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关于不同扰动强度对浮游藻类群落结构演替的影响

作者:核心期刊
出处:www.lunrr.com
时间:2019-12-12

扣押三峡水库后,水库区回水区的水体从天然河道变为人工水库。水库支流支流造成了多次洪灾,对水库生态系统和库区居民的生产生活造成了极大的危害。水华的预防和控制迫在眉睫。湾湾支流的出现是各种环境因素相互作用的结果。国内外许多学者采用了光照和水温等环境条件,氮,磷和硅等营养盐条件以及流体动力学背景。消除机制进行了大量的研究工作。根据三峡水库支流近十年来的实地监测结果,水体扰动和水体分层与浮游植物群落结构的演变密切相关。干扰改变了浮游藻类群落的生活环境条件,从而使优胜劣汰被淘汰,这反过来改变了藻类群落的结构和功能,影响了其演替过程,甚至影响了演替方向。 Connell的“中间干扰假说”(intermediate Disturbance Hypothesis)认为,无干扰,微干扰和强烈干扰不利于物种多样性的维持,而中等干扰则有利于植物群落实现较高的多样性。这项研究是从水扰动的角度进行的。干扰会减少水体中浮游植物的生物量。另一方面,物种多样性的高水平将抑制某些优势藻类物种的快速生长。因此,研究水体的扰动强度对于控制水突发和紧急发生具有重要意义。意义。

国内外许多学者利用机械扰动来研究藻类的生长,但主要是在实验室中对单一或两种混合藻类的生长,实验水体较浅,机械扰动主要是混合器,扰动强度是通过转速。表达。为了研究扰动对浮游植物群落结构的影响,本研究在神农溪易发生水华的敏感区域建立了原位围护实验系统,并利用水泵扰动围护水体。干扰强度由水泵的流量表示。

本研究探讨了不同扰动强度对神农溪浮游植物生长,多样性和群落演替的影响,以期为通过扰动处理水华提供应急方法,并为洪水预报和水环境综合管理提供依据。有用的参考。

1材料与方法

1.1试剂和设备

试剂:突耳试剂(将40 g碘溶解在1 L包含60 g碘化钾的溶液中),90%丙酮溶液,GFC过滤器(孔径为0.45μm)。

设备:吸滤器,型号HDG-5B,制造商:华丹仪器科技发展有限公司;离心机,TD4型,制造商:盐城凯特实验仪器有限公司;紫外可见分光光度计,型号TU1810,制造商:北京普分析通用仪器有限公司;泵型号JY-PG80,最大流量600 L/h,生产厂家:杭州吉银文化艺术有限公司;自制塞舌尔。

在水上搭建的实验平台上,平均分配了10个单独的外壳。外壳由一个钢环和一个底部封闭的圆柱形聚乙烯薄膜组成。钢环和管状薄膜的直径均为1 m,深度为10 m。将河流注入围栏,使液位与河流表面齐平。水被用来扰动外壳水体,从而外壳水体形成上下循环的扰动模式。扰动强度由泵流量控制,扰动深度为9 m。在该实验中,建立了两个平行的对照实验组,编号为A和B。每个实验组由5个样品组成,依次编号为0、1、2、3、4,其中0为未受干扰的样品; 1至4是设置的干扰强度600、1200、1800、2400 L/h。

1.2测试与计算方法

该实验的地点位于神农溪罗平的小鸭嘴水域。实验时间为2013年8月23日至9月2日,持续12天,每2天采样一次。用分光光度法测定叶绿素a浓度(ρ(Chl-a)),在塞舌尔圆盘上原位测量透明度,用Olympus CX31生物显微镜对浮游藻类细胞计数,并根据《中国淡水藻类》鉴定藻类。《淡水微型生物图谱》。

