磷限制下大型海藻与微藻间资源竞争理论的实验验证

用一次性培养法结合Monod方程测得海洋微藻-亚心型扁藻(Tetraselmis subcordiformis (Wile) Hazen)与大型海藻-孔石莼(Ulva pertusa Kjellm.)磷限制下的生长动力参数.孔石莼具有较低的半饱和生长常数及最大生长率,其分别为0.016 μmol/L和0.16 d-1,而亚心型扁藻的半饱和生长常数和最大生长率分别是0.021 μmol/L 和0.83 d-1. 两种藻类间的营养竞争实验采用半连续培养法在磷限制条件下进行,实验过程中,分别对两者施予相同或不同的去除率,使两者享有相同或不同的资源需求值R*.由Monod方程所作的竞争预测与实验观察结果的比较显示:仅在两种藻类间的资源需求值R*差异显著(t检验,P＜0.01)时,Monod方程才能对竞争结果作出较为准确的预测;在两种藻类享有相同的资源需求值R*时,亚心型扁藻在竞争中取代孔石莼.Monod模型仅能部分预测大型海藻与海洋微藻间的竞争结果.     

磷限制下大型海藻与微藻间资源竞争理论的实验验证(英文)

用一次性培养法结合Monod方程测得海洋微藻_亚心型扁藻 (Tetraselmissubcordiformis (Wile)Hazen)与大型海藻_孔石莼 (UlvapertusaKjellm .)磷限制下的生长动力参数。孔石莼具有较低的半饱和生长常数及最大生长率 ,其分别为 0 .0 16 μmol/L和 0 .16d-1,而亚心型扁藻的半饱和生长常数和最大生长率分别是 0 .0 2 1μmol/L和 0 .83d-1。两种藻类间的营养竞争实验采用半连续培养法在磷限制条件下进行 ,实验过程中 ,分别对两者施予相同或不同的去除率 ,使两者享有相同或不同的资源需求值R 。由Monod方程所作的竞争预测与实验观察结果的比较显示 :仅在两种藻类间的资源需求值R 差异显著 (t检验 ,P <0 .0 1)时 ,Monod方程才能对竞争结果作出较为准确的预测 ;在两种藻类享有相同的资源需求值R 时 ,亚心型扁藻在竞争中取代孔石莼。Monod模型仅能部分预测大型海藻与海洋微藻间的竞争结果。     

五种典型藻类对C，N，P吸收动力学分析及种间竞争模拟

目的:获得五种典型藻类(甲藻属微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),赤潮硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)以及绿藻属杜氏藻(Dunaliella salina)和青岛大扁藻(Platymonas helgolandica tsingtaoensis))对C,N,P营养的吸收动力学参数,并利用经典藻类种间竞争模型,构建一个藻类混合共存的生态平衡体系,揭示藻类种间竞争规律,为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。方法:监测批次培养过程中藻体的生长规律以及培养基中C,N,P营养的消耗,计算出藻类营养吸收动力学参数,将参数代入Huisman-Weissing竞争模型,模拟藻类种间竞争。结果:(1)在单独培养条件下,杜氏藻具有最高的比生长率(0.834 d~(-1))和最大细胞浓度(3.4×10~6 cells/mL),锥状斯氏藻和微小亚历山大藻的比生长率μ和最大细胞浓度与其它三种藻相比均明显偏低,p0.01;(2)随着环境总碳浓度从5 mM提高到20 mM,五种藻的比生长率和最大细胞浓度均显著上升,其中杜氏藻和青岛大扁藻对C浓度改变的响应更加敏感;(3)杜氏藻和中肋骨条藻理论最大比生长率(μmax)明显高于其它三种藻类,锥状斯氏藻和微小亚历山大藻对C,N,P营养盐的需求量相比于其它三种藻明显偏高,p0.01;(4)藻类共生平衡系统中,N营养添加有利于杜氏藻和中肋骨条藻发挥更好的种间竞争优势,P营养添加有利于微小亚历山大藻和锥状斯氏藻发挥种间竞争优势;结论:不同环境条件下,五种藻类最大比生长速率μmax和营养吸收半饱和常数Ks直接影响它们的种间竞争能力,基于藻类动力学参数的种间竞争模型为赤潮爆发机制和预测的研究提供一个新思路。     

