环境因子节律性变动对潮间带大型海藻孢子萌发、早期发育和生长的影响及其生理生态学机制
本论文通过一系列实验研究了环境因子节律性变化对潮间带大型海藻孢子萌发、早期发育和生长的影响，并对其生理生态学机制进行了初步的探讨。主要成果包括：确定了孔石莼在恒定光照条件下的最佳生长光强、最佳光暗周期和最佳光谱成分；对比了恒定温度与温度日节律波动条件下、不干出和节律性干出条件下、恒定盐度和盐度日节律波动下、恒定光照强度和光照强度日节律波动下、恒定光谱成分和光谱成分变化下孔石莼生长和生化组成的差异；探讨了逆日节律温度波动和逆温周期对孔石莼生长和生化组成的影响；对比了恒定温度与温度日节律波动条件下带形蜈蚣藻四分孢子萌发和早期发育的影响；探讨了温度日节律波动对真江蓠生长、营养吸收和光合作用的生理生态学影响。
本研究的结果表明，潮间带大型海藻的生长具有温周期和光增益现象，适宜的温度日节律波动、节律性干出、光照强度日节律波动对大型海藻的生长具有显著的促进作用，另外环境因子的节律性变动也是潮间带大型海藻品质得以提高的重要原因；温周期现象的发生得益于温度日节律波动中昼高温下海藻对营养盐吸收的加快，以及昼高温下光合作用得到促进和夜低温下呼吸作用得到抑制。
本研究定量比较研究了恒定和变化环境条件下大型海藻生长和生化组成的特点，从孢子萌发率、生物量、相对生长率、生化成分、营养盐吸收和光合作用等方面初步探讨了环境条件促进潮间带海藻生长的生理生态学机制。本论文在以往对潮间带海藻在恒定环境条件(如温度、盐度、光照、营养盐浓度等)下研究得到的结果基础上，根据潮间带的大型海藻营附着生活、不能主动运动的特点，模拟自然条件下环境因子中温度、干出、盐度、光照强度、光暗周期和光谱组成的变化，有助于了解大型海藻在潮间带自然条件下的生长情况，发现环境因子节律性变动条件下可以激活大型海藻的生长潜能，解释了潮汐和昼夜节律对海藻的生态影响，并为海藻的养殖技术提供了可靠的理论依据。
一、温度日节律波动对潮间带大型海藻孢子萌发、早期发育、生长、生化组成、营养吸收和光合作用的影响1.温度日节律波动对孔石莼生长和生化组成的影响实验共设5个温度日节律波动处理(20±2℃，20±4℃，20±6℃，20±8℃，20±10℃)和1个恒温(20℃±0℃)对照。实验结果表明：每天不同温度波动幅度对孔石莼(Ulva pertusa)的生长率具有明显的影响(P<0.05)，其中(20±2)℃、(20±4)℃和(20±6)℃与恒温对照相比能明显促进孔石莼的生长，(20±10)℃则显著抑制孔石莼的生长；孔石莼相对生长率(RGR)与温度波动幅度(TA)的关系符合如下多项式方程：
G=β0+β1(TA)+β2(TA)2其中G代表相对生长率，TA代表温度波动幅度，β0为方程在G轴上的截距，β1和β2为回归系数。当平均温度为20℃时，对孔石莼生长最有利的温度波动幅度为±3.69℃。温度日节律波动对孔石莼Chl-a、Chl-b、蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸的含量具有明显的影响(P<0.05)，(20±2)℃和(20±4)℃处理组的Chl-a含量显著高于叵温对照组，(20±2)℃、(20±4)和(20±6)℃处理的蛋白质和可溶性糖的绝对含量明显高于恒温对照组，但当温度波动幅度大于±8℃时，可溶性糖和细胞防御物质游离脯氨酸的含量明显增加(P<0.05)。
2.温度日节律波动对带形蜈蚣藻四分孢子放散、孢子萌发和早期发育的影响实验共设3个温度日节律波动处理：15±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25+3℃长光周期(L：D=16:8)：用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃长光周期(L：D=16:8)分别作为恒温对照。观察了带形蜈蚣藻孢子的放散，并在不同温度条件下测定了带形蜈蚣藻孢子萌发率和早期发育。实验结果表明带形蜈蚣藻四分孢子囊携四个孢子同时从藻体中排出，孢子囊膜破裂后四个孢子同时放散；四分孢子的萌发类型为Nemalion type；从带形蜈蚣藻四分孢子附着至第三次分裂，藻体的大小没有发生明显的变化；适宜的温度波动促进了带形蜈蚣藻四分孢子的萌发和早期发育。
