不同体系改性粘土对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体去除及萌发的影响

本文研究了2种无机改性粘土在3种不同改性配比下对浒苔微观繁殖体去除效果及萌发的影响。结果发现,去除率随改性粘土及改性剂用量的增加而升高,相同条件下硫酸铝(AS)改性粘土对浒苔微观繁殖体的去除效果优于聚合氯化铝(PAC)改性粘土,其中1:5 PAC改性粘土在0.5 g/L时去除率为62%,AS改性粘土则可达到80%。添加改性粘土后上层水体中浒苔微观繁殖体相对萌发率随改性粘土及改性剂用量的升高而降低,总体系相对萌发率表现为先升后降趋势,在改性剂浓度为0.1 g/L时相对萌发率达到最高。两种改性体系中微观繁殖体在1:3配比、1.0 g/L浓度下均未能萌发。该结果显示,改性粘土可以有效去除浒苔微观繁殖体并抑制其萌发,这为我国绿潮灾害的防控提供了一种新思路。     

铜藻金潮对浒苔绿潮和几种赤潮原因种生长影响的模拟研究

通过室内模拟实验研究了金潮原因种铜藻(Sargassumhorneri)的腐烂液和培养液对绿潮原因种浒苔(Ulvaprolifera)微观繁殖体萌发和幼苗生长以及五种赤潮原因种——中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、链状亚历山大藻(Alexandriumcatenella)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响。研究发现:低浓度铜藻腐烂液(10g/L)对浒苔微观繁殖体萌发和幼苗的生长以及五种赤潮微藻的生长影响效应不显著;中等浓度铜藻腐烂液(20g/L)对浒苔微观繁殖体萌发具有抑制作用,抑制率13.3%,而对浒苔幼苗有一定的促生作用,对米氏凯伦藻的生长抑制率在第12d能达到90.4%,对其他四种赤潮微藻的抑制作用并不显著;高浓度铜藻腐烂液(40g/L)对浒苔微观繁殖体萌发的抑制率为45.8%,对浒苔幼苗的生长具有抑制作用,对米氏凯伦藻具有致死效应,对东海原甲藻的抑制率在第12d为65.9%,对其他三种赤潮微藻的生长均有抑制作用,但并不显著,其中赤潮异弯藻受到的抑制作用最小。低浓度铜藻培养液(5g/L)对浒苔微观繁殖体萌发的抑制率为22.8%,对浒苔幼苗的生长表现出一定的促进作用,对米氏凯伦藻生长的抑制率在第12d能够达到40.5%,对其他四种赤潮微藻生长的抑制作用不显著;而高浓度铜藻培养液(10g/L)对浒苔微观繁殖体萌发的抑制率为29.6%,对浒苔幼苗生长的抑制率为22.2%,对米氏凯伦藻生长的抑制率在第12d为92.9%,对其他四种赤潮微藻生长均有一定的抑制作用,但不显著,且赤潮异弯藻受到抑制作用最小。可见,铜藻腐烂液和培养液均会对浒苔微观繁殖体萌发和幼苗生长以及五种赤潮微藻的生长造成影响,且影响程度与浓度相关,五种赤潮微藻生长受到的影响与藻种有关。以上结果表明,金潮原因种对绿潮和赤潮原因种的生长有一定的影响,金潮的暴发和衰亡过程也会对绿潮和赤潮的发生产生一定的影响。     

