春季东海中华哲水蚤对有害藻华物种的选择性摄食

2005年4月27日—6月5日在东海有害藻华高发区的6个典型站位采样,分析了浮游植物的群落结构,并采用现场实验研究了中华哲水蚤(Calanus sinicus)的选择性摄食.结果表明,中华哲水蚤对浮游植物的选择性摄食具有食物密度依赖性.低浮游植物细胞丰度下中华哲水蚤具有明显的选择性摄食行为,高浮游植物细胞丰度下中华哲水蚤摄食选择性由偏好转变为排斥,浮游植物细胞丰度329 cells·ml^-1是中华哲水蚤由偏好趋于排斥摄食的阈值.中华哲水蚤的选择性摄食还与食物组成有关,对于食物中的微型浮游动物,中华哲水蚤无选择性或排斥摄食.有害藻华发生区中华哲水蚤对具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)的偏好摄食以及对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)的排斥摄食,促使藻华的物种演替最终向米氏凯伦藻水华方向发展.     

有害微藻抑藻细菌多样性及抑藻机制研究进展

有害藻暴发能够破坏水生生态系统,对水环境、人类健康及各国经济构成严重威胁。寻找能够有效防治有害藻华或赤潮的方法是现阶段水生生态保护与修复领域的重要研究内容之一。其中,微生物因其分布广、种类多和易繁殖等特点,在有害藻华或赤潮防治方面表现出巨大潜力,正逐渐得到广泛关注。本文从抑藻细菌分布、物种多样性及抑藻机制(抑藻方式、细胞形态、光合作用和氧化损伤)等角度对当前有害微藻抑藻细菌研究进展进行梳理总结,为微生物控藻提供理论参考。     

涠洲岛海域球形棕囊藻藻华过程中营养盐及浮游植物群落组成分析

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是近年来北部湾常见的有害藻华原因种,涠洲岛海域作为广西沿海藻华的高发区之一,目前仍缺乏关于该海域球形棕囊藻藻华过程的相关研究。为探究涠洲岛海域球形棕囊藻藻华过程中营养盐的状况及藻华的发生对浮游植物群落组成的影响,对2017年3月下旬涠洲岛周边发生的球形棕囊藻藻华区域进行取样调查。结果表明,藻华期间水体中溶解有机磷含量与细胞及囊体密度呈显著正相关。本次藻华主要受水体中溶解态无机氮含量影响,多个调查站点的无机氮/无机磷(DIN/DIP)<10,且硅酸盐/无机氮(SiO₃^2–/DIN)>1,表明这些站点存在氮限制现象,而氮限制可能是本次藻华消亡的主要因素。调查区域共鉴定出浮游植物4门58种,球形棕囊藻细胞密度最高可达1.04×10⁸ cells/L,占浮游植物总细胞密度的98.28%。球形棕囊藻细胞密度与物种多样性指数存在显著的负相关关系。在营养缺乏条件下,有利于球形棕囊藻成囊的链状硅藻种类具有相对较大的细胞密度。     

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。     

有害赤潮藻种塔玛亚历山大藻的研究进展

塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)是一种全球分布的有毒涡鞭毛藻,在中国的渤海、东海和南海海域均有分布。塔玛亚历山大藻是一种主要的有毒赤潮原因种,而且它能产生可经食物链传递后在贝类、鱼类等生物体内大量蓄积的麻痹性贝毒素,对水域环境和人类健康都具有极大的危害。因此,针对塔玛亚历山大藻的产生、发展以及毒素的特征等开展了广泛而深入的研究。本文主要从塔玛亚历山大藻的生长环境、分子鉴定、藻际竞争关系以及治理等方面进行了综述,为研究塔玛亚历山大藻的利弊和监控提供参考。     

海洋溢油后浮游植物藻华观测分析和机制探讨

海洋溢油事件频率增加,严重影响了生态环境。该研究收集MODIS 叶绿素a 数据和现场资料,对全球20 次重大海洋溢油事件后浮游植物进行了研究分析。结果显示,溢油可能引发大面积藻华,且一般发生在溢油20 d 以后,多数发生在3-10个月间。深入分析发现,溢油后的藻华多数发生在春季、秋季和/或温度在20℃-30℃条件下。若溢油发生在夏季,短期内发生藻华的几率较高,且可能发生多次藻华;若溢油发生时温度较低,溢油后藻华发生几率也较低。需要关注的是,2013 年晚秋我国青岛市黄岛输油管线破裂引起的溢油事件,可能提高2014 年春季胶州湾发生藻华的几率。     

