广东大亚湾甲藻孢囊及其与锥状斯氏藻赤潮的关系

1999年12月至2001年1月,在大亚湾澳头海域用沉积物捕捉器(Sediment trap)及TFO重力采泥器对甲藻孢囊进行每月一次的周年监测,并同时研究了浮游植物的季节变化.结果显示,晚秋孢囊形成率最高(3.48105 cysts/m2d),冬季形成率较低,年平均为1.28105 cysts/m2d.锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)是大亚湾沉积物孢囊中的绝对优势种,除个别季节外,其形成率一般占孢囊总形成率的50%以上.2000年8月至9月,该海域发生了一次较大规模的锥状斯氏藻赤潮,最高细胞密度达4.0104 cells/mL.赤潮中后期,锥状斯氏藻孢囊包括暂时性孢囊和休眠孢囊大量形成,孢囊的形成减少了水体中营养细胞数量,是赤潮消退原因之一.       

氮磷限制对锥状斯氏藻孢囊形成的作用

在实验室研究了锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)在N、P单因子营养限制(N:500μg.L-1,P:74～0.74μg.L-1和P:74μg.L-1,N:500～5μg.L-1)条件下的生长和孢囊形成。结果显示N、P限制不利于锥状斯氏藻的快速生长,其中低P对细胞生长的限制作用更显著。其孢囊形成率在15～99%之间,中度N限制能促进孢囊的形成,形成率几乎可达100%。孢囊一般在对数生长期结束、细胞数量达到最大值时开始形成。但由于接种后营养盐浓度的急剧降低,营养极度限制组孢囊可在接种后第1d就开始形成。结果显示稳定生长期孢囊的大量形成大大降低了锥状斯氏藻营养细胞数量,能在一定程度上促进其赤潮的消亡。     

氯氰菊酯对锥状斯氏藻的毒性效应

为了评估拟除虫菊酯农药对海洋生物以及海洋环境的毒性效应,研究了氯氰菊酯对锥状斯氏藻(Scrippsiellatrochoidea)的毒性效应及其对叶绿素a(Chl.a)、可溶性糖、可溶性蛋白含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等生理生化指标的影响.结果表明,低浓度(≤10 μg·L-1)的氯氰菊酯对锥状斯氏藻生长具有明显的促进作用,而高于50μg·L-1则产生较明显的抑制效应.藻细胞所有生理生化指标在暴露初期的6～12 h较为敏感,24 h或48 h后趋于平稳;细胞内含物包括Chl.a、可溶性糖、可溶性蛋白含量以及SOD活性,在低浓度时均出现诱导现象,而高浓度时则呈现先抑制后恢复的现象.而氯氰菊酯对藻体内MDA含量均具有促进作用,浓度越高促进作用越强.研究结果表明,锥状斯氏藻的各种生化指标对氯氰菊酯的响应均较为敏感,但SOD和MDA对剂量反应更为敏感,最低影响剂量为5μg·L-1和1μg·L-1,可作为拟除虫菊酯农药污染早期预警的生物指示指标.     

浮游细菌群落变化对锥状斯氏藻藻华的影响

目的:本实验以大亚湾原发性锥状斯氏藻为例,采集野外样品,分析藻华不同时期主要菌群的结构和环境样品的硫化物与赋存形态。方法:应用末端限制性片段长度多态性技术和主成分分析方法,分析藻华发生过程中浮游细菌群落相似程度的情况,得到差异显著的浮游细菌类群。选出代表类群的样品进行16S r DNA高变区测序,获取浮游细菌的分类结果及相对丰度。采用Pearson相关性分析浮游细菌、藻、硫化物两两间的相互关系。结果:早期藻华以Enterobacteriaceae为主导,各优势菌群(Enterobacteriaceae:Alteromonadaceae:Rhodobacteraceae)的比例约为8:1:21,硫元素主要以DMS形式存在;而后期Alteromonadaceae成为优势物种,各优势菌群的比例转变为3:5:25,硫的赋存形态由DMS转变为DMSO;Rhodobacteraceae在藻华的前期与后期均以优势种存在。本实验还发现藻华不同时期4种与藻呈正向相关的细菌,以及8种对藻起负向调节作用的细菌,它们在藻华生消的过程中扮演着不同的角色。结论:菌群的组成性改变与藻华生消具有一定的相关性,并对藻类的硫代谢产生影响。结果的获得有助于认识藻华微生物学过程中硫代谢的生态学功能,拓展锥状斯氏藻藻华的理论认识。     