温度对沉积物中绿藻微观繁殖体萌发的影响

对黄海浒苔绿潮的研究表明,苏北浅滩及其附近海域是每次绿潮早期发展的重要区域,石莼目绿藻微观繁殖体在该水域大量存在。为研究海水温度对其萌发和生长的影响,我们利用2012-10在江苏近岸如东紫菜养殖区采集的沉积物样品,在实验室进行不同温度梯度条件(5,10,15,20,25和30℃)绿藻微观繁殖体的培养实验,并通过PCR-RFLP方法鉴定繁殖体幼苗的种类,分析温度对不同种绿藻微观繁殖体萌发的影响。结果表明:5℃的低温条件下,繁殖体均不能萌发。10~30℃,随温度的升高繁殖体萌发数量呈先增加后降低的趋势。15和20℃时,萌发数量出现高值,分别平均为17.0和15.8株/g。在研究区域沉积物中绿藻微观繁殖体萌发种类有浒苔、缘管浒苔、盘苔和Ulvasp.1,其萌发数量的平均值分别为13.7,6.0,2.0和15.4株/g。其中,浒苔萌发数量随温度的升高先升高后降低,在15℃时达到最高值为31.2株/g。缘管浒苔在10~20℃萌发数量相对较高,25℃时极低(仅为1.6株/g),而5和30℃时都未能萌发;Ulva sp.1在10~30℃数量变化不明显,一直保持较高值在15.0株/g左右;盘苔萌发数量一直较低,在各温度下均小于3.0株/g。据估算,在苏北浅滩紫菜养殖区(约200km2)表层沉积物中约有9.8×1013株微观繁殖体,形成一个巨大的"种子库",这将为黄海浒苔绿潮溯源提供数据支撑。     

苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

盐度对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体萌发生长及藻体繁殖的影响

黄海绿潮起源于苏北浅滩,每年夏天漂移到青岛沿岸泛滥成灾,对生态环境造成严重破坏。苏北浅滩受沿岸径流输入影响,盐度变化范围大,青岛海域盐度较稳定,稍高于苏北浅滩。盐度对浒苔微观繁殖体萌发、藻体生长及繁殖过程具有重要作用,通过室内连续受控实验,系统研究了固定盐度(5、10、15、20、25、30、33、35)和变化盐度(盐度逐渐降低)对浒苔微观繁殖体固着、萌发、藻体生长和繁殖不同阶段的影响,主要结论如下:固着阶段,盐度5不利于浒苔微观繁殖体的固着,盐度10～35对微观繁殖体固着的影响不显著,相同盐度下,孢子的固着量显著高于配子。萌发阶段,不同盐度(5～35)及不同盐度变化形式对微观繁殖体(孢子和配子)的萌发没有显著影响,孢子的萌发速度快于配子,最终均能完全萌发。生长阶段,低盐(5～15)不利于浒苔幼苗的生长。繁殖阶段,当盐度≤10时,浒苔不进行生殖活动;盐度15～35范围内,浒苔可以产生微观繁殖体,完成一个完整的生活史;在绿潮形成过程中,孢子的生殖策略为K对策,配子的生殖策略为R对策。上述结论表明,在苏北浅滩和青岛海域,盐度不是限制浒苔发生发展及繁殖过程的关键环境因子,明确了盐度在绿潮发生...     

早期发育浒苔对2株常见赤潮藻的化感效应

在室内控制条件下模拟浒苔早期发育阶段(微观繁殖体萌发阶段)对中国沿海2株常见赤潮藻种的影响效应。研究结果显示:在共培养条件下,浒苔配子在萌发阶段即可抑制塔玛亚历山大藻和东海原甲藻的生长,第10天的生长抑制率分别为28%和39%。浒苔配子培养滤液连续添加组对塔玛亚历山大藻和东海原甲藻的抑藻作用也较强烈,生长抑制率依次为25%和24%,稍低于浒苔配子添加组。随着培养时间的加长,浒苔配子添加组和浒苔配子培养滤液连续添加组对微藻的抑制效果也逐渐加强。在实验进行的第20天,对塔玛亚历山大藻的生长抑制率就分别达到83%和63%。但是浒苔配子培养滤液一次性添加组和高温处理过的配子培养滤液添加组均未对这2株赤潮藻的生长产生明显影响。结果表明浒苔微观繁殖体中确实存在化感物质并且分泌到培养液中产生抑制赤潮藻类生长的作用,但是该物质不稳定,容易随着时间或在高温下降解,因此化感物质的连续分泌及添加是抑制赤潮微藻生长的关键。研究结果证实了浒苔在早期微观繁殖体萌发阶段即可通过化感效应抑制赤潮微藻的生长,并不仅局限于成熟的藻体阶段。因此浒苔绿潮早期发育阶段与赤潮藻类间的影响效应值得深入研究和探讨。     

