二氧化碳和阳光紫外辐射对龙须菜生长和光合生理的影响

为探讨太阳紫外辐射(UVR,280~400 nm)和CO₂浓度变化对大型海藻的复合效应,选择了常见的经济海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)为实验材料,研究了UVR(阳光紫外辐射)和CO₂对其生长、光合作用、色素以及紫外吸收物质含量变化的复合作用。实验设置两个CO₂梯度(380×10^-6和800×10^-6)和三种太阳辐射处理(PAB处理——全波长辐射处理, PA辐射处理——滤掉紫外线B和P处理——滤掉全部紫外线)。结果表明,CO₂加富(800×10^-6)显著地促进了龙须菜的生长,而UVR则产生抑制作用,但两者之间复合作用不显著。UVR促进了藻体的紫外吸收物质的合成,而且在高浓度CO₂下经PAB辐射处理的含量要显著高于正常CO₂浓度水平下的,这表明高浓度CO₂促进了紫外吸收物质的合成。在光合作用受限制的低PAR条件下,紫外线A(UV-A)促进其光合作用,但高浓度CO₂却抑制了藻体的光合作用速率。在正常浓度CO₂水平下生长的藻体,UVR显著降低其光合作用能力,但是在高浓度CO₂下生长的藻体,UVR这种负面效应不显著。UVR显著降低藻红蛋白的含量,高浓度CO₂ 在P和PA辐射处理下也显著降低藻红蛋白的含量,但在PAB辐射处理下却呈现相反的结果。高浓度CO₂下生长的藻体通过增加体内紫外吸收物质的含量来维持较高浓度的藻红蛋白含量,增强了其抵御UVR的能力。     

CO2升高和阳光紫外辐射对坛紫菜生长和光合特性的耦合效应

大气CO₂持续升高,导致溶入海水中的CO₂增多,海水表层的H+浓度增加,从而引起海洋酸化。为了探讨近岸定生大型海藻对这种环境变化的响应,本文选择经济海藻坛紫菜为实验材料,研究海洋酸化与紫外辐射对藻体生长以及光合特性的影响。实验分两个CO₂处理,分别为正常空气水平(390 ppmv)和高CO₂水平(800 ppmv); 三种辐射处理,分别为全波长辐射(PAB)、滤除紫外线B(PA)和仅接受可见光处理(PAR)。研究结果表明,CO₂培养下的坛紫菜,在仅有可见光(P)或者同时有紫外线A(PA)存在的情况下,显著促进藻体的生长;但在全波长辐射处理下(PAB),这种作用不明显。高CO₂降低了藻体在P和PA处理下的光合作用速率,但对PAB处理作用不显著。高CO₂处理下的藻体,UV-B显著降低了全波长辐射下藻体紫外吸收物质的含量,但在正常CO₂水平下,紫外辐射的作用不显著。这表明高CO₂导致的生长优势被紫外辐射的负面效应所抵消,在全球变化的过程中,紫外辐射的进一步加强在海洋酸化的背景下甚至有可能降低坛紫菜的产量。     

阳光紫外辐射对羊栖菜人工幼苗生长和光合电子传递速率的影响

为探讨经济褐藻羊栖菜人工幼苗对阳光紫外辐射变化的响应,在全波段阳光辐射省(PAB,280～700nm)、去除UV-B辐射(PA,320～700nm)和光合有效辐射PAR(P,400～700nm)三种辐射处理及不同辐射水平下培养羊栖菜幼苗,并测定了其生长与光合作用的变化。结果表明,无论在紫外辐射(UVR)存在情况下(PA,PAB)还是滤除UVR(PAR)时,高辐射水平条件下(55%),羊栖菜幼苗都具有较高的生长速率,而低辐射水平下羊栖菜的生长速率较低。在不同辐射处理之间,随着辐射水平的增高,UVR的抑制效应逐渐突显。UVR降低羊栖菜幼苗的光合电子传递速率。     

二氧化碳加富与阳光紫外辐射对球形棕囊藻的耦合效应

在含有和滤除紫外(UV)辐射(UVR,280～400 nm)的阳光条件下,向静止、恒温的培养体系中分别充含390×10-6和800×10-6体积CO2的空气,以期探讨CO2浓度升高与阳光UV辐射对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)的生理生态学影响.结果显示,该藻对CO2加富和UVR...     

