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滸苔漂浮與沉降機制研究

發(fā)布時間：2020-10-30 00:01

　　自2007年起,我國黃海海域已連續(xù)八年暴發(fā)大規(guī)模綠潮災(zāi)害,每年4~5月出現(xiàn)漂浮綠潮藻,在逐漸向北漂移的過程中其生物量也呈爆發(fā)性增長,直至8月在山東沿岸海域消亡。我國黃海綠潮暴發(fā)主要是由漂浮滸苔快速生長及隨海浪大面積漂移造成的,其中滸苔漂浮特性是引發(fā)綠潮暴發(fā)的重要因素之一。有關(guān)黃海綠潮漂浮海藻滸苔的成囊機制國內(nèi)外均未見有具體的報道,有的文獻只提到漂浮滸苔有囊狀結(jié)構(gòu),而囊狀的形成原因,具體形態(tài)特征沒有細(xì)致研究。本文針對我國黃海綠潮優(yōu)勢種的漂浮與沉降機制進行了系統(tǒng)研究,首先從形態(tài)學(xué)研究了引起綠潮的優(yōu)勢種滸苔氣囊結(jié)構(gòu)形成過程進行了觀察;其二,從光合生理方面研究了漂浮滸苔一種避光適應(yīng)性可長期漂浮機制和策略;第三,對滸苔藻體沉降生理特性及機制進行了初步探討,為進一步深入闡明滸苔綠潮暴發(fā)機制奠定了理論基礎(chǔ)。1.滸苔藻體管道和氣囊的形成主要觀察和從形態(tài)學(xué)方面研究了綠潮藻優(yōu)勢種滸苔小苗發(fā)育過程的藻體管道及氣囊形成過程,包括滸苔孢子/配子放散、小苗萌發(fā)、葉狀體發(fā)育與管道結(jié)構(gòu)形成、分枝形成及氣囊形成等過程。滸苔在細(xì)胞成熟后可以放散出大量的繁殖體,每個孢子/配子都可以發(fā)育成獨立的成熟滸苔。幼苗萌發(fā)過程中,繁殖體逐漸發(fā)育成單層細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu)并分化出葉狀體及假根,在管狀藻體上可形成眾多分枝,吸收營養(yǎng)的同時還可以懸掛住海水中的氣泡以達到藻體漂浮的效果。葉狀體管腔成熟后彎曲形成“節(jié)點”,在封閉的藻段中充滿氣體形成氣囊,氣囊使得滸苔可以在海水中長期漂浮。本研究揭示了藻體管道及氣囊的形成是滸苔漂浮機制的內(nèi)在因子,為進一步闡明滸苔漂浮機制和綠潮暴發(fā)機制奠定了理論基礎(chǔ)。2.黃海綠潮滸苔長距離漂浮機制研究在氣囊形成過程研究的基礎(chǔ)上,研究了綠潮漂浮過程中滸苔藻體采用水下懸掛方式以躲避高光照強度逆境脅迫現(xiàn)象及其生理生態(tài)。2012年至2014年連續(xù)3年對黃海綠潮漂浮漂移過程進行跟蹤監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果顯示,漂浮藻體可分為海面漂浮及水下懸掛兩部分,海面漂浮藻體因高光強脅迫而大部分逐漸變白死亡,而水下懸掛藻體可以躲避高光強度逆境脅迫生存下來。2014年7月在青島海域采集漂浮綠潮藻,對氣囊及其懸掛管狀分枝分別進行了葉綠素?zé)晒鈪?shù)、浮力的測量和顯微細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察。漂浮滸苔氣囊多呈白綠色,Fv/Fm值平均約為0.29,葉綠素含量約為0.32mg/g,細(xì)胞質(zhì)多數(shù)發(fā)生偏移或萎縮變色,另有部分氣囊細(xì)胞形成生殖細(xì)胞囊或已放散出繁殖體;懸掛分枝多呈綠色且Fv/Fm值相對較高,平均約為0.6,葉綠素含量相對較高為0.87mg/g,細(xì)胞內(nèi)容物充盈,只有少部分細(xì)胞開始萎縮。將氣囊主枝與懸掛分枝于25℃、80μmol·m-2s-1環(huán)境下培養(yǎng)一周后再次觀察,氣囊主枝細(xì)胞基本都已形成繁殖細(xì)胞囊或已放散成空細(xì)胞;懸掛分枝培養(yǎng)后則保持健康生長,細(xì)胞質(zhì)萎縮比例減小。3.滸苔沉降機制研究每年8月上旬綠潮開始進入衰亡期,面積逐漸減小。2014年5~7月對漂浮滸苔進行了跟蹤監(jiān)測,7月在青島設(shè)置6個站位點采集沉降滸苔。對采集到的綠潮藻進行了葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定和顯微細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察。測得沉降綠潮藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)平均為0.68,總?cè)~綠素含量1.44mg/g,與漂浮滸苔相比較高,處于健康狀態(tài),細(xì)胞呈營養(yǎng)細(xì)胞狀態(tài),只有少量細(xì)胞質(zhì)萎縮變色。在適宜條件下培養(yǎng)仍能夠進行快速的營養(yǎng)繁殖,無生殖細(xì)胞囊產(chǎn)生,光合熒光參數(shù)及葉綠素含量略有下降,Fv/Fm值平均為0.65,總?cè)~綠素含量降至1.27mg/g。通過暗處理模擬研究海底無光狀態(tài)下滸苔的形態(tài)及生理狀態(tài)變化,滸苔停止生長甚至呈腐爛狀態(tài),光合生理狀態(tài)顯著下降,Fv/Fm值平均為0.09,總?cè)~綠素含量0.14 mg/g,細(xì)胞質(zhì)萎縮,細(xì)胞壁降解釋放出原生質(zhì)體。
【學(xué)位單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S917.3
【部分圖文】：

