沉积物再悬浮对浮游藻类影响的模拟实验研究

作为浅水湖泊的重要特性之一,由风浪等动力作用引起的沉积物再悬浮对浮游藻类的初级生产力、群落结构具有重要意义。本研究通过生长季节(5-6月)在太湖梅梁湾湖岸的中宇宙模拟实验,比较在同样的外源负荷下浮游藻类对不同的沉积物再悬浮程度的影响特征,以及其主要的影响因子。实验在约250L的大桶中进行,通过位于沉积物-水界面的水泵的动力作用,模拟了三个不同程度沉积物再悬浮:无再悬浮即对照、弱悬浮和强悬浮程度。实验结果显示:(1)对照、弱悬浮和强悬浮之间悬浮物浓度呈显著性梯度变化,平均值分别为5、30、40 mg L-1,水下20cm光密度分别为表面光密度的80%、35%和25%。TN和TP在悬浮处理组显著高于对照组,但是弱悬浮和强悬浮之间差异不显著。生物可利用的各种溶解性营养盐形式对再悬浮的响应特征不明显。(2)浮游藻类生物量和群落结构对再悬浮的响应显著。对照组的Chla在整个实验阶段都很低,强悬浮组和弱悬浮组的平均Chla分别5倍和2倍于对照组。实验初始浮游藻类群落种类多样性低,优势种群主要为隐藻(隐藻属Cryptomonas spp.和蓝隐藻Chroomonas acuta)。再悬浮处理显著促进了隐藻的生长,但弱悬浮和强悬浮之间差异不显著。对照组优势种群演替为微小型种类蓝隐藻和绿藻门的纤维藻属(Ankistrodesmus sp.)。(3)以相对丰度为统计数据,浮游动物群落结构对再悬浮的响应显著,弱悬浮和强悬浮之间差异不显著。对照组的枝角类大型种类溞属(Daphnia spp.)丰度显著高于再悬浮处理组,枝角类小型种类象鼻溞属(Bosmina spp.)和网纹溞属(Ceriodaphnia spp.)、轮虫丰度则呈相反趋势。可见,再悬浮促进了沉积物营养盐的释放和水下光照的衰减,还影响了浮游动物的群落结构,使其向摄食藻类能力较差的种类演替,从而在上行(bottom-up)和下行(top-down)两个方面影响了浮游藻类的现存量和群落结构。     

增温与降水变化对青藏高原高寒草甸土壤nirS反硝化菌群落丰度和群落结构的影响

全球变化已成为国际研究热点。青藏高原属典型生态脆弱带,该地区升温幅度更加明显,已导致大量冰川融化和明显降水变化,进而使该地区水循环和土壤水分发生巨大变化。温度和降水的变化可能会引起土壤微生物丰度和群落结构的改变,进而影响生物地球化学循环。但青藏高原地区土壤微生物群落结构和功能对全球变化响应的研究较少。研究了模拟增温和降水变化对青藏高原高寒草甸土壤nirS反硝化菌群落丰度和群落结构的影响。研究表明,增温1、2、4℃对nirS基因丰度影响不显著;增加降水100%时,增温4℃处理显著增加nirS基因丰度(P0.05)。在未升温与升温2℃背景下增加和减少降水对nirS基因丰度的影响不显著。增温和增减降水均显著影响nirS反硝化菌群落结构,且两个因子具有一定的交互作用。CCA结果显示,增温和降水的共同解释变量中,增温对nirS反硝化菌群落结构变化的影响达极显著(P0.01),解释了其中的54.2%,降水变化解释了45.5%(P0.05)。     

云南丽江-大理地区现代表土花粉垂直分布特征

文章主要研究云南丽江-大理地区不同海拔高度表土花粉。虽然松属花粉在各个植被带都占有优势，但是建群种花粉含量相对较高。降趋对应分析法（detrended correspondenc eanalysis，简称DCA）分析显示，表土花粉的分布和海拔之间具有非常密切的关系，DCA第一轴的值和海拔高度之间的线性相关系数达0．82（r^2=0．82）。此次研究表明，在云南山地，可以通过含量相对较高的花粉来重建古植被。     