不同N水平下缘管浒苔对重金属铜的响应

探讨了重金属铜对两种N水平生长条件下缘管浒苔生长、光合作用、硝酸还原酶活性以及色素和蛋白含量的影响。结果表明,两种N水平下,铜离子都显著抑制藻体的生长速率,并且随着浓度的增加而增大;而N加富显著促进藻体的生长速率,但这种作用在高浓度铜(2μM)的作用下不显著。高浓度的铜和N同时存在时,藻体的光合作用速率显著下降,硝酸还原酶活性也显著降低。高浓度的铜显著降低类胡萝卜素和可溶性蛋白的含量,在N加富的情况下,这种抑制作用更为显著。     

不同N水平条件下羊栖菜对阳光辐射的响应

探讨了太阳紫外辐射对两种 N 水平条件下羊栖菜藻体光化学特性的影响及其恢复.结果显示,在高的光辐射下羊栖菜藻体的有效光化学效率和相对电子传递速率急剧下降,两种 N 水平条件下藻体的光化学活性下降趋势一致;在全波长太阳辐射条件 ( 即高的光辐射和紫外辐射同时存在 ) 下它们的下降幅度更大,而 N 加富条件下羊栖菜藻体的相对电子传递速率要高于对照 N 水平下生长的藻体,表明 N 加富的生长条件使得藻体具有更高抵御紫外辐射的能力,这可能是与 N 加富生长条件下的藻体中含有较高含量的紫外吸收物质和类胡萝卜素有关.在低光恢复过程中,全波长辐射处理藻体的有效光化学效率比可见光辐射处理藻体的恢复要慢 ( 分别为 6 h 和 3 h 可恢复到起始水平 );而相对电子传递速率的恢复能力则比有效光化学效率的恢复能力更弱,需要 24 h 或者更长的时间.     

氮素营养对龙须菜生长及色素组成的影响

在不同氮浓度及不同化合态氮条件下,探讨了龙须菜藻体的色素组成变化特性.结果为：不同化合态氮对龙须菜生长速率的影响差异不大,对藻体中藻红素含量的影响却差异显著;不同浓度氮（N）对龙须菜生长率的影响与所添加的氮浓度成正比,试验前期藻红素含量变化也是如此,但藻体中色素含量积累到一定浓度时就不再增加;另从藻红素与叶绿素a含量比值看,藻红素的增加主要是作为龙须菜体内氮贮存物质存在的.     

铜藻在紫外胁迫下的抗氧化应激响应

紫外辐射增强常导致藻类体内活性氧成分的产生,从而损伤藻类光合器官,引起藻类光抑制。马尾藻（Sargassum）金潮近些年在世界多地频繁暴发,金潮暴发时,漂浮于海面的藻体接受更多的紫外辐射,但金潮藻应对这种紫外胁迫的生理学机制尚不明确。本研究以中国金潮种——铜藻（Sargassum horneri）为研究对象,在实验室条件下,以太阳模拟器提供光源,设置P（光合有效辐射,Photosynthetically active radiation, PAR, 400～700 nm, 200 W/m²）、PA (PAR+UVA （紫外线A, Ultraviolet A）, 320～700 nm)和PAB (PAR+UVA+UVB （紫外线B, Ultraviolet B）, 280～700 nm),探讨了紫外辐射下铜藻的光合活性变化和抗氧化应激响应。结果显示,3种光辐射处理下,藻体光合活性均受到抑制,最大光化学量子产量（F_v/F_m）都随辐射时间延长而逐渐降低,降低幅度为PAB>PA>P。后继的240 min低光P（PAR...     

阳光紫外辐射对绿藻石莼光化学效率的影响

探讨太阳紫外辐射(UVR)对大型海藻的影响,选择常见的海藻石莼(Ulva lactuca)为实验材料,研究了其光化学效率与UVR的关系.实验结果表明,石莼光化学效率在较强太阳辐射下急剧下降,在下午光强变弱时开始恢复,显示了一个明显的日变化模式:早上和下午保持较高的水平,中午降为最低.其光化学效率的日变动,与可见光和UVR均有关系,在中午高太阳辐射下,UV-B对藻体光化学效率的影响较大.长期实验结果显示,UVR对石莼光化学效率的影响,在实验的第二天表现为最大,随之逐渐减弱.本实验的研究结果可为研究阳光紫外线对大型海藻生长和生理的影响提供一定参考.     

光强和盐度对龙须菜生长及光合特性的影响

持续降雨会引起光照强度和海水表层盐度的变化。近年来,受梅雨影响,福建省龙须菜（Gracilariopsis lemaneiformis）栽培产量波动明显。为揭示其原因,本实验设置3个盐度梯度（低盐: 16,中盐: 24,高盐: 32）和两个光强水平［低光: 30 μmol/(m²·s),高光: 120 μmol/(m²·s)］,共6个不同处理组合,研究其对龙须菜生长和光合特性的影响。结果发现：①盐度、光照强度和二者交互作用对龙须菜的相对生长速率和净光合速率均具有显著影响（P<0.05）,适当降低盐度、增加光照有利于提高藻体相对生长速率和净光合速率,同时盐度适当降低条件下藻体呼吸速率被显著抑制;②光照强度和盐度对龙须菜有效光合量子产率、最大相对电子传递速率、光能利用效率均具有显著影响（P<0.05）,在光照增加条件下有效光合量子产率和最大相对电子传递速率随盐度增加呈先增加后降低的趋势,光照强度和盐度的交互作用仅对光能利用效率影响不显著（P>0.05）;③盐度对龙须菜的光合色素含量具有显著影响（P<0.05）,在同一光强条件下藻体色素随着盐度增加呈先升高后降低的趋势;在盐度适当降低条件下,光照增加显著促进其叶绿素a的合成;盐度和光照强度的交互作用对龙须菜的叶绿素a和藻红蛋白含量具有显著影响（P<0.05）。进一步分析表明：光照充足条件下盐度的适当降低促进藻体光合作用的增强和光合色素合成,进而促进龙须菜的生长;当盐度过低时,龙须菜的生长、光合作用和色素合成均受到明显抑制。结果表明梅雨季节龙须菜栽培产量潜在地取决于光照强度、海水表层盐度及其耦合作用的变化。     