3.温度日节律波动对真江蓠生长和营养吸收的影响实验共设3个温度日节律波动处理：15+3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃长光周期(L：D=16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃长光周期(L：D=16:8)分别作为恒温对照。研究了真江蓠在不同温度条件下的生长、元素积累和营养吸收。实验结果表明温度日节律波动能够促进了真江蓠的生长、对碳元素和氮元素的积累以及对水体中NO3-N的吸收和移除。
4.温度日节律波动中昼高温、夜低温对真江蓠营养吸收和光合作用的影响实验共设3个温度日节律波动处理：1.5±3℃短光周期(L：D=8:16)、20±3℃正常光周期(L：D=12:12)、25±3℃长光周期(L：D：16:8)；用15℃短光周期(L：D=8:16)、20℃正常光周期L：D=(12:12)和25℃长光周期(L：D=16:8)分别作为恒温对照。研究了在不同温度条件下昼高温和夜低温对真江蓠的营养吸收和光合作用。实验结果表明温度日节律波动中昼高温不但促进了真江蓠对水体中NO3-N的吸收，也促进了其净光合作用速率；同时在夜低温能够抑制真江蓠的夜间呼吸作用。上述结论能够解释温度日节律波动促进潮间带海藻生长的现象。
二、节律性干出对孔石莼生长和生化组成的影响实验共设7个节律性干出的处理，即每12h干出0.0h、0.5h、1.0h、2.0h、3.0h、4.0h和5.0h。实验结果表明：每12h不同干出时间对孔石莼(Ulvapertusa)的生长具有明显的影响(P<0.05)，其中干出0.5h、1.0h和2.0h与不干出处理相比能明显促进孔石莼的生长，干出5h则显著抑制孔石莼的生长(P<0.05)；节律性干出对孔石莼叶绿素a、叶绿素b、蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸含量具有明显的影响(P<0.05)，于出0.5h、1.0h和2.0h处理的可溶性糖的绝对含量明显高于不干出处理，干出时间过长(3.0h、4.0h和5.0h)不但使孔石莼生长物质的含量减少，并且使孔石莼的渗透溶质增加，当干出时间为5h时，可溶性糖含量突然增高：游离脯氨酸的含量也随着干出时间的增加而增加。
三、盐度日节律波动对孔石莼生长和生化组成的影响实验共设5个盐度日节律变化处理(30±3、30±6、30±9、30±12和30±15)和一个恒盐(30±0)对照处理。
四、光对孔石莼生长和生化组成的影响
1.光照强度对孔石莼生长和生化组成的影响研究了50～400μmol/(m2·s)范围内光照强度对孔石莼生长和藻体生化组成的影响。
2.光照强度日节律波动对孔石莼生长和生化组成的影响本研究由两个实验组成。实验1共设5个光照强度波动幅度处理(200±40μmol/(m2·s)、 200±80μmol/(m2·S)、 200±120μmol/(m2·s)、200±160μmol/(m2·s)和200±180μmol/(m2·s))和1个恒定光照强度200μmol/(m2·s)对照。实验2共设3个光照强度波动幅度处理(250+50μmol/(m2·s)、250±100μmol/(m2·s)和250±150μmol/(m2·s)和一个恒定光照强度250μmol/(m2·s)对照。
3.不同光照强度下光暗周期对孔石莼生长和生化组成的影响研究了不同光照强度下光暗周期对孔石莼(Ulva pertusa)生长和生化组成的影响。发现在长日照能够明显促进孔石莼的生长，在全光照和全黑暗处理对孔石莼的生长不利。实验1光照强度为110μmol/(m2·s)，实验2光照强度为240μmol/(m2·s)，两种光照强度下分别设置11个光暗周期处理(L：D=24：0、20:4、16:8、14:10、13:11、12:12、11:13、10:14、8:16、4：20和0:24)。
4.光谱成分及其变动对孔石莼生长和生化组成的影响研究了光谱成分及其波动对孔石莼(Ulva pertusa)生长和生化组成的影响。实验共设11个光谱成分及其波动的处理(白光、橙色光、绿色光、红色光、蓝色光、橙色光：绿色光=6:6-h、橙色光：红色光=6:6-h、绿色光：红色光=6:6-h、绿色光：蓝色光=6:6-h、红色光：蓝色光=6:6-h、蓝色光：橙色光=6:6-h)。
环境因子;潮间带大型海藻;孢子萌发;生理生态学;逆日节律温度波动;逆温周期
中国海洋大学
博士
水生生物
董双林;Charles Yarish
2008
中文
S917.3
175
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）