悬浮液中硫酸根对改性粘土去除藻华生物效率的影响

本文研究了改性粘土悬浮液中硫酸根对其去除藻华生物效率的影响,通过Zeta电位、沉降速率和粒径分布等分析了改性粘土对藻华生物的去除效率,探讨了硫酸根与改性粘土的作用机制。结果显示:改性粘土对抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)的去除效率随悬浮液中硫酸根浓度的增加呈现先降低后升高的趋势,改性湖北土和改性江苏土对抑食金球藻去除率较低时(40%)的硫酸根浓度分别为6.46×10–3—2.42×10–1mol/L和6.46×10–3—2.42×10–2mol/L;改性粘土颗粒的Zeta电位随着硫酸根浓度的增加而降低,然后保持相对稳定;悬浮液中改性粘土颗粒的沉降速率和中值粒径D50呈现先增加后降低的趋势,对于改性江苏土,在硫酸根浓度为2.42×10–2mol/L时颗粒的沉降速率最大。综上所述,悬浮液中硫酸根主要通过降低粘土颗粒表面电荷密度、桥联改性粘土组分和影响粘土颗粒分散性等作用影响改性粘土对藻华生物的去除效率。     

长牡蛎和紫贻贝对浒苔微观繁殖体生物控制的可行性研究

近年来我国绿潮灾害频发,滤食性贝类对浒苔的生物防控是潜在的防控策略之一。本研究基于实验室内可控实验,探究了长牡蛎(Crassostreagigas)和紫贻贝(Mytilusedulis)对浒苔微观繁殖体的滤食作用,并在江苏如东紫菜养殖区进行了长牡蛎和紫贻贝离底式平挂养殖试验。室内滤除实验结果表明,牡蛎和贻贝均可有效截留浒苔微观繁殖体,平均截留速率分别为6892和1589ind/(ind·h),部分被截留的颗粒失去萌发活性,有效滤除速率为3980和574ind/(ind·h)。现场养殖实验结果表明,长牡蛎和紫贻贝可在紫菜养殖区生长存活,每天约能滤除水体中63.7万个浒苔微观繁殖体。研究证实了两种贝类对微观繁殖体的有效滤除能力及江苏浅滩进行牡蛎和贻贝养殖的可行性。养殖方式的进一步的优化改进,以及研究江苏浅滩其他滩涂贝类对浒苔的防控潜力,还需进一步深入开展。     

江苏－山东沿岸大型绿藻微观繁殖体时空分布特征研究

为研究暴发浒苔绿潮的黄海近岸水体中大型绿藻微观繁殖体时空分布和种群演替，以及绿潮对海域繁殖体群落结构的影响，本研究在江苏－山东沿岸设置4个站位，开展周年取样调查研究。通过室内培养和分子检测结合的方法，共鉴定出6种大型绿藻:缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(U. prolifera)、扁浒苔(U. compressa)、孔石莼(U. pertusa)、未命名种(Ulva sp.) 和盘苔(Blidingia sp.)。定量研究结果表明，各站位微观繁殖体丰度和种类组成具有明显时空变化特征，苏北浅滩与青岛近岸周年绿藻微观繁殖体丰度明显高于连云港燕尾港和日照岚山港站位；各站位丰度呈双峰型波动，春季到初夏达最高，秋季为次高峰，其他季节丰度较低。群落结构组成研究表明，苏北浅滩周年存在较高丰度的浒苔微观繁殖体(平均为77株/L)，其中造成黄海大规模绿潮的“漂浮生态型”浒苔占绝对优势，年均占浒苔微观繁殖体总数的75.7%；青岛近岸微观繁殖体种类组成波动显著，在夏季大规模浒苔绿潮到达时，优势种从缘管浒苔转变成浒苔，其中，“漂浮生态型”浒苔微观繁殖体数量急剧上升，并在绿潮消退时快速消失。对比研究显示，苏北浅滩海域是浒苔微观繁殖体“栖息地”，对维持浒苔种群、造成绿潮连年暴发具有重要作用；青岛近岸微观繁殖体群落受到大规模漂浮浒苔的季节性扰动，其组成结构在绿潮暴发期发生显著变化。     