深圳大鹏湾海域锥状斯氏藻赤潮期间细菌群落结构变化研究

目的:近年来,赤潮在我国的发生呈增加的趋势,并造成了极大的经济损失。过去研究赤潮发生的机理主要集中在理化因素的影响,而越来越多的证据表明仅凭借营养盐等环境因素并不能解释大部分赤潮现象,藻际微生物可能发挥着重要作用。本文跟踪观测了2010年7月深圳大鹏湾海域爆发的锥状斯氏藻赤潮生消过程中细菌群落丰度种类的变化,从微生物与赤潮藻相互作用的角度探讨了赤潮的生消过程,讨论了不同时期不同关键菌群的特殊作用,为解释赤潮爆发和消亡提供了新的视角,为赤潮的监控和防治新方法的建立奠定了理论基础。方法:本文按时间顺序共采集该赤潮9次样本,利用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等分子生物学方法,通过主成分分析、克隆文库的构建,研究了微生物群落的变化过程,并探讨了特定种属的微生物在赤潮发生、发展和消亡过程中的作用。结果:从浮游细菌丰度来看,随着锥状斯氏藻细胞数量的波动,浮游细菌总数也随之呈现相应的变化。从浮游细菌的种类来看,它们主要属于变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。从浮游细菌的动态变化过程来看,赤潮生消过程中,浮游细菌群落呈现出一定的演替现象,特别是在赤潮后期,群落主成分变化尤为显著。从关键菌群的作用来看,属于γ变形杆菌门的Alteromonas sp.一直占有较高的丰度,赤潮中后期受到菌群相互作用导致比例下降,而赤潮后期其他关键菌群的丰度的增高可能是导致赤潮消亡的重要原因。结论:本文利用T-RFLP这一DNA指纹技术分析微生物群落结构和多样性特征,通过研究赤潮生消过程中藻际浮游细菌群落的动态变化,发现随着赤潮的发展,浮游细菌群落发生着相应的变化。结果说明赤潮藻体丰度数量的改变影响着浮游细菌群落的组成。相对地,细菌群落的适应调整迅速造成赤潮藻体局部生长环境的改变,从而影响赤潮的发展过程。     

锥状斯氏藻藻华期间群体感应信号菌株的动态变化

群体感应信号(quorum sensing, QS)是细菌的一种特殊交流方式, 它具有调节种群密度、生物膜形成、毒素产生以及色素的形成等多种功能。藻菌关系是藻华过程中重要的一环, 为了探求藻华过程中信号微生物的动态变化, 我们以深圳大鹏湾的锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)藻华中的QS 菌株为研究对象, 应用报告菌株和环境微生物宏基因组方法, 监测了藻华爆发期间信号微生物的动态变化过程, 并构建了藻类、QS 微生物与其它微生物的相关性关系。结果表明:在筛选的QS 菌株中经去冗余和重复后成功鉴定了7 种不同的细菌, 分别是冷杆菌Psychrobacter cryohalolentis、普罗维登斯菌Providencia sneebia、假单胞菌Pseudomonas stutzeri、微小杆菌Exiguobacterium sp. AT1b、产酸克雷伯菌Klebsiellaoxytoca、球形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus sphaericus 和鲍氏不动杆菌Acinetobacter baumannii。相关性分析发现P.sneebia 的丰度与藻类数量变化呈正相关, 而L. sphaericus 和P. stutzeri 的丰度与藻类数量变化呈负相关, 其它QS 微生物中未见显著相关性。综合实验的结果来看, QS 微生物在藻际微生物的群体结构中扮演着一定的生态作用, 它帮助我们从一个新的视角了解藻华过程中QS 微生物的丰度变化和网络关系, 为认识藻菌关系提供了新的思路。     