南海台风引发藻华的生物机制

海洋浮游植物的生长和小型浮游动物的摄食,与温度、光照和营养盐等因素密切相关。中国南海海盆是层化结构稳定的寡营养海,然而每年台风过后都有大量藻华的报道。为了探究台风引发藻华的生物形成机制,通过南海海域表层和次表层叶绿素最大层(DCM)中的小型浮游动物的摄食活动以及浮游植物对光照和营养响应的现场实验,探究小型浮游动物摄食、光照和营养对海洋浮游植物生长和群落结构的调控作用。实验表明:1)表层水体中的小型浮游动物摄食速率明显大于DCM层;小型浮游动物摄食在表层水体中以大粒级的浮游植物(5μm)为主,在DCM层中没有明显粒级选择;自然光中的紫外线能增加小型浮游动物的摄食;营养盐添加轻微降低小型浮游动物的摄食。2)营养盐和光照的增强显著促进DCM层浮游植物的生长,并增加大粒级浮游植物的占比;而光照和营养盐变化对表层浮游植物的生长和粒级结构的改变相对不明显。因此,相对表层,深层浮游植物面临较小的摄食压力,拥有更大的光照和营养盐需求潜能;当台风引发水体垂向混合后,获得营养盐补充的表层浮游植物并不能迅速生长,而获得充足光照的深层浮游植物能迅速生长,成为藻华爆发的优势种。     

凤眼莲根系分泌物对塔玛亚历山大藻的化感作用(英文)

以塔玛亚历山大藻香港株(Alexandriumtamarense,HKstrain)为材料,研究了凤眼莲(Eichhorniacrassipes)根系分泌物及其丙酮、乙酸乙酯提取物对塔玛亚历山大藻的化感作用(Allelopathic effect)。凤眼莲根粉末的用量为0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L和2.0g/L;丙酮、乙酸乙酯提取物的用量为0.01g/L、0.03g/L、0.05g/L和0.07g/L。由于凤眼莲根系丙酮、乙酸乙酯提取物水溶性比较低,实验中,溶剂提取物置于盖玻片上。培养体系中溶剂提取物的实际浓度通过实验前后盖玻片的差值获得。实验结果表明,凤眼莲根粉末用量大于1.5g/L,对塔玛亚历山大藻抑制率100%,0.5g/L和1.0g/L4d后开始有促进生长的作用。凤眼莲根系丙酮、乙酸乙酯提取物的实际浓度达到0.038g/L、0.022g/L时,对塔玛亚历山大藻抑制超过50%。凤眼莲作为杀藻剂的材料有一定的应用前景。       

藻华发生过程中胶州湾水体颗粒有机物脂肪酸的组成与动态

胶州湾在2005年夏季发生了中肋骨条藻(Skeletonema costatum ( Grev.) Cleve)藻华,该优势种占细胞总量的比例在两个研究站位(C3站及A5站)分别达到59%和86%.对藻华发生过程中(7月,8月及9月份)的颗粒有机物进行了采样分析,测定了脂肪酸、叶绿素(Chl-a)和颗粒有机碳(POC)的浓度,分析了藻华发生过程中浮游植物和脂肪酸的组成特征,并通过标志脂肪酸对藻华发生过程中颗粒有机物组成的动态变化进行了分析.总脂肪酸浓度同叶绿素和颗粒有机碳浓度一样,在藻华发生期达到最高,两个采样站位(C3站及A5站)分别为29.0μg·L-1及185.5μg·L-1,比藻华发生前和消退后高2～3倍及20倍.胶州湾悬浮颗粒脂肪酸主要包括16:0,14:0,18:0等直链饱和脂肪酸(SSFA),16:1ω7、16:1ω5+ω9、18:1ω9,18:1ω7等单不饱和脂肪酸(MUFA)及以 20:5ω3(DHA)和22:6ω3(EPA)为主的多不饱和脂肪酸(PUFA)和以i-15:0及ai-15:0为主的支链饱和脂肪酸(BSFA).藻华期与发生前相比,脂肪酸中的不饱和组分(MUFA,PUFA)所占比例在两个取样站位均有提高.随着藻华的消退,藻华区域中心的A5 站的SSFA及BSFA比例有大幅提高,而在非藻华中心区域的C3站,不饱和脂肪酸尤其是ω3系列多不饱和脂肪酸(DHA, EPA等)比例的上升非常显著.藻华发生时浮游植物在颗粒有机物中的比重提高.藻华消退后,A5站颗粒有机物中碎屑有机物及细菌所占比重提高,而C3站颗粒有机物中浮游植物的比重仍然很高.浮游植物大量死亡是A5站藻华消退的主要形式,而C3站藻华的消退则可能与浮游动物的摄食有关.     