改性粘土絮凝法对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)稚贝的影响

本实验以太平洋牡蛎稚贝(Crassostrea gigas,～0.2cm)为对象,研究了HDTMA有机改性粘土和PAC无机改性粘土絮凝法治理赤潮时对海洋底栖生物的影响。96h急性毒性实验中二者对牡蛎稚贝的半致死浓度(LC50)分别为4.62g/L和2.67g/L。在能够有效去除赤潮微藻的浓度条件下(0.10g/L),经慢性毒性实验发现改性粘土对牡蛎稚贝成活率无影响,牡蛎生长速度较对照组没有明显差异,滤食率比培养实验初始时升高了3～4倍,同时在牡蛎超微组织结构中未发现机械损伤。通过模拟改性粘土去除赤潮生物(Heterosigma akashiwo和Prorocentrum donghaiense)过程中对生物体的影响,发现改性粘土絮凝法通过去除赤潮藻能显著提高牡蛎的存活率,所以HDTMA有机改性粘土和PAC无机改性粘土絮凝法在赤潮生物防控中可以作为一项有效的应急措施。     

浒苔孢子在不同材料基质上的附着萌发差异性研究

本研究针对黄海绿潮早期发生过程,以浒苔生殖细胞附着生长特征为切入点,以其主要原因藻种浒苔(Ulva prolifera)为材料,对比研究了不同材料附着基质对浒苔孢子附着萌发的影响。发现孢子在2—6h内的附着率达到80%,尤其是在前2h内的附着速率最快,而且在不同材料的基质上都能完成附着萌发,但萌发数量存在显著差异性,孢子在紫菜养殖筏架相关材料(塑料、竹片、尼龙网衣、塑料网衣)上的萌发率显著高于浅滩、礁石和养殖池相关材料(细砂、海泥、石块)。浒苔孢子还可以在藻段上完成附着萌发,而橡胶和鱼粉袋相关材料对浒苔孢子的萌发存在抑制作用。对比浒苔孢子和配子的萌发特性发现两者有异同点,两者在塑料、竹片等筏架相关材料上萌发率均较高,而孢子在藻段以及橡胶浸出液和鱼粉溶液中的萌发数均显著高于配子。本研究发现紫菜养殖筏架更有利于浒苔孢子的附着萌发,这进一步说明苏北浅滩数十万亩的紫菜养殖筏架在绿潮早期形成过程中为浒苔孢子提供了重要的附着基质。本研究结果将为探讨紫菜养殖筏架在绿潮早期发生过程中的重要作用,并为养殖筏架防附着材料的选用提供参考。     