锥状施克里普藻孢囊的多种形态特征

休眠孢囊是某些甲藻生活史的重要阶段, 它被认为是甲藻赤潮爆发的种源。通过观察我国沿海海域采集的锥状施克里普藻(Scrippsiella trochoidea (Stein) Loebl ich)休眠孢囊的类型以及形态特征, 并将实验条件下形成的休眠孢囊与海区沉积物中休眠孢囊的形态特征进行比较, 结果表明, 锥状施克里普藻细胞在20°C、12小时光照/12小时黑暗、f/2培养基和f/2-N培养基中分别培养至第14天和第8天, 可以观察到休眠孢囊的产生。培养30天后, 培养液中有大量休眠孢囊, 将藻液避光保存90天后, 观察到培养基中有4种类型的休眠孢囊产生: (1)球形到椭球形(长25-39 μm), 钙质外壁, 稀疏或密被钙质附属物(长1-4 μm); (2)球形(直径为29-35 μm), 钙质外壁, 附属物非钙质(长0.5-1.5 μm); (3) 球形到椭球形(长29-35 μm), 钙质, 表面光滑, 无附属物; (4) 球形(直径24-35 μm ), 有机外壁, 无附属物。第1种类型的孢囊最为常见, 分别占到2种培养条件下所得全部孢囊的77.70%和95.18%。从沉积物中所得的孢囊多属于第1种类型。分析了实验条件下形成不同类型休眠孢囊的原因和比例, 同时探讨了海区沉积物中形成多种孢囊形态特征的原因, 为锥状施克里普藻孢囊的生态研究提供了依据。     

海菖蒲浸提液对锥状斯氏藻的抑制效应研究

海菖蒲(Enhalus acodoides)是典型热带亚热带沿海常见大型海草, 但关于海菖蒲对赤潮藻的抑制作用研究少见报道。研究选取海菖蒲为实验材料, 利用人工海水和两种有机溶剂提取海菖蒲中抑藻活性物质并对锥状斯氏藻进行抑藻试验研究, 结果表明, 三种提取物对锥状斯氏藻均有显著抑制作用, 在试验设定浓度下, 水浸物在 2.5 g·L^–1 时具有最高抑藻率 95.34%, 乙醇提取物在浓度为 12.5 mg·L^–1 时即达到 78.55%, 正己烷提取物在浓度为 50 mg·L^–1 时最高抑制率达到58.28%。研究表明, 海菖蒲水提液抑制效果最好, 具有应用于近海水体富营养化的治理和开发新型抑藻剂的潜力。     

锥状施克里普藻孢囊的多种形态特征

休眠孢囊是某些甲藻生活史的重要阶段,它被认为是甲藻赤潮爆发的种源。通过观察我国沿海海域采集的锥状施克里普藻（Scrippsiella trochoidea（Stein）Loeblich）休眠孢囊的类型以及形态特征,并将实验条件下形成的休眠孢囊与海区沉积物中休眠孢囊的形态特征进行比较,结果表明,锥状施克里普藻细胞在20°C、12小时光照/12小时黑暗、f/2培养基和f/2-N培养基中分别培养至第14天和第8天,可以观察到休眠孢囊的产生。培养30天后,培养液中有大量休眠孢囊,将藻液避光保存90天后,观察到培养基中有4种类型的休眠孢囊产生：（1）球形到椭球形（长25-39μm）,钙质外壁,稀疏或密被钙质附属物（长1-4μm）;（2）球形（直径为29-35μm）,钙质外壁,附属物非钙质（长0.5-1.5μm）;（3）球形到椭球形（长29-35μm）,钙质,表面光滑,无附属物;（4）球形（直径24-35μm）,有机外壁,无附属物。第1种类型的孢囊最为常见,分别占到2种培养条件下所得全部孢囊的77.70%和95.18%。从沉积物中所得的孢囊多属于第1种类型。分析了实验条件下形成不同类型休眠孢囊的原因和比例,同时探讨了海区沉积物中形成多种孢囊形态特征的原因,为锥状施克里普藻孢囊的生态研究提供了依据。     