资源竞争理论及其研究进展

介绍了国外近20年来发展起来的一种新的竞争理论——资源竞争理论。该理论包含两个主要假说,即R^*-法则和资源比假说。资源竞争理论已在微生物、微藻、高等植物及浮游动物中得到广泛的实验验证。阐述了资源竞争理论形成的基础——Monod竞争模型和Droop竞争模型。对两种模型在稳态及非稳态条件下的预测性能作了比较：对于稳态下的竞争,两种模型皆能做出较好的预测,但使用Monod模型更为简便;对于非稳态下的竞争,使用Droop模型更为合理。对资源竞争理论的发展趋势作了展望。     

物种对资源竞争的动力机制及数值模拟

建立了集合种群物种在两个斑块中对资源竞争的数学模型,并进行了数值模拟实验,结果表明：（1）通过R^＊来预测竞争物种的结局,存在几种可能性：一是具有低R^＊值的物种竞争取代高R^＊值的物种;二是具有不同R^＊值的物种,甚至是具有相同R^＊值的物种也存在共存的可能性;三是具有高R^＊值的物种也可以竞争排斥低R^＊值的物种,结论存在不确定性。（2）竞争物种的随机迁移形成了源一汇结构,对物种竞争共存具有促进作用,但弱的资源利用者（较高的R^＊）的迁移率不宜过高。（3）在种群统计率相同的条件下,资源增长率差异越大,越不利于消费者物种的共存;若种群统计率不相同,在资源增长率相同的情况下,物种共存又是不可能的,在自然界中,物种共存需要资源增长率的差异。（4）不同类型的资源增长对竞争物种的稳定性的影响是不同的。     

蓖齿眼子菜对栅藻和微囊藻的他感作用及其参数

主要报道篦齿眼子菜 (俗称红线草 )的种植水抽滤液对栅藻、微囊藻生长的他感作用试验。应用修正的逻辑斯谛 (Logistic)方程和Lotka Volterra种群竞争模型来计算篦齿眼子菜对藻类的他感作用参数。纯培养试验结果表明 :种植水抽滤液对栅藻生物量和生长率都有一定的促进作用。当浓度大于等于 5 0 %时 ,对栅藻生长的影响则是有抑制效应 ,他感作用效应与种植水的浓度没有明显的相关性 ,他感作用参数平均为 - 0 0 2 6。所有浓度设对照。微囊藻的生长都有明显的抑制作用 ,他感作用参数平均为 - 0 2 37。共培养试验结果表明 :篦齿眼子菜种植水抽滤液对纯培养试验结果有放大效应。所有的种植水抽滤液浓度对栅藻生长都起促进作用 ,对栅藻的生物量效应、生长率存在明显的对数正相关 ,但与他感作用参数的相关不明显 ,共培养的他感作用参数平均为 0 0 2 0 ;对微囊藻生长抑制作用更加明显 ,共培养的他感作用参数平均为 - 0 4 2 0。不管是纯培养还是共培养中 ,种植水抽滤液对栅藻的他感作用系数值都很低 ;而种植水抽滤液浓度对微囊藻的生物量效应、生长率或他感作用的参数都存在明显的线性负相关 ,并且他感作用系数值约高一个数量级     

数学建模用于激光辐照微藻生物学效应的研究

目的：用数学建模模拟激光辐照扁藻细胞的增殖情况,研究激光辐照微藻生物学效应的参数规律。方法：在不同激光参数条件下照射亚心形扁藻,分为不同照射剂量实验组,以各实验组的细胞增殖数目为建立模型数据源。根据单细胞藻类在培养过程中生长及繁殖的规律构造高斯生长曲线,构建线性双目标规划模型,利用逐步回归法从辐照激光参量及三者的衍生量中分别筛选出与细胞增殖数、生长速率相关度较大的参量,并利用模型优化软件得到最优策略。分析结果表明用构建模型对不同激光处理的微藻样本生长曲线的仿真,达较高拟合度,SSE：2．383e-005,R—square：0．9997,验证了模型的正确性。对于给定的激光波长和照射时间,可以预测辐射后扁藻藻种的平均生长速率和生长期的变化趋势。结论：数学建模可以作为寻找激光辐照微藻的参数与其生物学效应之问的规律的分析方法。     

