kk)/Loxl00%……………………………………(4.1)增重率(%)=(W0、Ⅳo)月%x100%……………………………………………(4.2)特定生长率(%)=(LIIWt-啪)/txl00%……………………………………(4.3)式中Lo为试验开始时鱼的平均体长,Lt为试验t天后鱼的平均体长,Wo为试验开始是鱼的平均体重,W。为试验t天后鱼的平均体重,t为试验进行的天数。4.2.2.4红鲤组织石蜡切片的制作试验结束后取红鲤幼鱼的鳃和肝脏按照常规方法制作石蜡切片,采用Bouin氏液固定,HE染色。4.2.2.5微囊藻毒素的提取及检测方法提取方法【93]如下:将冻干组织溶于lmL甲醇(85%)中,用超声波破碎仪(Model450;BrasonUltras.onJcs,Danbu_,ry,CT)破碎5min,然后将匀浆组织在4℃下萃取6h。将萃取后的匀浆组织在32集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究4"12,12000r·man"1离,I二qOmin,收集上清液;将离心后的沉淀按上述操作重复一次,收集上清液;将两种上清液混合,用等体积的正己烷萃取4h,将上层正己烷去掉,用氮吹仪(型号:EYELAMG.2200)吹干。将干燥后的提取液再溶于100p,l50%的甲醇中,进行液相色谱分析。微囊藻毒素的测定方法采用国标法(GB厂r20466.2006)中高效液相色谱法。色谱条件如下:色谱柱温度:40℃;流动相:甲醇与磷酸盐缓冲液(用20%磷酸溶液将磷酸二氢钾溶液调至pH3.0)按体积比57:43混合:流速:lmL/min;检测器:紫外可见光检测器波长238nm。4.3结果与分析4.3.1染毒枝角类生物学观察滤食铜绿微囊藻8h的多刺裸腹涵虽没有出现死亡现象,但镜检发现有部分个体的消化系统遭到了破坏,特别是用高浓度铜绿微囊藻喂食的多刺裸腹涵。4.3.2铜绿微囊藻通过食物链对红鲤的影响试验过程中F。kI生存状态良好,至试验结束未出现死亡现象,并且体色光泽度明显高于其它组。F。协FAI组生存状态良好,但是鱼体的光泽度明显低于Fckl组。№、FA3从第25天开始一些红鲤的游动速度明显变快且无方向性。由公式(4.1)、(4.2)、(4.3)计算出红鲤的生长指标见表4.2。表4.2红鲤的生长指标Tab.4.2ThegrowthindexofCyprinusflammans·注:l司行不同字母表7J‘差异显著(P<0.05)从表4.2的统计结果可以看出Fckl组体长增长率、增重率和特定生长率均高于其他组,即用饲料喂养的红鲤的生长状况要高于喂食多刺裸腹溢。这可能是由于喂食多刺裸腹潘的分组营养不够均衡所致。Fck2、FAl、FA2和FA3组经方差分析,各指标的差异不显著(P>o.05)。可见与单独喂食栅藻相比,铜绿微囊藻通过多刺裸腹涵滤食后,在短时间内对其食物链中更高级的消费33集美火学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究者红鲤体长、体重的增加影响并不明显。4.3.3红鲤的组织病理学观察结果4.3.3.1微囊藻毒素对红鲤肝脏的影响微囊藻毒素对红鲤肝组织的影响见图4.1。由图4.1中各处理组肝组织切片可以看出,F。kl和Fc也组红鲤的肝细胞核呈规则圆形,细胞质均匀,细胞壁完整,肝细胞索明显。与之相比FAl组细胞核变形并在细胞质中出现了空泡,被破坏的肝细胞数量明显增多。FA2组细胞形状完全消失,细胞核严重萎缩变形,部分肝脏细胞膜溶解,细胞质开始出现凝集现象。FA3组绝大部分细胞核消失,大部分细胞的细胞膜完全溶解,细胞质呈颗粒状。这表明微囊藻毒素可以通过多刺裸腹涵传递到红鲤体内,使鱼的肝脏组织受到损伤。其损伤程度与喂食的多刺裸腹潘体内富集的微囊藻毒素量呈正比关系。4.3.3.2微囊藻毒素对红鲤鳃的影响微囊藻毒素对红鲤鳃绍胞的影响结果见图4.2。与对照组F。kl和F。也相比FA卜FA2均出现了细胞肿大现象,但是整个细胞形状基本完整。FA3变化比较显著出现了不同程度的细胞凋亡现象,这除去与喂食多刺裸腹涵体内所富集的毒性有关外,还可能与试验结束后水体中检出的微量藻毒素有关。4.3.4微囊藻毒素在食物链中的传递4.3.4.1铜绿微囊藻细胞提取液中毒素的检测结果与分析不同处理组多刺裸腹涵滤食的铜绿微囊藻(Maeruginosa)各取lmL进行毒素测定,检测结果见表4.3。。