2结果与讨论

2.1ρ(Chl-a)变化

ρ(Chl-a)是衡量水中浮游植物生物量的重要指标,也是评估水位和判断水华的重要依据。在不同干扰强度下,ρ(Chl-a)随时间的变化。在实验开始时,每个围栏中的ρ(Chl-a)差异很小,其值约为16.771 mg/m3。实验中间存在显着差异。不受干扰的0号和受干扰较小的1号ρ(Chl-a)都有较大的增长,其中0号的增长最快,8月29日达到52.725 mg/m3的最高值,超过了花开的阈值(40毫克/立方米);微扰动的第2位,中强扰动的第3位和超级扰动的第4位的ρ(Chl-a)首先稍有下降,然后第2位反弹。另外,8月31日达到峰值28.489 mg/m3,3号和4号的附加值很小。在实验结束时,每个外壳的ρ(Chl-a)减小了。在实验的中后期,依次减小0、1、2、3和4的ρ(Chl-a),相关系数ρ(Chl-a)与干扰强度随时间变化,且相关系数随时间逐渐增加,在中后期趋于稳定,且相关系数高。最大值为-0.9837。整个实验期间的平均值为-0.845,显示出显着的负相关性,表明干扰强度ρ(Chl-a)越小。生长,干扰越强,对藻类生长的抑制作用就越强。

ρ(Chl-a)趋势的结果是一致的。实验开始后,未扰动的0号和微扰的1号对藻类的生长抑制作用较小,生物量积累更多,并且ρ(Chl-a)呈增加趋势。随着干扰强度的增加,藻类的生长受到限制,因此具有强烈干扰2、3和4的ρ(Chl-a)呈下降趋势。然而,在实验的中间,第2号,第3号和第4号的ρ(Chl-a)不再下降而开始上升。这是因为某些藻类物种可以适应变化的环境并开始生长。随着干扰的继续增加,这是某些藻类物种的生存环境面临威胁,生长缓慢且生物量积累较小的问题。在实验结束时,ρ(Chl-a)在每种干扰强度下均降低。可能是藻类的生长或微生物(如细菌)的分解消耗了水体中的养分,导致养分盐分受限,从而导致藻类生物量减少。

2.2浮游藻类细胞密度的变化

在不同的干扰强度下随时间变化的浮游藻类细胞的密度(以下称为藻类密度)。随着干扰强度的增加,藻类的密度降低。与其他围栏相比,藻类的密度明显更高。随着时间的变化首先增大到最大,然后减小。藻类密度为8。该月的31日,达到了111.420×106个细胞/L的峰值。除1号海藻密度外,其他围栏的海藻密度均随时间先降低后增加,其增减幅度较小。此外,2号,3号和3号海藻密度值4号很小,并且趋势是一致的,大约在20×106个细胞/L左右波动。由于每个围栏的初始藻类密度非常小,因此实验过程中存在显着差异,这与干扰强度密切相关。与未扰动的0号相比,扰动的藻类的密度在实验的前半段下降了。原因可能是扰动改变了藻类的原始生长,例如光,温度和营养盐,从而抑制了藻类的生长。在实验的中后期,扰动稳定下来,形成了一个新的栖息地,从而影响了藻类的生长和竞争。适合这种新环境的藻类开始生长,藻类密度增加。在实验的后期,随着营养的消耗以及细菌和其他微生物的分解。藻类密度降低。某些藻类的生长周期也可能明显短于其他藻类的生长周期,并且分裂速度很快,适用于未扰动和微扰动的水体,即零扰动和弱扰动的No. 1种适合这些物种的藻类生长。但是,受高度干扰的水体不适合这些藻类的生长;尽管某些藻类物种可以在高度干扰的环境中顽强生存,但是它们的长生长期和缓慢分裂速度也可能导致这种结果。

2.3浮游植物群落的变化

实验共鉴定出藻类7门51属,其中绿藻28属,硅藻10属,蓝藻6属,甲藻3属,裸藻2属,隐藻1属,黄藻1属。优势种是控制群落比例最大、反映群落特征的物种。本研究以优势度y为指标,在y>;0.02时,对藻类优势种进行了鉴定。