食物种类和浓度对红臂尾轮虫种群增长、个体大小及卵大小的影响

采用群体累积培养法,研究了藻类食物的种类和浓度对红臂尾轮虫种群增长、个体大小及卵大小的影响．结果表明,藻种类和浓度对红臂尾轮虫种群增长率、个体体积及卵体积均有极显著影响．不同食堕种空中,种群增长率以小球藻组最小,栅藻组最大;个体体积以小球藻组最小,栅藻组和混合藻组问无显著差异．种群增长率(Y,d^-1)与食物浓度(X,×10^6cells·ml^-1)间呈曲线相关,两者间的关系符合方程：y＝-0．0040x^2+0．0409X+0．4471。在所研究的食物浓度范围内,当浓度分别高于或低于6．0×10^cells·m1^-1和3．0×10^6cells·ml^-1时,轮虫个体体积和卵体积均分别呈减小的趋势。     

养分资源脉冲供给对几种微藻种间竞争的影响

以淡水生态系统常见的5种微藻为研究对象,通过稳态条件下单一培养的方式获取各微藻在氮素或磷素缺乏条件下对应的生长特征参数和R*值,同时将5种微藻在养分资源脉冲供给的方式下进行混合培养,进而检测养分资源脉冲供给对几种微藻种间竞争的影响作用,并与基于稳态条件下所预测的微藻种间竞争结果进行比较。研究结果显示,在稳态条件下具有最小R*值的纤细角星鼓藻在与其它微藻的种间竞争过程中始终保持优势地位,而其余4种微藻在混合培养状态下的相对比重亦与其稳态条件下的R*值紧密相关。然而,资源脉冲供给条件下的竞争优势种纤细角星鼓藻能与其它种群数量较小的微藻共存。此外,在氮素和磷素的不同供给比例情况下,对应微藻群落的结构也会发生相应的变化。实验养分资源脉冲作用下多种微藻的共存现象与自然水体中的观测现象相一致,显示了资源脉冲可能是维持生物多样性水平的一个重要机制。     

微小原甲藻的生长及其对锌限制的响应

研究了低中高3种Zn2+浓度下,赤潮藻微小原甲藻的生长和生理响应．结果表明,低Zn(1．4pmol·L-1)下,藻细胞的比生长速率和稳定期生物量分别为0．40d-1和51100cell.ml-1.当Zn2+浓度超过24．4pmol·L-1时,提高Zn2+浓度(181．6pmol·L-1),藻细胞的比生长速率没有改变。为0．93d-1,而稳定期生物量则略有下降,但均明显高于低Zn条件下藻细胞的比生长速率和稳定期生物量．Zn限制条件下藻细胞的叶绿素a合成受到影响。藻细胞光合作用需在更高光强下达到饱和．随着Zn2+浓度增加藻细胞光饱和的光合作用速率(Pm)及光合作用效率(a)均明显增大．研究表明,富营养化水体中,高的Zn浓度是一定条件下触发赤潮藻类爆发性增殖的重要因子之一.     