表4.3铜绿微囊藻细胞提取液中微囊藻毒素含量及组成Tab.4.3ContentandcompositionofMCincellsofMaeruginosa由表4.3中可以看出铜绿微囊藻细胞中微囊藻毒素主要存在两种结构形式,分别为MC.LR和MC.RR。高浓度组(5.Oxl05cells/mL和5.0x106cells/mL)微囊藻细胞中,M.LR的含量要高于M.RR。两种毒素结构形式含量的比例与外界环境因素和藻细胞的生物量有关。另外,藻细胞提取液中微囊藻毒素的总量,随着藻密度的增加而增加。4.3.4.2多刺裸腹涵提取液中微囊藻毒素的检测结果与分析集美大学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究将在不同密度铜绿微囊藻液中滤食8小时后的多刺裸腹涵(每组约180只)体内的微囊藻毒素提取定容后,经HPLC检测。检测结果见表4.4。表4.4多刺裸腹泾提取液的微囊藻毒素含量及组成Tab.4.4ContentandcompositionofMCofMmacrocopaextract宰注:Fda组饵料表不在栅藻藻液中滤食8小时后的多刺裸腹涵F^I组饵料表示在藻密度为5.0x103celis/mL的铜绿微囊藻藻液中滤食8小时后的多刺裸腹涵F^2组饵科表示在藻密度为5.0x105cclls/mL的铜绿微囊藻藻液中滤食8小时后的多刺裸腹涵F^3组饵科表示在藻密度为5.0x10%,ells/mL的铜绿微囊藻藻液中滤食8小时后的多刺裸腹汪由表4.4可以看出,FAl、FA2、F”组饵料提取液中微囊藻毒素总含量分别为0.36¨g/mL、0.53州mL、13.51xg/mL。并且三个处理组的提取液中均检测到了微囊藻毒素的两种结构形式MC—RR和MC.LR。说明多刺裸腹涵体内微囊藻毒素的含量在一定的时间内随着所滤食的铜绿微囊藻密度的增大而增大。多刺裸腹涵体内的微囊藻毒素结构形式沿承了所摄食的铜绿微囊藻细胞中的微囊藻毒素的结构形式。4.3.4.3红鲤肝脏提取液中微囊藻毒素的检测结果与分析实验结束后解剖并收集各组9尾红鲤的肝脏,经固相萃取定容后,提取液中微囊藻毒素含量的检测结果见表4.5。表4.5红鲤肝脏提取液的微囊藻毒素含量及组成Tab.4.4ContentandprofileofMCinliverofCyprinusflammansextract由表4.5可以看出,FAI、FA2、FA3组肝脏组织提取液中微囊藻毒素总含量为0.3421xg/mL、1.0531上g/mL、2.541.tg/mL。并且在红鲤肝脏提取液中仅检测到一种微囊藻毒素结构形式即MC.RR。说明微囊藻毒素是可以通过枝角类多刺裸腹潘向红鲤传递的。在饵料生物多刺裸腹潘的量一定的情况下,微囊藻毒素向红鲤肝脏的传递量与多刺裸腹潘所滤食的微囊藻的35集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究密度相关,表现为当微囊藻密度在5.0×103—5.Oxl06cells/mL之间时,红鲤肝脏内微囊藻毒素的富集量随着藻密度的增加而增加。A:FckI组肝组织切片A:LiverbiopsyofgroupFa,iB:F。k2耋HJIF组织切片B:LiverbiopsyofgroupFck2C:FAI组肝组钐{切片C:LiverbiopsyofgroupFAlD:FA2组_|H=组织切片D:LiverbiopsyofgroupFmE-FA3组肝组织切片E:LiverbiopsyofgroupFA3图4.1实验结束后红鲤肿的显微结构(×400)Fig.4.1ThelivermicrostructureofCyprinusflammansaftertheexperimental(×400)36集关人学硕一f:学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作JHj的研究‘巧]a:Fckl组鳃组织切片a:GillbiopsyofgroupFcklb:F。