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。     

近海海洋生态系统与有害赤潮的发生综述

海洋生态系统是地球生物圈的重要组成部分。目前,人类活动已经严重破坏了海洋生态系统,导致了海洋生态系统的失衡。赤潮的发生正是这种不平衡的具体体现。文章讨论了人类活动对海洋生态系统的负面影响以及对近海海域赤潮发生的推波助澜作用;主要综述了影响赤潮发生和消亡的生态条件及环境影响因子。最后,强调了学科交叉研究在管理和防范赤潮的发生,维护近海海洋生态系统健康服务功能的必要性,并提出了一些相应的对策和措施。     

山东海域赤潮灾害特征及预警报管理

掌握赤潮灾害时空分布规律是科学设计赤潮监控方案、提高防灾管理效率的基础和依据。本文统计分析了1990—2010年间山东海域的76次赤潮灾害事件数据。结果表明:赤潮灾害频率显著地分为4个波段,且峰值呈递增趋势;灾害面积呈现周期性倒U型曲线变化;每年的5—10月是赤潮灾害的多发期,其中,8月的灾害次数和灾害面积均占全年总数的30%以上;灾害空间分布集中在莱州湾海域、青岛近海、庙岛群岛的北隍城海域,烟台四十里湾的赤潮灾害最频繁;夜光藻(Noctiluca scintillans)和球型棕囊藻(Phaeocystis globosa)引发的赤潮灾害面积最高,夜光藻和红色裸甲藻(Gymnodinium sanguineum)致灾次数最多。本文从赤潮监测与信息采集、赤潮预报方法以及赤潮灾害预警报管理机制3个方面分析总结了山东海域赤潮灾害预警报业务化管理现状,结合山东海域赤潮灾害特征和预警报管理实践,提出了以控制污染和修复生态环境为根本的赤潮防控建议。     

Research note: Identity of the Qingdao algal bloom

In early July 2008, news agencies worldwide reported on a vast algal bloom that was threatening the upcoming Olympic sailing events in Qingdao, China. The identity of the culpable alga, however, remained undiscussed. We have identified the alga that caused the bloom by means of morphological and molecular data, including sequence data of the plastid encoded large subunit ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase gene ( rbc L) and the nuclear encoded rDNA internal transcribed spacer (ITS) region. The bloom-forming alga falls within the morphological limits of the green seaweed Ulva prolifera O.F. Müller (' Enteromorpha prolifera (O.F. Müller) J. Agardh') but our phylogenetic analyses show that it forms a clade with representatives of the Ulva linza-procera-prolifera (LPP) complex. The Chinese rbc L sequences are identical to those of specimens collected from Japan, New Zealand, Finland and Portugal, suggesting that the taxon is widely distributed. rDNA ITS sequences showed a close affinity with Japanese isolates of the species complex. The Qingdao bloom is a typical illustration of a green tide, which occurs increasingly along several coasts worldwide.     

陆源物质输送对赤潮高发区的影响-以铝为例

近年来长江口附近海域富营养化问题日趋严重,赤潮爆发次数增多,而富含营养物质的长江水的输入可能是海内富营养化的主要物质来源．Al在海洋中停留时间较短且不易受到人为活动的影响,常用Al作为陆源输入及不同水团运动的有效示踪元素．结果表明。研究海域中溶解态Al的浓度秋季高于夏季,且与水体的盐度和悬浮颗粒物浓度表现出一定的关系．赤潮高发区内溶解态Al的浓度一般大于0．04pmol.L-1,明显表现出受到陆源输入的影响．赤潮发生时由于其自身的絮凝及赤潮生物颗粒物表面的吸附作用使水体中的溶解态Al含量平均下降约40％,而在赤潮发生过程中溶解态Al形态变化及机理尚需进一步深入研究．     

Spatial, seasonal and species variations of harmful algal blooms in the South Yellow Sea and East China Sea

The occurrences of harmful algal blooms (HABs), in terms of frequency and area in the Chinese coastal waters, have been increasing since 1980s and caused considerable economic losses. In the present study, we have analyzed spatial and seasonal characteristics of HAB events in the southern Yellow Sea and East China Sea along Chinese coast from 1933 to 2004. With a total 435 HAB records, the most frequent HAB occurrence area (FHA) is off the Yangtze River mouth and another two FHA areas are located south of the Yangtze River estuary along about isobaths of 30–60 m coastal water in the East China Sea. The time of HAB occurrence shifted during our study period: from autumn (August–October) before 1980s to July–August in 1980s, during May–July in 1990s, and May–June for the period of 2000–2004. Causative species were found to be different: Noctiluca scintillans and Skeletonema costatum were dominant causative species prior to 2000; and Prorocentrum donghaiense Lu was dominant from 2000 to 2004 and also caused large blooms in May. Trichodesmium sp. caused many HABs in autumn (August–October) prior to 1980s with only one HAB between 1980 and 2004. The changes of the dominant HAB species may have affected the timings of HAB occurrence, as well as the increasing HAB-affected areas in recent years.     