不同氮源对球形棕囊藻生长的影响

采用实验室培养的方法比较了6种不同氮源-硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、腺嘌呤对典型赤潮藻球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长的影响。结果表明,6种氮源均能不同程度地促进球形棕囊藻的生长,但比生长速率和光合作用效率具有显著差异性。将球形棕囊藻在不同浓度氮源下的最大比生长速率分别拟合Monod方程,得出球形棕囊藻在硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸和腺嘌呤等6种氮源下的最大比生长率分别为1.05,1.17,0.82,0.87,1.09,0.90d^-1,相应的半饱和常数分别为9.132,23.758,85.519,7.104,23.94,10.959μmol/L。其中,高氮浓度(8820μmol/L)下腺嘌呤对球型棕囊藻的生长具有显著抑制作用。相比较而言,球形棕囊藻对甘氨酸的亲和力最高。当硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸和腺嘌呤的浓度分别为8820,882,882,8820,882,0.441μmol/L时,球形棕囊藻的最大光合效率(Fv/Fm)分别为0.619,0.620,0.579,0.595,0.648,0.667。由此可见,氮源对球形棕囊藻的生长和光合作用具有显著影响;球形棕囊藻能够利用多种无机和有机氮源,与其它仅能利用无机氮源的浮游植物相比,更具有竞争优势。     

扎龙湿地藻类优势种生态位及其种间联结性动态分析

为了解扎龙湿地藻类群落结构的季节特征和演替规律，对扎龙湿地藻类群落进行了分析，主要涉及藻类优势度、生态位、MFG功能群划分、生态位重叠值及联结系数分析。结果表明：(1)在检出的8门311种藻类中，夏季种类丰富度最高，全年优势种为狭形纤维藻和啮蚀隐藻。(2)优势种种类和密度季节性差异较大，春季以金藻-绿藻种类为主，夏季以绿藻-隐藻种类为主，秋季以隐藻-绿藻种类为主。(3)生态位宽度值与MFG功能群划分结合分析表明，优势种可分为3个大类别，不同种类对资源利用情况的差异较大，各季节广生态位种能较好的反映扎龙湿地水体环境的季节变化趋势。(4)生态位重叠值在不同季节上有较大差异，O_ik>0.6的占比分别为42.86%(春)、28.57%(夏)和25.00%(秋),表明春季优势种种间资源的竞争最为突出，种间竞争强于夏、秋两季。(5)种间联结性检验结果显示，扎龙湿地藻类优势种间总体联结上呈正关联关系，但是种间联结较为松散，种与种之间相对独立。研究表明，扎龙湿地藻类群落结构生态位测度均存在明显的季节波动，较好反映出水环境季节变化特征，可用来指示湿地水体环境的变化。     

微胶囊饲料对马氏珠母贝生长性状和矿化基因表达的影响

本研究分析了微胶囊饲料S1和S2对马氏珠母贝的生长性状与矿化基因nacrein与pif177表达量的影响。实验共设置了5个组合(EG1,EG2,EG3,EG4和CG),其中EG1和EG2分别单投喂饵料S1和S2,EG3和EG4分别投喂S1+亚心形扁藻与S2+亚心形扁藻,CG投喂扁藻。经过60 d的养殖后,比较了各组的生长率及nacrein与pif177的相对表达量的差异。结果表明,各组间的壳宽、壳高绝对增长率与相对增长率均存在显著性差异(p0.05),EG4具有最大的壳宽、壳高绝对与相对增长率,单喂饲料的EG1和EG2的壳宽与壳高增长率均小于CG或投喂混合饲料的EG3和EG4。各组间外套膜nacrein相对表达量存在显著性差异(p0.05);EG4中央膜nacrein相对表达量显著高于EG1、EG2和EG3(p0.05);EG4边缘膜的nacrein相对表达量显著高于EG1和EG3(p0.05)。各组间外套膜pif177相对表达量存在显著性差异(p0.05),EG4中央膜和边缘膜的pif177相对表达量均显著高于EG1和EG3组(p0.05)。壳宽与壳高的增长率与矿化基因的表达量存在正相关性。本研究结果表明研发的胶囊饲料能替代部分单胞藻饵料,为进一步研发珍珠贝人工饲料及开展工厂化养殖提高了参考依据。     

螺旋藻细胞培养与光能利用的关系

对钝顶螺旋藻(Spirulina platensis Geitler)细胞培养体系的光衰减以及连续培养条件下藻细胞生长对光能的利用特性进行了分析,结果表明改进的Lambert-Beer定律I=I0exp(-αxL)可较好地描述细胞浓度及光程对光衰减的综合影响;引入平均光强和细胞平均比消光量概念,借鉴Monod方程形式,较好地描述了它们与比生长速率之间的关系,并求得最大比生长速率μm、光强半饱和参数kI、光能维持系数m和得率系数YG分别为μm=1.75/d,kI=1.453×10     