k2组鳃组纵切片b:GillbiopsyofgroupFck2c:FAl组鳃组织切片c:GillbiopsyofgroupFAId:FA2组鳃组织切片d:GinbiopsyofgroupFA2e:FA3组鳃组织切片E:GillbiopsyofgroupFA3图4.2实验结束后红鲤鳃的湿微结构(X400)Fig.4.2ThegillmicrostructureofCyprinus.flammansaftertheexperimental(×400)37集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究4.4小结4.4.1铜绿微囊藻通过食物链对红鲤肝脏和鳃的组织病理影响4.4.1.1肝组织的病理变化1)铜绿微囊藻密度为5.0x103cells/mL时,摄食多刺裸腹涵的红鲤肝细胞肿大,细胞膜溶解,细胞质中出现空泡,细胞核严重萎缩变形,甚至消失。2)铜绿微囊藻密度为5.0x105cdls/mL时,摄食多刺裸腹涵的红鲤肝细胞形状完全消失,细胞膜溶解,细胞核严重萎缩变形,细胞质有聚集现象。3)铜绿微囊藻密度为5.0x106eells/mL时,摄食多刺裸腹潘的红鲤肝细胞中绝大部分细胞核消失,细胞质呈现颗粒状。说明铜绿微囊藻通过食物链对红鲤肝组织损伤表现为明显的剂量效应。4.4.1.2鳃组织的病理变化当铜绿微囊藻密度为5.0×103cells/mL和5.0x105cells/mL时,和对照组相比均出现了细胞肿大现象,但是整个细胞形状基本完整;当铜绿微囊藻密度为5.0x106cells/mL时,鳃细胞出现了不同程度的凋亡现象,部分细胞核消失。这与多刺裸腹滔体内所富集的微囊藻毒素量有关。4.4.2微囊藻毒素在各营养级的存在形式和含量变化在铜绿微囊藻液中,微囊藻毒素主要以MC。RR和MC.LR两种结构形式存在,并且两种结构形式的微囊藻毒素含量均随着藻密度的增加而增加。多刺裸腹涵体内所富集的微囊藻毒素与微囊藻细胞中毒素的结构形式一致。其中MC.LR结构形式的含量和MC的总量,随着所滤食的藻密度的增加而增加。这可能与多刺裸腹潘自身对不同含量的微囊藻毒素的降解形式有关。以5.0x103eells/mL、5.0x105cells/mL和5.0x106cells/mL三种密度的铜绿微囊藻为食的多刺裸腹涵体内的微囊藻毒素的含量,比其所滤食的微囊藻细胞中的毒素的含量均有所降低。这除去因多刺裸腹潘本身的降解作用外‘94'951,还与铜绿微囊藻的自我保护机制有关。有学者研究证实微囊藻群体可以产生一种有多糖构成的胶状保护膜,在这种胶状膜的保护下微囊藻可以在通过浮游动物的肠道后仍能保持完整的细胞结构,从而降低浮游动物对微囊藻的消化率【蚓,进一步影响到枝角类体内微囊藻毒素的富集量。在红鲤肝脏中微囊藻毒素仅以MC.RR结构形式存在,这可能与肝脏的解毒功能有关。红鲤肝中微囊藻毒素的总富集量随着多刺裸腹涵所摄食的藻密度的增加而增加。本试验结果表明,微囊藻毒素可以通过多刺裸腹涵向红鲤进行传递和代谢,在同样的时间内微囊藻毒素对红鲤的毒性与多刺裸腹涵所摄食微囊藻的密度有关;当微囊藻毒素通过多刺裸腹滔传递到红鲤后,在后者的肝脏提取液中仅检测到了一种结构形式的藻毒素,可能是由于肝脏的降解转换作用引起的。38集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究第5章总结5.1铜绿微囊藻与其它浮游藻类的种问竞争关系通过铜绿微囊藻和栅藻、衣藻分别共培养试验可以得出以下结论:1)铜绿微囊藻和栅藻共培养体系中,在中、富、重富营养和M.11培养条件下,生长拐点后铜绿微囊藻对栅藻的抑制能力要高于栅藻对铜绿微囊藻的抑制能力,因此铜绿微囊藻为竞争优势种群。2)铜绿微囊藻和衣藻共培养体系中,在中、富和重富营养三种培养条件下,生长拐点后铜绿微囊藻对衣藻的抑制能力要高于衣藻对铜绿微囊藻的抑制能力,铜绿微囊藻占竞争优势;在M.11培养液中二者的种间竞争力趋于平衡。其原因是,铜绿微囊藻在与栅藻、衣藻分别共培养过程中,铜绿微囊藻可以分泌微囊藻毒素,通过化感作用抑制其它藻类的生长。5.2铜绿微囊藻对浮游动物的影响通过多刺裸腹涵对不同密度的铜绿微囊藻的滤食试验可得出如下结论:1)M.1l培养液中铜绿微囊藻的密度在5×10s_1.2×107cells/mL之间时,多刺裸腹涵的滤水速度随着藻密度的增加而降低。2)摄食率随着藻密度的增加而增加。3)致死时间随着藻密度的增加而变短。有研究显示铜绿微囊藻产生的其他物质也会对浮游动物产生不良影响,Rohrlaek等网研究发现,产生微囊藻毒素的铜绿微囊藻还能够产生一种对枝角类具有毒性的粘液鞘,进而影响到其摄食行为。这一发现说明在研究自然水体中铜绿微囊藻对浮游动物的毒性时,在一定程度上需要考虑到除微囊藻毒素以外的其它代谢产物对浮游动物的影响。