不同的扰动强度对浮游藻类群落的演替有重要影响,其优势种随时间变化。在实验开始时,每个样品的优势种及其优势值基本相同,分别是Synedra,Eunotia,Chlorella,Oscillatoria,Chlamydomonas。 ),Scenesdesmus和Phormidium是主要种群。随着实验的进行,不同干扰强度下样品的优势种群表现出显着差异。 0号和2号围栏的优势种从最初的7种减少到实验结束时的5种。第一名的优势种总数保持不变,只是将Eutonia替换为Cryptomonas。 3号4号和4号优势种从7减少到3。在实验开始时,样品以硅藻,绿藻和蓝细菌为主,其中绿藻种类最多。随着实验的进行,0号样品中的硅藻优势种逐渐减少,直至失去优势地位。绿藻和蓝藻的优势种基本没有变化。 1号样品中硅藻的优势种首先增加。同时,绿藻和蓝藻的优势种基本没有变化。在实验的后期,出现了隐藻的优势种。在2号样品中,硅藻的优势种首先增加,然后下降,直到失去优势位置。蓝细菌和蓝细菌的优势种基本没有变化。 3号样品中的绿藻,蓝藻和硅藻的优势种在实验的中后期开始减少,硅藻的优势种最终消失,小球藻的大多数优势种处于优势地位。 4号样品的总体趋势与3号样品的趋势一致。随着扰动强度的增加,浮游藻类群落被硅藻和绿藻替代为蓝藻。干扰强度影响优势种的组成,进而影响浮游植物群落结构。从表1的结果中可以看出,or绝对占据了实验的中后期,表明干扰强度越强,优势种越少,并且继承一种藻类的趋势,可能导致当干扰强度达到非常高的水平时,藻类在水体中消失。

Connell [10]提出了“中度摄动假说”(中间物种群落种间关系是一种竞争关系,优势物种迅速生长,抢占生存资源,劣等物种逐渐消失,维持时间越长,物种越少在高度受干扰的环境中,植物的生存受到严重威胁,大多数植物因不适而死亡,少数植物可以生存,但不利的生长会导致物种数量减少。导致许多物种,它们都可以生存并且优势物种不断变化,这有利于植物群落的高度多样性。在这项研究中,除了第一号优势物种的数量没有变化,其他种类都减少了,减少了0号和2号的数量,分别减少了小号,3号和4号,这与“中度干扰假设”的结论是一致的SIS“。

2.4浮游植物多样性的变化

每个实验样品的香农-维纳多样性指数随时间变化。 0号多样性指数随时间缓慢下降,最大值出现在2。849年8月25日,最小值出现在1。855年8月31日,平均值为2.432; 1号的走势呈波浪形,波动不是很大,平均值出现在8月23日的最高值2.968,最低值出现在8月31日的2.481。趋势为2.668; 2是单峰,并且该峰出现在8月27日,即3.329。该值是实验期间的最大值,然后线性下降,最小值为1.519,平均值为2.522。 3和4的趋势基本相同,都缓慢上升至最大值,然后继续下降,平均值分别为2.519和2.522。 466和2.404。根据不同干扰强度对应的生物多样性指数结果,无干扰生物多样性指数并不是最高的。随着实验的进行,其价值下降,生物多样性下降。在发生干扰的情况下,干扰强度越高,生物多样性就越低,但是中等强度。受干扰生物的多样性最高,这与康奈尔的“中等干扰假设”的结果一致。从0号到4号生物多样性指数的平均值分别为2.432、2.668、2.522、2.466和2.404。生物多样性指数与干扰强度之间的关系呈单一峰形,生物多样性指数的峰值与1号干扰强度相对应,与“中度干扰假设”的曲线表达式一致。

3结论

该实验的主要工作是研究不同干扰强度对浮游植物生物量,群落结构演替和生物多样性的影响。

(1)在不同的干扰强度下,ρ(Chl-a)和细胞密度显着不同。扰动强度与ρ(Chl-a)呈显着负相关,相关系数的平均值为-0.845,即扰动强度越大,浮游藻类的ρ(Chl-a)越小。不受干扰和扰动的浮游植物细胞密度显着高于中度干扰和强干扰。强烈的干扰环境不适合浮游藻类的生长。随着干扰的继续,水体中的细胞密度将非常低,表明水体中浮游藻类的生物量降低和降低了干扰的强度。

(2)在不同的干扰强度下,浮游植物群落结构的连续性被硅藻和绿藻替代,成为蓝藻,而蓝藻在后期绝对占优势。干扰强度越强,占主导地位的物种就越少,并且有可能成为藻类。当干扰强度达到非常严重的水平时,水体中的藻类可能会消失。

(3)在不同干扰强度下,浮游藻类生物多样性水平存在明显差异。在不受干扰或微扰动且强烈干扰的情况下,生物多样性水平较低,且干扰强度中等,使得浮游藻类生物多样性水平最高,而浮游生物量不是最高。在这项研究中,第一干扰强度是维持生物多样性水平的最佳媒介干扰。

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