基于景观尺度过程模型的长白山地表径流量时空变化特征的模拟

运用已建立的景观尺度生态系统生产力过程模型EPPML对长白山自然保护区地表径流量的季节动态和空间分布特征进行了模拟,对其与环境因子间的相互关系进行了分析．模拟结果表明,长白山自然保护区地表径流量的季节进程表现出明显的三峰型,6月和9月出现低谷,8月达最大(2．58mm·d^-1),与土壤含水量的季节变化趋势十分相似．1995年地表径流量的模拟值平均为0．203m·年^-l,空间分布随海拔升高呈现明显增加的趋势,最高为高山流砾滩(0．619m·年^-1),最低为阔叶红松林(0．081m·年^-1)．年地表径流量与叶面积指数(LAI)呈极显著负相关指数关系(R^2＝0．857)．年地表径流量与气温和总辐射呈负相关关系(R^2分别为0．965和0．836),与降水量、相对湿度和风速呈正相关关系(R^2均大于0．950),还与土壤特性密切相关。     

夏季胶州湾微型浮游动物摄食初步研究

2002年6月至7月间对胶州湾内、外和港口3个典型站位进行了微型浮游动物对浮游植物的摄食研究．按陆基半现场方式进行了4次稀释法实验,对湾外相同的站位进行了两次实验,对湾内和港口各进行了一次实验,获取了研究站位浮游植物和微型浮游动物种类、丰度、体积转换浮游植物碳含量、碳／叶绿素比率、浮游植物净生长率、微型浮游动物摄食率、对潜在初级生产力的摄食压力、对浮游植物现存量的摄食压力以及碳摄食通量等参数．湾外和湾内站位的浮游植物组成相似,优势种为新月柱鞘藻(Cylindrotheca closterium)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum),港口浮游植物优势种类为中肋骨条藻、浮动湾角藻(Eucampia zodiacus)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)．湾外微型浮游动物的优势种为百乐拟铃虫(Tintinnopsis beroidea),而在湾内为百乐拟铃虫和急游虫(Strombidium sp．),港口主要为急游虫,也有少数的百乐拟铃虫．微型浮游动物对浮游植物的摄食率和对潜在初级生产力的摄食压力,在湾内最高,其次在湾外,港口最低．微型浮游动物对浮游植物的摄食率,在湾外,分别为0．96和1．20d^-1,在湾内为1．33d^-1,在港口为0．36d^-1．微型浮游动物对潜在初级生产力的摄食压力,在湾外,分别为74％和84％,在湾内为93％,在港口为53％．微型浮游动物的碳摄食通量在港口最高达到281mgC·m^-3·d^-1,在湾内为102mgC·m^-3·d^-1,在湾外最低范围在31～49mgC·m^-3·d^-1．浮游植物的细胞大小和两种微型浮游动物的摄食习性的不同是造成研究站位微型浮游动物摄食率和摄食压力不同的主要原因．同世界其它内湾相比,胶州湾微型浮游动物的摄食压力处于中等水平。     

微小亚历山大藻麻痹性贝类毒素小鼠生物检测

应用小鼠生物检测法对培养的微小亚历山大藻（LJX02株系）麻痹性贝类毒素进行了检测。首先建立微小．[X02亚历山大藻培养技术,利用对数期藻细胞接种,可使藻细胞处于快速生长,并在7d内藻细胞密度最高达到30000ml^-1。从培养株系中提取的藻毒素,经液相质谱分析主要为GTX1／4和GTX2／3,其含量分别为12．23μg／ml和9．742μg／ml,12L藻体培养液中可获得18．35μgGTX1／4和14．61μgGTX2／3毒素量。采用小鼠生物检测法建立了藻毒素剂量-小鼠死亡时间曲线,其曲线方程为Y=74．017X^-1.5896,将死亡时间t变为时间倒数1／t,GTX毒性MU取对数为logMU,得直线回归方程为Y=3．7009X-0．0858（R^2=0．9824）,求得了昆明小鼠一个鼠单位所代表的GTX1／4和GTX2／3毒素剂量分别为0．026μg和0．021μg。     