天山北麓绿洲-荒漠过渡带芨芨草地地表能量通量研究

利用天山北麓绿洲-荒漠过渡带芨芨草地的小气候实测资料,分析了该地区不同天气条件下地表能量及其能量分配日变化特征,并进一步探讨了潜热与其它地表能量的关系。结果表明:晴天各地表能量分量曲线呈"单峰型",阴天表现为峰谷频繁交替的"多峰型",雨天则显示为"偏峰型"。由于该区以晴天为主,阴雨天气发生频率少,平均情况下的各能量曲线变化与晴天基本一致。任何天气条件下能量传输均以潜热(LE)为主,其次为感热(H)和土壤热通量(G)。观测期内LE/Rn平均值介于沙漠和绿洲之间,很好地在能量分配上体现出自身的过渡性。各种天气条件下能量分配的日动态变化趋势基本一致,白天均以潜热为主,夜间则有所不同。LE/Rn、H/Rn、G/Rn曲线白天变化平稳,夜间持续波动,日出和日落前后波动最为剧烈。其中,日出时刻以LE/Rn和G/Rn曲线波动最为强烈,且两者峰谷互补。因辐射强度和日照时数的不同,不同天气条件下曲线早、晚剧烈变化开始时间也有所差别。晴天、平均、阴天(8:00—18:00)波文比依次减小,且均小于1,表明它们在白天能量分配均以潜热为主。而雨天波文比则表现出较大的波动性,整体呈上升趋势。LE与Rn、H、G相关性程度均表现为:晴天与平均相当,阴天次之,雨天最小。     

广义可加模型在R中的快捷实现及蓝藻水华预测分析中的应用

广义可加模型(generalized additive models,GAM)适用于响应变量与解释变量之间的关系是非线性或非单调的数据分析,近年来在生态学中受到越来越多的关注。本文利用太湖湖泊生态系统研究站的监测数据,在RStudio集成编程环境下通过R对数据进行预处理、确定连接函数、对模型进行筛选以及评估等步骤,运用GAM分析了环境因子对微囊藻生物量的影响。结果表明,水温、总磷、化学需氧量以及电导率是影响太湖微囊藻生物量的4个关键环境因子。分析过程中,通过自编函数能有效地减少编程过程中的代码输入工作;R+RStudio是高效、快捷的编程环境。     

淡水超微型浮游植物多样性及其研究方法

超微藻广泛分布于海洋和淡水生态系统中,在水生生态系统尤其是微食物环中起着重要作用。自20世纪70年代被发现以来,有关超微藻的研究大多集中在海洋,直到近年来淡水超微藻才受到广泛关注。目前淡水生境中发现的超微藻主要包括真核超微藻和原核聚球藻,而在海洋生境中分布广泛的原绿球藻在淡水环境中则很少被发现。超微真核藻多样性极其复杂,几乎在所有的门类都有发现;而目前在中国湖泊中发现的聚球藻主要以富含藻蓝素的聚球藻为主。影响超微藻生长的因子主要包括营养盐、温度、光照及生物因子(如捕食)等,自然水体的超微藻可能同时受多个以上环境因子的共同影响。由于超微藻细胞微小,形态特征不明显,而且大部分物种不能被分离纯培养,因此传统研究方法受到限制,直至近些年来,荧光显微技术、流式细胞术及分子生物学技术的发展,才使我们有机会对超微藻多样性和生态学有了进一步的认识。本文对淡水超微藻多样性的研究进展进行了综述,介绍了淡水超微藻的主要类群及其环境影响因子,重点阐述了当前超微藻的研究方法。     

越冬和复苏时期太湖水体蓝藻群落结构的时空变化

为研究太湖蓝藻在越冬与复苏时期群落结构的时空变化规律,于2008年11月,2009年2月,2009年4月,在太湖富营养化较严重的湖区选取8个采样点 (梅梁湾、竺山湾、贡湖湾、大浦、西太湖、南太湖、湖心和湖湾交汇处),分3层采水样,过滤并提取样品DNA经PCR扩增蓝藻16S rDNA序列,采用T-RFLP(末端标记的限制性酶切片段长度多样性)技术分析蓝藻群落结构和多样性变化。共得到87个不同的T-RFs(末端限制性酶切片段),表明太湖蓝藻具有丰富的基因多样性。T-RF相对丰度和聚类分析结果表明,太湖蓝藻群落结构在垂直空间上相似性较高,相似度 > 50%;在水平空间,与Microcystis spp.对应的信号峰在8个采样点均为最强峰(相对丰度为17.7% 47.5%)。竺山湾蓝藻多样性最低,西太湖最高,但其余采样点间蓝藻群落和Shannon多样性指数没有显著差异(P>0.05)。Microcystis相对丰度与Shannon多样性指数呈显著负相关(皮尔逊相关系数为-0.958)。在时间尺度上,相似性分析(Analysis of similarity,ANOSIM)结果显示太湖蓝藻群落结构存在极显著差异( P<0.01) 。春季复苏时蓝藻多样性最高,秋季衰亡时最低。聚类分析表明样品聚成两大特征类群,秋季衰亡时样品独自聚为1支,而春季复苏期和冬季越冬期样品彼此混杂。     