深圳湾表层沉积物中甲藻孢囊的垂直分布

采集了深圳湾3个采样点约20cm的表层沉积物样品,研究了甲藻孢囊的垂直分布。共分析鉴定出孢囊类型37种,其中5种为我国沿海未报道的新记录类型,原多甲藻类孢囊是该海域种类最丰富的孢囊类型。除上表层沉积物外,深圳湾甲藻孢囊密度较低,孢囊密度大多在500cysts／gDWt以下,总孢囊密度变化范围为83～4036cysts／gDWt之间。锥状斯氏藻是深圳湾甲藻孢囊的优势种类,上表层沉积物中该孢囊密度的急剧上升证实了2000年附近海域所发生的该藻赤潮。而裸甲藻类孢囊含量明显比南海其他海域高。孢囊的香农-威弗种类多样性指数为1．50～3．96之间,并且在非养殖区、离岸海域及较深层次沉积物中较高,而孢囊密度则呈相反的变化趋势。种类多样性的下降及孢囊密度的上升在一定程度上说明深圳湾污染的变化趋势,富营养化程度非养殖区大于养殖区,近岸海域大于离岸海域,并且近年来污染逐渐加剧。     

大亚湾大型底栖动物的群落结构

利用2004年3月、5月、9月和12月的大型底栖动物定量采样数据,对大亚湾大型底栖动物的群落结构进行研究.结果表明,大亚湾大型底栖动物大致可分为3个群落,分别分布于湾顶及湾中大部分海域、湾中部和湾口海域,湾中部海域群落的变化较为显著.大型底栖动物整体群落结构的季节变化总体较小,但雨季对大型底栖动物群落的影响较大,存在较明显的干湿季差异.大亚湾海域生态环境受到明显的扰动,处于扰动状态中的大型底栖动物群落稳定性较差;湾顶和湾中大部分海域内的群落Ⅰ,为大亚湾的主体群落,以软体动物为主,种类组成单一、季节变化小,以小鳞帘蛤Veremolpa micra和粗帝汶蛤Timoclea scabra 为特征种.该群落的稳定性最差,处于较强烈的扰动之中;稳定分布于湾口的群落Ⅲ稳定性最好,未受到扰动,以多毛类为主,种类组成较为复杂、变化较大;湾中部海域大型底栖动物群落结构变化较为复杂,主要变化区域为马鞭州附近海域.该群落系经强烈的人为扰动后,经次生演替而形成的新群落,其种类组成的季节变化非常显著,各季的种类几乎完全不同,群落的独立性和抗干扰能力均较弱;与1980's相比,大亚湾大部分区域内大型底栖动物基本保持了原有的群落,但群落稳定性大幅下降,群落的分布范围和种类组成发生较大程度的改变,主体群落组成呈明显的简单化趋势.在人类活动影响下,湾内同一区域内群落完全演替、湾中部海域出现新的群落.     

Dinoflagellate cyst records in recent sediments from Daya Bay, South China Sea

Nine sediment cores of 8–26 cm in length were collected from two basins of Daya Bay, the South China Sea, by Tokyo University Fisheries Oceanography Laboratory core sampler in August 2001 to investigate the distribution of dinoflagellate resting cysts. In the present study, 51 different cyst morphotypes representing 22 genera were identified from 65 sediment samples. Among them, there were 21 autotrophic species and 30 heterotrophic ones. Cyst species richness in each sample varied from 12 to 29, while the values of Shannon‐Weaver diversity index (H′) were between 0.15 and 4.13. There were an obvious increase in both species richness and values of H′in 2–6 cm sediments. Cyst concentrations varied from 154 to 113 483 cysts per gram dry weight sediment, and were much higher in upper sediments. Scrippsiella trochoidea was the most dominant cyst type, which took up over 90% of cyst assemblages in the upper sediments. The abrupt increase of S. trochoidea cysts in the surface sediments reflected the bloom of this species in Daya Bay in 2000. The results from cyst assemblages showed some trend of changes in water quality in this area, and indicated a typical type of pollution caused by cultural eutrophication, which started in the 1980s and greatly accelerated in the middle of 1990s. Cysts of Alexandrium, mainly those of Alexandrium catenella and Alexandrium tamarense complex, occurred frequently and abundantly in this area, with the highest concentration and relative frequency of 503 cysts per gram dry weight sediment and 22.3%, respectively. The high abundance of Alexandrium cysts provided rich ‘seed bed’ for Alexandrium blooms and was also an important source of paralytic shellfish poisoning toxins, especially in winter.     