5.3铜绿微囊藻通过食物链对鱼类的影响通过铜绿微囊藻在“藻….枝角类….鱼’’食物链中对红鲤的间接影响试验,发现微囊藻毒素可以通过多刺裸腹涵向红鲤传递,与Valer等【粥】人野外调查研究的结果一致。在同样的时间内微囊藻毒素对红鲤的组织的损伤程度和多刺裸腹涵所摄食的铜绿微囊藻的密度有关,具体如下:1)铜绿微囊藻密度为5.0x103cells/mL时,对肝细胞的损伤表现为细胞肿大,细胞核变形,在细胞质中有空泡出现;对鳃细胞的损伤程度略低于肝细胞,主要表现为细胞肿大,但是整个细胞形状基本完整。2)铜绿微囊藻密度为5.0x105cells/mL时,对肝细胞的病理损伤表现为细胞形状完全消失,集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究细胞核严重萎缩变形,部分细胞膜溶解,细胞质有凝集现象;鳃细胞与对照组相比主要表现为细胞肿大,细胞形状基本完整。3)铜绿微囊藻密度为5.0x106cells/mL时,肝细胞中绝大部分细胞核消失,细胞质呈现颗粒状;鳃细胞也出现了类似的情况,但并不像肝细胞那样严重。4)通过对铜绿微囊藻、多刺裸腹潘和红鲤肝脏的毒素含量的测定,发现在“铜绿微囊藻一多刺裸腹涵….红鲤"食物链中,多刺裸腹涵体内和红鲤肝脏内微囊藻毒素累积量都随着铜绿微囊藻密度的增加而增加。5.0×103cells/mL、5.0x105cells/mL和5.0×106cells/mL三种密度的铜绿微囊藻提取液中微囊藻毒素的含量分别为0.119pg/mL、0.835pg/mL和1.037p∥mL;与之对应的多刺裸腹提取液中微囊藻毒素的含量分别为O.12pg/mL、0.351p∥mL、0.450“g/mL,红鲤肝脏提取液中微囊藻毒素为0.342}lg/mL、1.053弘g/mL和2.54蚓mL。在饲料和“栅藻…多刺裸腹潘…红鲤”,两个处理组均未检测到微囊藻毒素。5)在铜绿微囊藻液中,微囊藻毒素主要以MC.RR和MC.LR两种结构形式存在,多刺裸腹潘体内微囊藻毒素的结构形式沿承了所摄食的铜绿微囊藻细胞中的结构形式。在红鲤肝脏内仅检测到MC.RR的存在。综上所述微囊藻毒素可以通过多刺裸腹潘向红鲤进行传递和代谢,传递过程中微囊藻毒素的结构形式也会发生改变,并在同样的时间内微囊藻毒素对红鲤的毒性效应与多刺裸腹涵所摄食微囊藻的密度有关。集美人学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究致谢本论文是在导师谢钦铭副教授的悉心指导和亲切关怀下完成的。从论文的选题、实验方案的设计到研究工作的开展和论文的撰写成稿都凝聚着他大量辛勤的汗水和心血。导师渊博的知识、严谨的科研态度、刻苦的钻研精神、循循善诱的高尚师德,让我受益匪浅,是我永远学习的榜样。在此谨向导师致以最崇高的敬意和由衷的感谢!感谢谢仰杰老师、黄良敏老师、周丽红老师及海洋三所的洪专老师对实验的大力支持和帮助,使得本人在论文完成过程中节省了很多的时间。感谢和我同一届的郝华、刘力铭、史修周、韩坤煌、陈玉冬同学以及孔江红师妹在实验中给予的帮助和支持。感谢舍友张彦锋、张红云和班级其他同学在研究生三年学习、工作和生活中给予的关心和帮助。特别感谢我的家人,他们对我的关心、爱护,是我不断前进的动力,使我能安心地完成学业。衷心感谢所有关心我的以及我关心的人!本研究得到了福建省科技重点项目(No.2006N041),厦门科技计划项目(No.3502220061060)的资助,谨致谢枕。41集美大学硕士学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究参考文献【l】宋立荣,雷腊梅,何振荣,等.滇池水华蓝藻铜锈微囊藻和绿色微囊藻的生长生理特性及毒素分析忉.水生生物学报,1999,23(5):403-408.【2】施玮,朱惠刚.微囊藻毒素毒理学研究综述【J】.上海环境科学,2000,l9(2):82.86.【3】李效宇,宋立荣,刘永定.微囊藻毒素的产生、检测和毒理学研究【J】.水生生物学报,1999,23(5):517-523.【4】LfierlingM.DaphniagrowthonmicrocystinprodudngandmicrocystinfleeMicrocystisaeruginisaindifferentmixturewiththegreenalga.Scenedesmusobliquus[J].LinmolOceaner,2003,48(6):22l禾2220.