深层植被去除促进了富营养化湖泊中浮游植物功能群的转移外文翻译资料

英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

深层植被去除促进了富营养化湖泊中浮游植物功能群的转移

摘要

历史数据表明，20世纪60年代滇池沉水植物的优势特征是藻类密度低，无毒J组（Scenedesmus，Pediastrum等）占优势。从20世纪70年代开始的沉水植物的消亡导致了形成水华的微囊藻（M组）的扩大。实验室实验表明，铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）倾向于在高温下生长和发育。在没有金鱼藻（Ceratophyllum demersum）的情况下，斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）的生长速度比共培养的铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）慢，特别是在较高温度下。沉水植物金鱼藻的存在可以抑制有害藻类铜绿微囊藻（M. aeruginosa）的生长，并且这种抑制作用随着温度的升高而增强。相反，斜生栅藻（S. obliquus）不被抑制，但共培养的M. aeruginosa则是在很短的时间内消除。结合历史资料和实验室实验，表明沉水植物可能在无毒J群的历史演替中占据重要地位。因此，引入沉水植物如金鱼藻（C.demersum）可能会改变浮游植物M到J的主要功能群，并有利于富营养化湖泊的恢复。

关键词

沉水植被；浮游植物；功能组

介绍

浅水湖的富营养化的特征是不同的沉水植被消失和浮游植物占据优势。自20世纪50年代以来，由于富营养化，全世界的湖泊从清澈变为混浊（ Blindow，1992）。中国云南滇池水生植物的覆盖率超过90％（Li et al.，1963，Luo et al.，2006）， 20世纪60年代水的透明度超过2米（Yu et al.，2000）。从20世纪70年代到80年代，由于湖中的Otellia acuminata、Chara vulgaris和 Ceratophyllum demersum众多物种的消失，使得该湖的沉水植物覆盖率和生物多样性较低（Dai，1985，Li，1985，Dai，1986，Yu等，2000）。然而，浮游植物总生物量急剧增加，尤其是Microcystis，水体透明度在2009年下降到不足0.3 m（Mo等，2007，Zhang，2007，Wang，2010，Yu等，2010）。

在浮游植物为主的湖泊中恢复沉水植被对于改变浅水湖泊的现状至关重要。沉水植物和浮游植物对于生长的必要资源的需求是相似的。研究表明，沉水植物可通过竞争养分或光来帮助抑制浮游植物的生长 (Filzgerald, 1969; Boyd, 1971;Phillips et al., 1978; Roslash;rslett et al., 1986; Ozimek et al., 1990; Van Donk et al., 1993; Mjelde and Faafeng, 1997; Lombardo and Cooke,2003)。沉水植物也可能通过他感作用影响浮游植物的生物量，例如C. demersum，Vallisneria gigantea，Najas，Chara和Myriophyllum释放的他感活性化合物可以显着抑制蓝细菌的生长，特别是Microcystis(Wium-Andersen et al., 1982; Kleiven and Szczepańska, 1988; Saito et al., 1989; Gross et al., 2003; Xian et al., 2006)。

迄今为止，关于沉水植物对浮游植物的影响的研究主要集中于藻类生物量 (叶绿素a (Chl-a)) (Norlin et al., 2005) 或选定的物种（Kouml;rner和Nicklisch，2002 ）。然而，水生生态系统的恢复不仅仅是需要减少浮游植物的生物量。将湖泊优势种从有害藻类转变为危害较小的藻类也很重要。滇池常年出现蓝藻水华，特别是有害藻类Microcystis，产生微囊藻毒素和其他毒素（Song et al.，1999，Lin et al.，2001））。该湖的恢复涉及减少有害藻类和浮游植物总生物量。

Lu等人（2012）表明，滇池水下植物的恢复可以将退化的生态系统恢复到接近其原始状态的生物多样性水平。然而，该实验没有研究沉水植物对恢复期间优势浮游植物的组成的影响。在本研究中，我们首先将浮游植物功能群理论（Reynolds等，2002，Padisaacute;k等，2009）引入富营养化湖泊。我们提出了一个假设，即沉水植物可以促进富营养化湖泊中浮游植物功能群的结构和组成的变化。

本研究分析了50 多年来滇池沉水植物和浮游植物功能群的数据（24°40N-25°02N和102°36E-103°40E;中国云南）。我们的分析侧重于沉水植物的退化和浮游植物功能群的变化。我们的目的是确定沉水植物的消失和浮游植物功能群的优势之间的关系。我们想为沉水植物在浮游植物组成变化和未来水的恢复中所起的作用提供一些理论依据。

1.材料和方法

1.1 历史数据和分析

从文献中收集了滇池浮游植物和沉水植被的历史资料。对过去50 年的年平均藻类密度和生物量进行了统计分析; 使用变更点分析器2.3（序贯状态转移检测软件版本）检测到突变点。还分析了水生植物的年平均覆盖率和物种丰度。

1.2 实验室实验

1.2.1 大型植物和藻类养殖

从中国云南的滇池采集了金鱼藻（C. demersum）样品。用自来水仔细冲洗植物以除去粘附的附生植物和浮游动物（Jasser ，1995，Mulderij等，2005，Wu等，2007），然后在实验室条件下适应三个月。

铜绿微囊藻（M. aeruginosa）（从滇池中分离出来的有毒物质）和斜生栅藻（S. obliquus）（也是从滇池中分离）是M组和J组的典型代表，由中国科学院武汉水生生物研究所淡水藻类培养标本馆提供。实验之前，在室温（25℃）下，12:12的光/暗循环中，用1600毫升BG₁₁培养基（Rippka等，1979）在2000毫升锥形烧瓶中分批培养藻类（（25mu;mol 光子/（sec·m2））。