大亚湾裸甲藻种群的季节变化与环境条件的关系

研究了大亚湾1997年7月至1998年6月裸甲藻种群季节变化及其与环境因子的关系。裸甲藻在大亚湾主要出现在4－5月份,并在4月至5月份出现了4个密度高峰,最高密度可达每毫升996个细胞,6月至9月份偶有出现,10月至2月份则未出现。裸甲藻高密度出现的温度、盐度范围分别为25－30℃和24‰-32‰。裸甲藻在大亚湾的出现及4、5月份的密度高峰与水温的季节变化密切相关,3月份水温存在一个急升期,水温由3月初的15.5℃以下上升至3月底的23.5℃左右,为裸甲藻种群密度的急剧增长提供了合适的温度条件。大亚湾盐度的季节波动较小,与裸甲藻种群的种群的季节变化无关。大亚湾氮、磷、硅等营养物质含量丰富,不存在营养元素缺乏,但高密度的裸甲藻种群仅在氮、磷含量及氮磷比分别为50－100μg/L,5-20μg/L和5－30范围内出现,氮、磷、硅3种营养盐的含量及它们之间的比值特别是氮磷比是影响裸甲藻高密度出现的重要内容。     

大亚湾春季卡盾藻种群动态及其赤潮成因分析

研究了2000年春季大亚湾古老卡盾藻/海洋卡盾藻(Chattonella antique/marina)种群动态及其与环境因子的关系。卡盾藻是一种沿岸分布的有害赤潮针孢藻,2000年春在大亚湾海域高密度高频率出现,最高细胞密度为129cells/mL。大亚湾合适的水温、盐度及丰富的营养盐含量为卡盾藻的生长提供了良好的环境条件,而较低的Si∶N及持续的阴雨天气抑制了小型硅藻的生长,使卡盾藻在浮游植物种群竞争中占据一定地位。孢囊萌发被认为是水体中卡盾藻营养细胞及其赤潮发生的种源,但孢囊需经过4个月以上、11℃以下低温处理后方可成熟和萌发,大亚湾冬季水温,不能满足卡盾藻孢囊休眠成熟的需要。作者推测,2000年春大亚湾高密度卡盾藻营养细胞的种源可能来源于由船舶压舱水所带来的成熟孢囊。       

大亚湾角毛藻细胞数量波动及其与环境因子关系的多元分析

研究了1997年6月～1998年7月及1999和2000年春季大亚湾角毛藻（Chaetoceros spp.）细胞数量变动及其与环境因子之间的关系,并进行了多因变量方差分析、多元线性逐步回归分析及主成分分析.角毛藻是大亚湾浮游植物常见优势属,优势物种主要为窄隙角毛藻（C.affinis）、柔弱角毛藻（C.debilis）、远距角毛藻（C.distans）和劳氏角毛藻（C.lorenzianus）等.1997～1998年度角毛藻细胞数量出现了明显的春季高峰,最高细胞数量和百分比含量分别达6680.6 cells/ml和99.78%,而且在其他季节也出现了数量不等的峰值,DIN的消耗在一定程度上导致了角毛藻水华的消退.多元分析结果表明,水温和营养元素之间的比例是影响角毛藻细胞数量变动的主要因子,此外DIN和盐度对角毛藻细胞数量变动也产生较明显的影响.     