中国长足摇蚊幼虫和霍普水丝蚓扰动下沉积物氧气特征分析

为研究中国长足摇蚊幼虫(Tanypus chinensis)和霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动对表层沉积物氧气渗透及空间分布的影响,采集梅梁湾表层沉积物,借助高精度溶氧微电极,研究两种生物扰动作用下,太湖梅梁湾表层沉积物氧气渗透深度和空间分布的变化,并根据氧气在流动培养体系中浓度的变化和在扩散边界层中的扩散过程这两种方法计算界面氧气交换速率。结果表明,中国长足摇蚊幼虫和霍普水丝蚓两种底栖生物扰动均能提高沉积物界面氧气交换速率,且微电极法的计算值要低于流动培养法。通过溶氧微电极剖面能够准确的获得氧气渗透深度的信息。结果发现:长足摇蚊幼虫的扰动能提高沉积物氧气渗透深度并造成氧气在沉积物内空间分布的差异,长足摇蚊幼虫扰动后沉积物氧气渗透深度由无扰动的6 mm增至10 mm。与长足摇蚊幼虫相比,霍普水丝蚓扰动没有增加沉积物氧气渗透深度及造成空间分布差异。对比两种计算方法发现,在生物扰动作用下,由于生物作用的影响,根据氧气在扩散边界层的扩散得到的值可能会低估氧气的界面交换速率。     

无机氮磷添加对太湖来源浮游植物和附着生物生物量的影响术

为了探讨富营养对太湖来源水体浮游植物的影响,对来源于太湖梅梁湾的水体进行氮磷营养盐添加实验.实验共3个处理(T0、T1和T2),T0不进行营养盐添加,处理T1和T2添加无机氮磷,T1中总氮、总磷净增加分别为10和0.5 mg·L-1,T2添加的量为T1的2倍.结果表明:T0的浮游植物叶绿素a含量明显低于添加营养盐的2个处理,而添加营养盐的2个处理之间没有显著差异,说明氮磷营养盐的添加在一定程度上能够促进浮游植物的生长,但并非营养盐添加越高浮游植物生物量就越高;添加处理与对照中附着生物叶绿素a含量的比较结果与浮游植物生物量的相同;T2中浮游植物的生长可能受到除氮磷之外的因素的限制;T1和T2中均没有出现期望的蓝藻水华,表明蓝藻水华的形成不只是与充足的氮磷供应有关.     

云南省香格里拉地区现代孢粉与植被关系研究

本文对云南省香格里拉地区(海拔3 400～4 700 m)7个植物群系下采集的21个现代苔藓样品进行了孢粉研究,探讨了现代孢粉组合与样点周围植被之间的关系,以及主要孢粉类型的代表性与传播能力。结果表明,香格里拉地区不同植物群系的孢粉组合具有不同的代表性成分与变化特征,能较好地反映当地植被状况。桦木林和黄背栎林的孢粉组合中指示性成分分别是高含量的桦木属和常绿栎类花粉;冷杉林下的样品,除采自仅有稀疏冷杉的冷杉林下的样品外,其他样品的孢粉组合都较好地反映了高含量的冷杉属花粉;杜鹃灌丛和蔷薇灌丛的孢粉组合分别以高含量的杜鹃花科和蔷薇科花粉为特征;在花粉产量低且植被较开阔的流石滩疏生草甸中,孢粉组合以高含量的草本花粉和外来乔木花粉(如松、冷杉等)为主。松属花粉在本研究区各植物群系下所有样品的孢粉组合中均有较高含量,说明松属花粉产量高、传播能力最强,具有超代表性;铁杉属和桤木属花粉也具有较强的传播能力,它们是外来花粉的主要成分,在不同植物群系下其花粉含量的高低与当地植被的郁闭度及当地植被花粉产量有关;桦木属和常绿栎类花粉代表性强,花粉产量高,也具有较强的传播能力;冷杉属花粉具有明显的低代表性,但其传播能力较强;杜鹃花科花粉的代表性较好,但传播能力差,其花粉散布范围基本在有母体植物生长的地方;柳属花粉代表性低,其花粉含量高于1.0%可能指示柳树的存在;单裂缝孢子的蕨类植物在本研究区部分样品中有较高含量,说明单裂缝孢子的蕨类植物比三裂缝孢子的蕨类植物可能更能适应海拔3 400 m以上的高海拔环境。