海洋微藻对UV-B辐射增强响应的实验生态学研究
随着人类工业化的发展，大气中的氯氟代烃(CFCs)，CH<'4>和]N<,2>O逐年增多，这些气体的增多将使臭氧层减薄，致使到达地球表面的UV_B辐射呈增强趋势。因臭氧衰减而导致的UV-B(280nm-320nm)辐射增强是全球性的环境问题之一。UV-B辐射增强不仅能够对海洋生物体构成伤害，而且还会对海洋生态系统产生明显的影响。UV-B辐射对海洋微藻有明显的伤害作用，其损伤的主要目标是蛋白质、DNA和光合色素等。本文以几种海洋微藻为实验对象，通过研究其对UV-B辐射增强的响应，探讨UV-B辐射增强对海洋微藻的种群生态学、细胞学的影响机制，以期为阐明全球变化对水生生态系统的影响提供科学依据。通过实验，本文得到以下结果：
1、UV-B辐射处理对8种海洋微藻的生长具有抑制作用，并且随着辐射剂量的不断增大而抑制作用增强。在单养的情况下，短期内(48h)8种微藻对UV-B的敏感性顺序为骨条藻<塔胞藻<盐藻<小球藻<角毛藻<亚心形扁藻<小新月菱形藻<金藻8701。
UV-B辐射处理对赤潮异弯藻的生长始终表现出抑制效应，而低剂量的UV-B辐射处理对亚历山大藻和中肋骨条藻的生长有刺激作用，高剂量的UV-B辐射处理对亚历山大藻和中肋骨条藻的生长仍然显示出抑制作用。UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96h半抑制剂量分别为1．63J／m<'2>、2．34J／m<'2>和2．58J／m<'2>。U’V-B辐射处理对赤潮异弯藻的生长始终表现出抑制效应，而低剂量的UV-B辐射处理对亚历山大藻和中肋骨条藻的生长有刺激作用，高剂量的UVIB辐射处理对亚历山大藻和中肋骨条藻的生长仍然显示出抑制作用。UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96h半抑制剂量分别为1.63J／m<'2>2.34．J／m<'2>和2.58J／m<'2>。
2、研究了三个梯度的UV-B辐射剂量(0．J/m<'2>2.88J／m<'2>和5.76J／m<'2>)对三种微藻混养的竞争性平衡的影响。本实验的两个UV_B辐射剂量(2.88 J／m<'2>和5.76J／m<'2>)使3种藻的总生物量都大幅降低，竞争平衡也发生了变化。实验表明，UV-B对三种藻的敏感性顺序为金藻>小新月菱形藻>亚心形扁藻；增强的UV-B使对UV-B具有高耐受力的亚心形扁藻提供了竞争优势，使种间竞争平衡向着有利于亚心形扁藻的方向发展。
3、采用透射电镜对微藻的超微结构进行了研究。研究发现，UV-B辐射增强使盐藻叶绿体结构受到破坏，线粒体内嵴局部溶解，穿入到蛋白核内的类囊体发生缺失或断裂，累积许多小的淀粉粒和脂肪小球，液泡异常增大，数量增加，内含物减少，高尔基体则变为排列松弛的潴泡，潴泡的外围顶端并没有特别膨大。
经UV-B辐射剂量为8.8J／m<'2>处理后的小球藻，类囊体片层缺失、溶解，类囊体中的含有光合色素的小体被漂白；线粒体内嵴部分溶解；有的小球藻开始出现轻微的质壁分离现象；经UV_B辐射剂量为13.8J／m<'2>处理后的小球藻，类囊体排列错乱、崩解，出现质壁分离的现象，有的细胞壁开始脱落，线粒体严重变形，内嵴大部分溶解；细胞内基质电子密度比较高；细胞内出现大量空白区，叶绿体中的含有光合色素的小体被漂白且可见几个含有光合色素的小体的空壁。由此可见，随着UV-B 辐射剂量的增大，小球藻的细胞结构被破坏的程度也随之增大。
4、通过共培养的方法，研究了赤潮异弯藻和中肋骨条藻种群竞争关系对UV-B辐射增强的响应变化。结果表明：赤潮异弯藻对中肋骨条藻的种群生长有抑制作用，且随着赤潮异弯藻起始密度的增加，这种抑制作用越加明显。在不同的起始接种密度下，赤潮异弯藻在与中肋骨条藻的竞争中始终占优势。UV-B辐射增强可引起2种赤潮微藻种群之间竞争关系的改变，使中肋骨条藻的生长竞争能力提高，赤潮异弯藻的生长竞争能力降低。在赤潮异弯藻和中肋骨条藻的接种比例为H:S=1:4和H:S=1:1时，中肋骨条藻在竞争中占优势，当接种比例为H:S=4:1时，赤潮异弯藻在竞争中占优势。
5、通过共培养的方法，研究了亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争关系对UV-B辐射增强的响应变化。结果表明：不同的接种密度对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争有明显的影响。当亚历山大藻和赤潮异弯藻的接种比例为A:H=1:4时，赤潮异弯藻在与亚历山大藻的竞争中占优势；当接种比例为A:H=1:1和A:H=4:1时，亚历山大藻在竞争中占优势。UV-B辐射增强可改变亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争的关系，使赤潮异弯藻种群竞争能力降低，亚历山大藻种群竞争能力大大提高，从而导致亚历山大藻在A:H=1:1和A:H=4:1时的优势地位更加明显。
6、通过共培养的方法，研究了亚历山大藻和中肋骨条藻种群竞争关系对UV-B辐射增强的响应变化。结果表明：不同的接种密度对亚历山大藻和赤潮异弯藻种群竞争有明显的影响。当亚历山大藻和中肋骨条藻的接种比例为A:S=1:4时，中肋骨条藻在与亚历山大藻的竞争中占优势；当接种比例为A:S=1:1和A:S=4:1时，亚历山大藻在竞争中占优势。UV-B辐射增强可改变亚历山大藻和中肋骨条藻种群竞争的关系，使亚历山大藻种群竞争能力降低，中肋骨条藻种群竞争能力大大提高，从而导致在A:S=1:4时，中肋骨条藻的竞争优势更加明显，在A:S=1:1时，中肋骨条藻在竞争中占一定的优势。
海洋微藻;赤潮微藻;细胞结构;UV-B辐射
中国海洋大学
博士
生态学
唐学玺
2006
中文
Q949.2
103
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）