典型低纬度海区(南海、孟加拉湾)初级生产力比较

南海和孟加拉湾有着相似的纬度范围,均处于低纬度季风区,但环境的开放性和水体交换特征有所不同。将南海和孟加拉湾的初级生产力进行对比,有助于加深人们对低纬度海区生物生产过程的认识。南海有着复杂的物理过程,存在涡旋、上升流、黑潮、台风和冲淡水等多种现象,显著地影响着初级生产力大小和时空分布。南海初级生产力有以下几个特点:(1)受冲淡水和沿岸上升流的影响,沿岸海域常常高于开阔海区;(2)初级生产力的高值通常不出现在表层,大都出现在次表层;(3)在开阔海区受水体交换(黑潮等)和中尺度现象影响(涡旋)显著。此外,南海初级生产力的季节变化也比较明显,但季度变化规律有较强的区域性。孟加拉湾物理环境与南海差别明显,初级生产力主要受淡水输入、涡旋和光照的影响,受台风和上升流影响不如南海明显。在沿岸区,高温低盐水覆盖了沿岸上层水体,使得混合层较稳定,抑制了深层富含营养盐水体的涌升补充,导致初级生产力下降;光强(悬浮物多、多云天气多)也限制了初级生产力。孟加拉湾开阔海区常常有涡旋形成,也对初级生产力有一定影响。沿岸区初级生产力南海高于孟加拉湾,而在开阔海区两者差别不大,因此整体上南海初级生产力水平高于孟加拉湾。     

Dynamic analysis of phytoplankton community characteristics in Daya Bay, China

Daya Bay is a large bay along the southern coast of China. The composition, abundance, community structure and diversity of phytoplankton in Daya Bay were investigated to assess its status in different seasons in 2002, and a total of 48 genera and 114 species of phytoplankton were identified. The cell abundance of phytoplankton varied from 5.79 × 10⁴ cells/m³ to 5.37 × 10⁶ cells/m³ with an average of 1.14×10⁶ cells/m³. The largest community was Bacillariophyta containing 84 taxa, and its average abundance was 1.08 × 10⁶ cells/m³. Annual abundance variations show a typical one-peak cycle, with the highest peak recorded during summer and the lowest recorded during autumn. The ecotypes of phytoplankton were mostly alongshore warm-water species; however, marine warm-water species and eurytopic species during winter and autumn are more abundant than during the other seasons. The dominant species were diverse and varied with seasons. The species diversity index of phytoplankton in Daya Bay was low during summer, especially near the nuclear power station (NPS) and the aquaculture farms during summer and autumn. Community structure and cell abundance were categorized in relation to monsoon, current and anthropological activities. It is presented that the temperature and hydrodynamics in conjunction with the pattern of nutrients (DIN, DIP and N/P) availability and depletion affect the composition, abundance, community structure, community succession and diversity of phytoplankton.     

Dynamic analysis of phytoplankton community characteristics in Daya Bay, China

Daya Bay is a large bay along the southern coast of China. The composition, abundance, community structure and diversity of phytoplankton in Daya Bay were investigated to assess its status in different seasons in 2002, and a total of 48 genera and 114 species of phytoplankton were identified. The cell abundance of phytoplankton varied from 5.79 × 10⁴ cells/m³ to 5.37 × 10⁶ cells/m³ with an average of 1.14×10⁶ cells/m³. The largest community was Bacillariophyta containing 84 taxa, and its average abundance was 1.08 × 10⁶ cells/m³. Annual abundance variations show a typical one-peak cycle, with the highest peak recorded during summer and the lowest recorded during autumn. The ecotypes of phytoplankton were mostly alongshore warm-water species; however, marine warm-water species and eurytopic species during winter and autumn are more abundant than during the other seasons. The dominant species were diverse and varied with seasons. The species diversity index of phytoplankton in Daya Bay was low during summer, especially near the nuclear power station (NPS) and the aquaculture farms during summer and autumn. Community structure and cell abundance were categorized in relation to monsoon, current and anthropological activities. It is presented that the temperature and hydrodynamics in conjunction with the pattern of nutrients (DIN, DIP and N/P) availability and depletion affect the composition, abundance, community structure, community succession and diversity of phytoplankton.