1.2.2 实验设计

滇池最高气温在夏季，约为的30°C。最低温度在冬季，约为15°C。因此，在该实验室实验中设定温度梯度（15,20,25和30℃）。

分别培养M. aeruginosa（初始光密度为0.06）、S. obliquus（初始光密度（OD）为0.06）和这两种菌的混合物（OD比为1:1），培养条件是存在或不存在3克鲜重（fw）/ L的C. demersum。将所有培养物置于温度梯度（15,20,25和30℃ ）下，在12:12光/暗循环中，约 25mu;mol光子/（sec·m ²）的光子供应。在培养瓶上覆盖一层薄膜，每个处理有三个重复。每天两次手动摇动培养物以维持细胞悬浮。C. demersum在实验期间表现出良好的生长发育; 然而，其增长细节没有记录。每2天定期进行一次采样。实验总共进行了20天。

1.2.3 增长的衡量

在存在或不存在C. demersum的情况下，每2天测量一次单培养M. aeruginosa的OD₆₆₅和单培养S. obliquus的OD₆₈₀（中国北京浦肯野通用仪器有限公司TU-1810紫外/可见分光光度计），以监测其生长情况。

如Lichtenthaler和Buschmann（2001）所述，在4℃下在黑暗中提取 Chl- a 并通过分光光度法测量。将离心的细胞（4℃，12,000r / min，10 分钟）用95％乙醇在4℃下在黑暗中提取24 小时。然后吸光度在665nm（A₆₆₅），649 纳米（A₆₄₉）进行测量（UV / Vis分光光度计，TU-1810，北京普析通用仪器有限公司，中国）。通过方程式计算Chl- a含量（C _{Chl- a}，mg / L）。

在存在或不存在C.demersum的情况下，共培养M. aeruginosa和S. obliquus时，计算每种藻类的细胞密度，以测量其生长情况。每2天取样2毫升培养物并用卢格尔固定剂固定，为一次重复。在倒置显微镜下放大400倍观察固定样品，计算每种藻类的细胞数。

1.2.4 总溶解磷（TDP）的测量

根据中国生态系统研究网络（CERN）的水生态系统标准观察和测量方案（Huang et al.，2000，Cai，2007）测量TDP的浓度。

1.2.5 数据处理

从不同的重复计算平均值和标准偏差（n = 3）。根据SPSS 18.0的单因素方差分析用于比较治疗之间的差异，p lt; 0.05为显着性。

2 .结果

2.1 滇池浮游植物优势组成变化

本研究首先考察了过去50 年中优势浮游植物功能群的历史变化。J组在20世纪60年代在湖泊中为优势组，主要由Pediastrum simplex，Scenedesmus和Coelastrum组成。M组数量自20世纪80年代以来一直在上升，并在2000年取代组合J成为主要的主导功能组（表1）（Li等，1963，Qian等，1985，Zhang等，2005，Wu等，2010）。

2.2 滇池藻类密度和生物量（Chl- a）的变化

随着浮游植物优势功能群组成的变化，近50 年来藻类生物量和丰度迅速增加（图1）（Li et al.，1963，Liu，2001，Mo et al.，2007，Zhang，2007）。如调查所示，已检测到两个变化点。藻类密度从1957年的0.0649times;10 ⁷个 细胞/ L变为2001年的15times;10 ⁷个 细胞/ L，并且在2011年进一步变为31times;10 ⁷个 细胞/ L（图1a）。生物量从 1978年的3.4mu;g / L 转变为1996年的41.68mu;g / L，进一步降至 2007年的85mu;g/ L（图 1b）。发现藻类密度和生物量的快速生长和发展始于20世纪90年代后期（图1）。

2.3 滇池水生植被的历史变迁

滇池水生植被的组成和覆盖率有明显变化。在20世纪60年代，滇池很清澈，其特征是水生植物主要由沉水植物组成（图2a和c ），当植物从春季到秋季盛开时，它们就像一个“花湖”（Li et al.， 1963年，罗等人，2006 ）。当时，水下植被的覆盖率达到90％，主要为O. acuminata（28.1％），Potamogeton malaianus（24.1％），Myriophyllum spicatum（11.2％），Potamogeton pectinatus（9.5％），Vallisnerai natans（5.4％），Potamogeton maackianus（4.8％），Potamogeton crispus（2.5％）和C. demersum（2.5％）（图 2d）。然而，自20世纪70年代以来，由于富营养化，水下植物，包括O. acuminata，C.demersum，P.crispus，P.maackianus，P.malaianus和V. natans ，已逐渐消失（图2 d）（Dai， 1985，Li，1985，Dai，1986，Yu et al。，2000，Lu et al。，2012）。物种生物多样性从1960年代的1.7减少到1990年代的约0.45（图 2b）。沉水植被以P. pectinatus为主，在20世纪90年代覆盖率为4.4％，2010年为1.8％（图2 d）（Yu et al.，2000，Lu et al.，2012）。

2.4 M. aeruginosa或S. obliquus在有或无C. demersum的条件下生长

2.4.1 光密度

在没有C.demersum的情况下，M. aeruginosa 的生长随着温度升高而增加。据指出，铜绿微囊藻在15℃生长速度最慢，在30°C时最快（图3）。统计分析表明，M. aeruginosa的生长在15℃时明显慢于在20℃,25℃和30℃时的生长（p lt; 0.05）。然而，这证明了C.demersum可以显着抑制M. aeruginosa的生长（p lt;0.0

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[21248]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word