盐度与种间竞争对漂浮生态型浒苔微繁体萌发和生长的影响

黄海绿潮源自苏北浅滩,暴发后期浒苔向北漂移至山东半岛南岸,会集中释放大量微繁体。虽然构成严重的繁殖体压力,但尚未发生大面积定生。为了明确漂浮生态型浒苔北侵定居的关键限制因素,本研究于2015年7月漂浮浒苔在青岛沿海大量堆积期间,采集潮间带表层沉积物样本,分别在盐度25和32下进行培养,试验不同盐度对漂浮生态型浒苔微繁体萌发和幼苗生长的影响。进一步通过单藻种培养,分析漂浮生态型与定生浒苔群体、以及青岛定生近缘种缘管浒苔对盐度的适应性差异。结果表明,盐度对微繁体萌发与幼苗生长两个阶段均构成重要影响,但具有不同的影响方式。在萌发阶段,单藻培养条件下,盐度对浒苔各群体和缘管浒苔的萌发率均无显著影响,但在混合培养条件下,盐度则通过种间竞争对萌发率产生显著影响,青岛的高盐条件更加有利于当地种,而苏北海域的低盐条件会显著提高漂浮生态型的萌发率。在幼苗的生长阶段,盐度可直接产生影响,高盐条件显著降低浒苔所有群体幼苗的生长率,对缘管浒苔则无显著影响,表现明显的种间差异。上述结果提示,盐度与种间竞争的协同作用可能是限制漂浮生态型浒苔大规模北侵定居的重要因素,这为预测漂浮生态型的扩散范围与黄海绿潮的变异趋势提供了理论依据。     

改性粘土絮凝后残留的太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)毒素变化研究

改性粘土法是一种高效、环保的有害藻华应急处置技术,可通过絮凝作用有效去除水体中藻华生物。但利用改性粘土絮凝产毒藻后,水体中胞内外藻毒素的变化情况目前尚不清楚。文章考察了I型改性粘土(MCI)絮凝典型产毒甲藻——太平洋亚历山大藻(Alexandriumpacificum)后,水体中残留藻细胞内和胞外麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish toxins, PSTs)含量、组分的变化情况。实验结果表明, MC I对密度为6.11×10~3 cells/mL的A. pacificum 3小时去除率达62%,水体中残留藻细胞单细胞毒素含量和PSTs组分与对照组无显著差异,但水体中总PSTs含量大大降低,其中由絮凝沉降导致的胞内PSTs被去除量占水体中PSTs总减少量的90%以上。另外,针对MC I对胞外PSTs吸附效果的研究发现,低于0.5 g/L的MC I对胞外PSTs无明显吸附效果,而在利用0.2 g/L MC I絮凝去除大部分亚历山大藻后,水体中胞外PSTs含量无明显变化。由此可以推测该用量下的MC I未造成大量藻细胞破裂向水体中释放毒素。该研究结果将为改性粘土治理有毒甲藻藻华的现场应用提供科学依据。     

紫菜养殖筏架上定生浒苔对黄海绿潮的贡献

Green tides caused by the unusual accumulation of high floating Ulva prolifera have occurred regularly in the Yellow Sea since 2007. The primary source of the Yellow Sea green tides is the attached algae on the Pyropia aquaculture rafts in the Subei Shoal. Ulva prolifera and Blidingia(Italic) sp. are the main species observed on Pyropia aquaculture rafts in the Subei Shoal. We found that U. prolifera has strong buoyancy and a rapid growth rate, which may explain why it is the dominant species of green tides that occur in the China's sea area of the Yellow Sea. The growth rate of floating U. prolifera was about 20%–31% d–1, which was much higher than Blidingia(Italic) sp. There were about 1.7 × 10~4 t of attached algae on the Pyropia aquaculture rafts in May 2012. We found that 39% of attached algae could float when the tide rose in the Subei Shoal, and U. prolifera accounted for 63% of the floating algae. Our analysis estimated that about 4 000 t of attached U. prolifera floated into the surrounding waters of the Subei Shoal during the recycling period of aquaculture rafts. These results suggest that the initial floating biomass of large-scale green tides in the Yellow Sea is determined by the U. prolifera biomass attached to Pyropia aquaculture rafts, further impacting the scale of the green tide.     