【5】张世羊,成水平,贺锋,等.两种不同株铜绿微囊藻培养液对大型潘的毒性效应研究【J】.水生生物学报,2008,32(5):637-641.【6】MartinT,Dokulil,KatrinTeubner.Cyanobacterialdominanceinlakes[J].Hydrobiolog-ia,2000,4(38):1-12.【71高学庆,任久长,宗志祥,等.铜绿微囊藻营养动力学研究【J】.北京人学学报,1994,30(4):461-469.【8】赵颖,张永春.流动水体下的温度对铜绿微囊藻生K的影响嗍.污染防治技术,2008,2l(2):39-41.【9】9WatanabeMF,OishiS.EffectsofenvironmentalfactorsontoxcityofcyanobacteriumMicrocusti苫aeruginosaundercultureconditions[J].ApplenvironMicrobiol,1985,49(5):1342-1344.【lO】林毅雄,韩梅.滇池富营养化的铜绿微囊藻生长因素的研究【J】.环境科学研究进展,1998,6(3):82.87.【ll】郑忠明,白培峰,陆开宏,等.铜绿微囊藻和四尾栅藻往不同温度’卜的生长特性及竞争参数计算【J】.水生生物学报,2008,32(5):720-725.【12】RuckerJ,WiednerC,ZippelP.Factorscontrollingthedominanceofplantothrixagardhiandlimnothrixredekeiineutrophicshallowlakes[J].Hydrobiologia,199,342(1):107-115.【13】胡小贞,金相灿,储照升,等.太湖铜绿微囊藻与四尾栅藻的光竞争及模拟优势过程初探明.农业环境科学学报,2005,24(3):538.543.【14】陈雪初,孙扬才,曾晓文,等.低光照度对源水中铜绿微囊藻增殖的抑制作用【J】.中国环境科学,2007,27(3):352—355.【15】沈英嘉,陈德辉.不同光照周期对铜绿微囊藻和绿色微囊藻生长的影响【J】.湖泊科学,2004,16(3):286.288.【16】连民,俞顺章.蓝绿藻的生态学研究进展【J】.上海环境科学,2001,20(3):127-130.【17】ShapiroJ.Bhe-greenalgae:whyⅡleybecomedominant[J].Science,1973,179(4071):382-384.【18】TailingJEThedepletingofcarbondioxidefromlakewaterbyphytoplankton[J].Ecol,1976,州1):79.121.【19]杨苏文,姜霞,金向灿.HC03。对铜绿微囊藻、四尾栅藻和小环藻增长特性及竞争行为的影响[J】.生态环境,2007,16(2):347.351.【20]ShapiroJ.Theroleofcarbondioxideintheinitiationandmaintenanceofblue-greendominanceinlakes[J].Freshwat.Biol,1997,37(2):307-323.【21】WilliamsTGTurpinDH.Photosynthetickineticsdeterminetheoutcomeofcompetitionfordi·ssolvedinorganiccarbonbyfreshwatermicroalgae:implicationsforacidifiedlakes[J].Oecologia,42集美大学硕十学位论文铜绿微囊藻在水环境中生态作用的研究1987,’73【2):307-311.【22】SmithVH.Lownitrogentophosphorusratiosfavordominancebyblue-greenalgalinLakePhytoplank[J].Science,1983,221(4661):669-670.【23】XieL,XieELiS,eta1.ThelowTN:TPratio,acauseoraresultofMicrocystisblooms[J].waterRes.,2003,37(9):2073.2080.