四列藻在营养限制胁迫下的超补偿生长研究

四列藻在营养限制胁迫下培养 1 0 d后 ,在恢复营养进行培养的初期 ( 1～ 5 d) ,表现出较强的超补偿生长能力。与持续正常营养培养的对照组比较 ,两者间的生长表现出显著差异 ( P<0 .0 5 )。四列藻超补偿生长的主要特征表现是在恢复营养进行培养的初期 ,处理组的藻细胞比对照组平均相对生长率提高 ,细胞数增多 ,叶绿素 a含量和生物量增高 ,细胞数净增率最高达 68.2 %～ 1 2 1 .1 % ,生物量净增率最高达 2 1 .8%～95 .3%。随着培养时间的推移 ,由于环境容量的限制 ,处理组与对照组之间的差异逐渐减小。到了培养的后期 ,处理组和对照组的各生长参数都趋于一致。同时发现 ,在受到营养限制胁迫后 ,藻细胞内蛋白质、细胞内糖和蛋白质 /糖 ( P/C)的比值发生了变化 ,但是在恢复营养进行培养 1 0 d后 ,均基本上恢复至处理前的水平。藻类中存在的这种超补偿生长特性有可能是引起藻华和赤潮的一个生物内在因素。     

不同营养条件对东海原甲藻和中肋骨条藻竞争参数的影响

以东海原甲藻和中肋骨条藻为研究对象,采用室内单种培养和混合培养,设置不同的氮、磷营养条件,研究了不同营养条件对两种微藻的生长状况和种间竞争参数的影响.结果表明:随着氮、磷浓度的增加,两种藻的最大生物量均呈增加趋势,混合培养中两种微藻的比生长率低于单独培养.在混合培养中,生长前期中肋骨条藻是优势种,随着培养时间的延长,东海原甲藻成为优势种,且优势种发生变化的时间与营养条件有关.混合培养中,东海原甲藻拐点出现时间在0.5 ～4.9 d,中肋骨条藻为0～2.6d,东海原甲藻拐点出现时间晚于中肋骨条藻.在各营养条件下,东海原甲藻对中肋骨条藻的竞争抑制参数β均高于中肋骨条藻对东海原甲藻的竞争抑制参数α,当N为128μmol·L-1、P为32 μmol·L-1时,东海原甲藻的竞争能力是中肋骨条藻的3.8倍,两者差异最为明显.     

奈曼地区灌溉麦田蒸散量及作物系数的确定

利用大型蒸渗仪测定了奈曼地区春小麦(Triticum aestivum L.)全生育期的蒸散量,并引用FAO Penman-Monteith等5种方法计算了相应时期的参考作物蒸散量,比较了FAO Penman-Monteith公式与其它4种方法间的关系,最后运用作物蒸散量和参考作物蒸散量计算了春小麦的作物系数．结果表明,春小麦苗期每周日平均蒸散量小于3mm·d^-1,随着叶面积系数增大,日平均蒸散量达到最大值6．49mm·d^-1(抽穗开花期),最终下降至1．94mm·d^-1(灌浆成熟期);根据试验年份的降雨分布情况,该地区的自然降水不能满足春小麦对水分需求,小麦苗期、拔节期和抽穗开花期水分亏缺比较严重,是田间水分管理的关键时期;与FAO Penman-Monteith公式的计算结果相比较,用Penman公式和FAO-24 Blaney-Criddle公式估算奈曼地区参考作物蒸散量误差较小;奈曼地区春小麦苗期、营养期、生殖期、成熟期4个生长阶段的作物系数分别为0．45、0．90、1．1l和0．52,其中成熟期的作物系数值与FAO-24给出的小麦作物系数值差异较大．