绿潮生物学机制研究

绿潮发生机制极其复杂,但其核心机理是绿潮暴发时漂浮"藻席"中的浒苔快速形成巨大生物量,涉及浒苔生物学过程对环境的响应及其生理生化基础。为此,本文在已有研究报道的基础上,对浒苔生活史研究进行了充分的理论补遗;分析了漂浮"藻席"中浒苔生长与繁殖过程,认为该过程是绿潮生物量形成的关键;阐述了浒苔孢子囊形成是对富营养化背景下海水溶解无机氮(DIN)中硝态氮高占比的响应,认为一氧化氮分子可促进浒苔营养细胞向孢子囊的转化;解析了浒苔细胞对逆境因子的响应途径与机制。基于已有的研究成果,本文对浒苔引发绿潮的生物学过程进行了理论推定。人为或自然因素使固着浒苔处于漂浮状态,形成小规模"藻席";富营养化背景下海水DIN中硝态氮占比的升高赋予了浒苔巨大的繁殖潜能,漂浮过程溶解无机碳(DIC)"充裕"和"不足"两个阶段的交替以及食藻动物啃食产生的藻片段使孢子囊形成比例大幅提升;孢子原位萌发等使释放的孢子在"藻席"中获得了附着基,个体数目随之指数增长;结合漂浮浒苔的高生长速率,"藻席"规模不断扩大,短时间内形成巨大生物量。同时,本文还对今后的绿潮研究提出一些建议,认为啃食动物在浒苔生物量消长过程中发挥重要作用,在漂浮"藻席"系统中扮演着"生态引擎"的功能,同时系统阐明浒苔孢子的原位萌发等现象的生物学机理应该是未来绿潮的重要研究内容。     

苏北浅滩绿藻从定生到漂浮过程中的组成及其生长特性

本文研究了苏北浅滩紫菜养殖筏架上附生的定生绿藻及海面上的漂浮绿藻在3月底和5月初的群落组成及其演替变化。分别通过设置滩涂围隔实验和船基围隔实验,研究附着态和漂浮态绿藻和浒苔(Ulvaprolifera)的相对生长率,分析浒苔在苏北浅滩的实际生长状况以及滩涂潮水涨落对于浒苔成为优势种的影响,以期了解其暴发绿潮的原因。结果显示3月底定生绿藻群落主要以曲浒苔(U. flexuosa)和盘苔(Blidingia minima)为主要优势种,未见浒苔出现。5月初定生绿藻群落中主要以盘苔和扁浒苔(U.compressa)为优势种,其中浒苔只占15%。而在5月初海面漂浮的绿藻中,浒苔成为主要优势种,比例达到76%。在设置的船基围隔和滩涂围隔的生长实验中,均以5月初定生绿藻为初始生物量,其中附着态浒苔在转变为漂浮态浒苔过程中都获得了较高生长率,其平均相对生长率分别为53.0和64.2%/d,而漂浮态浒苔在船基围隔中获得相对生长率则较低,为19.1%/d。实验结果表明,定生绿藻中定生浒苔更快适应漂浮状态,可以通过高生长率迅速成为漂浮绿藻中的绝对优势种,为其暴发绿潮奠定生物量基础。     

苏北浅滩筏架附生绿藻群落结构变化及与环境因子的相关性探究

苏北浅滩是研究浒苔绿潮早期形成机制的重要区域,该区域紫菜养殖筏架上附生绿藻的群落结构变化对浒苔绿潮的发生具有重要影响,环境因素在其中发挥了重要作用。为了探明导致苏北浅滩绿藻群落结构变化的主要环境因素,本文通过分子生物学和种群生态学方法对筏架附生绿藻群落结构进行了研究,结果表明:(1)苏北浅滩筏架附生绿藻群落主要由浒苔(Ulva prolifera)、盘苔(Blidingia sp.)、缘管浒苔(Ulva linza)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和其他绿藻5个类群构成;(2)绿藻群落具有明显的演替现象,环境温度是导致绿藻群落结构变化的关键环境因素,适低温性的绿藻逐渐被浒苔等适应较高温度的绿藻取代;(3)浒苔的生物量从3月的1.65 g/m增加到了5月的31.78 g/m,所占比例也从低于5%达到接近40%,生物量的大量积累为绿潮早期漂浮斑块的形成提供了物质基础。本文研究结果为黄海绿潮的早期预警和防控提供了生态学依据。