滸苔,配子,孢子,幼苗

上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-1 滸苔孢子和配子放散與幼苗萌發(fā)過程（a.滸苔營養(yǎng)細(xì)胞; b. 藻體細(xì)胞顆�；�; c. 未放散完全的生殖細(xì)胞囊; d. 放散出繁殖體的放散孔; e.兩鞭毛配子; f.兩鞭毛配子; g.四鞭毛孢子; h.接合中的配子; i.聚集在一起固著的孢子）Fig2-1. The process of spores and gametes releasing and seedlings germinatingin Ulva prolifera（a. Ulva prolifera vegetative cell; b. cell granular; c. not fully the reproductive cells of thesac; d. tossing out propagule tossing in hole; e. two flagella gametes; f. two flagella gametes; g.four flagellated spores; h. the gametes in joint; i. spores getting together）2. 2 滸苔小苗生長與管道形成剛釋放出來的孢子仍快速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)溫度和光照強度合適時，一般在48h內(nèi)固著。固著不久時孢子仍呈現(xiàn)梭形或梨形，其后細(xì)胞逐步變圓，鞭毛消失（圖2-2a）。固著后生殖細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)體經(jīng)過一段時間累積后體積逐漸變大，并分裂成2細(xì)胞：基部細(xì)胞和頂端細(xì)胞(圖2-2b)。兩細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有明顯的極性，基部細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)較淡，經(jīng)過拉長后可形成假根，頂端細(xì)胞繼續(xù)以二等橫分裂方式形成單列細(xì)胞苗(圖2-2c)。單列細(xì)胞苗中間細(xì)胞近似圓柱形，幼苗頂端細(xì)胞近似錐形。單列細(xì)胞苗中部分細(xì)胞可開始進行縱向分裂(圖2-2d)，細(xì)胞開始縱分裂時間不一致，當(dāng)單列細(xì)胞數(shù)為5-10個細(xì)胞范圍內(nèi)均可發(fā)生縱裂。當(dāng)單列細(xì)胞苗縱裂2次形成4列細(xì)

滸苔,藻體,內(nèi)含物,細(xì)胞

圓環(huán)狀也越來越明顯(圖2-2h、i)。其管道在小苗頂部和根部是呈封閉狀的。滸苔藻體管道結(jié)構(gòu)的形成為氣囊形成和漂浮生長奠定了基礎(chǔ)。圖2-2. 滸苔藻體管狀形成過程（a.固著繁殖體; b.兩細(xì)胞幼苗; c.單列細(xì)胞幼苗; d.中部縱分裂幼苗; e.四細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu);f.8細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu); g.10細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu)，管壁有內(nèi)含物; h.多細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含物較多; i.多細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含物減少）Fig2-2. Tube forming process process for young thallus in Ulva prolifera（a. fixation propagule; b. two cells seedling; c. single cell seedling; d. the central longitudinalsplit seedling; e. four cells tubular structure; f.8 cells tubular structure; g. 10 cells tubular structure,pipe wall inclusions; h. multicellular tubular structure, more inclusions; i. multicellular tubularstructure, inclusions decrease）

滸苔,分枝,呼吸作用,浮力