【24】LevineSN,SchindlerDW.Influenceofnitrogenontophosphorussupplyratiosandphysicochemicalconditionscyanobacteriaandphytoplanktonspiescompositionintheexperimentallakesa瀚Canada[J].CanadianJournalofFisheriesandAquaticScience,1999,56(3):451.【251许海,杨林章,茅华,等.铜绿微囊藻、斜生栅藻生长的磷营养动力学特征【J】.生态环境,2006,15(5):921-924.[26】万蕾,朱伟,赵联芳.氮磷对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响阴.环境科学,2007,28(6):1231.1235.【27】王珂.不同环境条件下铜绿微囊藻和栅藻竞争能力的比较研究【D】.南京:河海人学,2006.【28】MortonSD,LeeTH.Algaeblooms:possibleeffectsofiron[J].EnvironmentalSeienceandTechnology,1995,8(7):673-674.【29】阎峰,储昭升,金相灿,等.Fe(III)对太湖铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响【J】.环境科学研究,2007,20(5):61·65.【30】ReynoldseutrophicCS.GrowthandbuoyancyofMicrocustisaeruginosalmtaemend.Elenkininashallowlake[J].ProeRSocMELondonBBiolSci.,1973,184:29-50.et【31】WatanabeTsujiKWatanabeYa1.Releaseofheptapeptidetoxin(microcystin)daringthedecompositionprocessofMicrocystisaeruginosa[J].Nat.Toxins,1992,l(1):48—53【32】SedmakBKosiGTheroleofmicrocystinsinheavycyanobacterialbloomformation[J].PlanktonRes,1998,20(4):691·708.【33】KeamsKD,HunterMD.ToxinproducingAuabaenaflosaquaeinducessettlingofChlamydomonasreinhardtii,acompetingmotilealga[J].MicrobialEcology,2001,42(1):80—86.andpuremicrocystinson【34】Valdor&AboalM.Effectsoflivingcyanobacteria,cyanobacterialextractsgrowthandultrastrucmreofmicroalgaeandbacteria[J].Toxicon,2007,49(6):769-779.【35】胡智泉,刘永定.微囊藻毒素对细长聚球藻生长及生理生化特性的影响【J】.水生生物学报,2004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作者:

学位授予单位:

张燕伟集美大学

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6. 蔡立晨 湛江港海域悬浮颗粒物碳同位素时空分布及污染物来源示踪研究[学位论文]20107. 丁飞飞 沉水植物对水体磷、铁营养盐的吸收及其对铜绿微囊藻的控制效应[学位论文]2010

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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1748544.aspx

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