Haemolytic activity and reactive oxygen species production of four harmful algal bloom species

Based on haemolytic activity and reactive oxygen species (ROS) production of Chattonella marina, Chattonella antiqua, Heterocapsa circularisquama, Alexandrium tamiyavanichii and Karenia mikimotoi, the species were categorized into four types. (1) H. circularisquama: haemolytic activity was detected in both cell suspension and cell-free culture supernatant, but with greater activity in cell suspension than in the supernatant suggesting the presence of both cell surface and secreted haemolytic agents. (2) A. tamiyavanichii: equal haemolytic activities were detected in both the cell suspension and cell-free culture supernatant suggesting the presence of only secreted haemolytic agents. (3) K. mikimotoi: haemolytic activity was detected only in the cell suspension, indicating haemolytic agents occur only on the cell surface. (4) C. marina and C. antiqua: no significant haemolytic activity was detected in either cell suspension or cell-free culture supernatant, but high ROS were detected in the cell suspensions. Heterocapsa circularisquama and K. mikimotoi showed lethal effects on rotifers (Brachionus plicatilis), whereas A. tamiyavanichii, C. marina and C. antiqua had no effect. Our results suggest that H. circularisquama, K. mikimotoi and A. tamiyavanichii produce haemolytic agents with distinct characteristics, whereas C. marina and C. antiqua have an extremely potent ability to produce ROS.     

A fluorometric method for the discrimination of harmful algal bloom species developed by wavelet analysis

An in vivo 3D fluorescence discrimination technique for ten harmful algal bloom (HAB) species that belong to eight genera of four divisions was developed by wavelet analysis. Daubechies-7 (db7) was employed as the mother wavelet. The fifth scale domains were selected as the discriminant characteristic spectra (DCS). Based on the DCS, The phytoplankton species at different growth stages were classified correctly at both the division and the genus level by Bayesian discriminant analysis (BDA). Based on the reference spectra of the DCS, the discrimination method of the phytoplankton species was established by the nonnegative least squares (NNLS) method. The correct discrimination ratios (CDRs) for samples of the single species were 96.1% with 0% blank noise and 93.3% with 10% noise at the genus level, while the CDRs were both 100% with 0% or 10% blank noise at the division level. When blank noise was up to 20%, the CDRs were down to 85.2% at the genus level and 98.0% at the division level. For the mixture samples, the CDRs of the dominant species were 98.3% and 96.3%, respectively, at the division level and at the genus level. As dominant species, Prorocentrum minimum (Pm), Gymnodinium simplex (Gs), Scrippsiella trochoidea (Sc), Skeletonema costatuma (Sk), Chaetoceros (Cu and De), Phaeocystis globosa (Cg) and Chlorella pynnoidosa (Ch) can be correctly discriminated at both the division level and the genus level.     

舟山海域春季浮游植物生物量及东海原甲藻赤潮频发机制初探

通过2002和2003年春季2个航次对东海舟山群岛及其邻域大面站的浮游植物及期间爆发的大规模东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮的综合调查,研究了调查海区浮游植物叶绿素a和营养盐的分布特性,分析了赤潮高发区域的生态环境特征,探讨了诱发和控制海域赤潮发生的环境因子.结果表明,2002和2003年春季大面站表层平均叶绿素a浓度分别为1.09±1.63和4.21±5.33 mg·m^-3,调查海区平均为0.70±0.48和2.60±2.99 mg·m^-3,叶绿素a浓度的高值区基本上位于122.5°～123°E间冲淡水形成的锋面区域,此区域营养盐可以得到充分补充,光照条件适宜,也是浮游植物生产力的高值带.2002和2003年东海原甲藻赤潮跟踪期间,表层平均叶绿素a浓度分别高达18.45±11.04和12.47±8.15 mg·m^-3.赤潮发生海域盐度在26～30,赤潮藻生长易受磷的限制.光照条件适宜、营养盐(特别是磷酸盐)能得到较快的补充及锋面辐聚带的形成是赤潮形成的重要条件.     

中国赤潮的发生趋势和研究进展

通过对中国沿海赤潮发生历史的回顾以及主要赤潮事件的分析,阐明了中国沿海赤潮发生所呈现的趋势,即频率增加,规模扩大,新的赤潮藻种不断出现,有毒赤潮种比例上升,以及有害赤潮危害程度日益增加,且初步分析了赤潮频发的内因和外因,综述了我国科学家在赤潮生消过程监测,赤潮灌的培养生物学和分类学,赤潮藻类的营养动力学及生理生态学特性,赤潮藻类的生活史,赤潮藻类毒素,赤潮的模型和赤潮防治及国际合作等方面工作的进展,指出了研究还存在的不足之处,并对未来赤潮研究和管理提出了建议。