急性CO2酸化对菲律宾蛤仔钙壳和呼吸作用的影响

基于渤海表层典型的碳酸盐系统,通过实验室密闭培养实验,分析急性CO₂酸化条件对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum) CaCO₃形成速率(G)和CO₂呼吸速率(R_C)的影响,以探讨局部海域CO₂酸化的底层海水在潮流或者风海流等因素的驱动下,脉冲式影响贝类栖息地时养殖贝类可能的响应。结果表明,菲律宾蛤仔在急性CO₂酸化条件下发生轻微的钙壳溶解和显著的呼吸抑制。CO₂酸化和菲律宾蛤仔的呼吸作用共同驱动钙壳溶解,溶解速率随Ω_文石下降而升高,G(μmol/(FWg·h))=0.14 × Ω_文石-0.49 (n=12, r=0.95, p<0.01)。活体菲律宾蛤仔钙壳保持稳定的Ω_文石临界值为3.5,而在Ω_文石=1.0的条件下,每天溶解的钙壳相当于贝壳总重的2‰。相较于钙壳溶解,Ω_文石改变对菲律宾蛤仔呼吸作用的影响更大,R_C(μmol/(FWg·h))=0.27 × Ω_文石+0.90 (n =12, r=0.82, p<0.01)。由于呼吸代谢决定了摄食等各种耗能行为的效率,因此本研究的结果表明,尽管菲律宾蛤仔可以通过摄食等自身调节机制来抵御造成钙壳溶解的环境胁迫,然而这一机制本身就可能受到酸化环境的不良影响。     

光强和二氧化碳浓度变化对浒苔幼苗生长及生理的影响

大气CO2浓度升高引起的海洋酸化如何在光变环境下影响大型海藻固碳量的问题,关系到未来海洋初级生产力的变化趋势。为研究大型海藻对CO2浓度升高和光强变化的响应,本文选取浒苔(Ulva prolifera)幼苗为实验材料,探讨其在不同光强下[80、260μmol/(m2·s)]和两种CO2浓度(正常CO2浓度:400μL/L和高CO2浓度:1 000μL/L)下的生理变化。研究发现,在正常CO2浓度、高光条件下,浒苔幼苗的生长最快,超氧化物特化酶(SOD)活性最高,而过氧化氢酶(CAT)活性在低光、高CO2处理下有最大值。光合色素含量和光系统Ⅱ的光化学效率在不同处理间没有显著性差异,但叶绿素a与类胡萝卜素的比值在低光正常CO2处理下有最大值。同时,高光高CO2处理下,浒苔幼苗的可溶性蛋白含量最低。     

外源水杨酸对龙须菜生长及生理的影响

以龙须菜Gracilaria lemaneiformis为材料,研究了不同质量浓度水杨酸对龙须菜的生长速率、渗透调节物质、抗氧化酶、藻胆蛋白和叶绿素荧光动力学特性等的影响。结果表明,外施水杨酸可以促进龙须菜的生长,其中水杨酸质量浓度为10 μg/mL的处理组对促进龙须菜的生长效果最好,其日相对生长速率达到6.92%/d,比对照组的相对生长速率增长了26.3%。在用水杨酸处理后的第3天,水杨酸质量浓度为10 μg/mL处理组的各指标达到最大,脯氨酸增长了32.5%、SOD增长了24.3%、藻红蛋白增加了24.6%。同时水杨酸促进了Ca²⁺和K⁺离子在龙须菜藻体内的积累速率。用水杨酸处理后,叶绿素荧光参数ΦPSⅡ在处理后的第5天开始增长,比对照组增长了9.6%;F_v/F_o在第5天达到最大值,比对照组增长了5.6%。本研究表明,适当质量浓度的水杨酸有利于提高龙须菜的生长速率,其中水杨酸质量浓度为10 μg/mL的处理组对龙须菜的处理效果最好。     

海水酸化和碱化对斑点海链藻光合生理特性的影响

大气CO₂浓度升高引起的海洋酸化可能对浮游植物造成不同程度的影响。而近海浮游植物不仅面临着海水酸化问题，还会受到海水溶解性CO₂降低及pH升高(海水碱化)的影响。本实验以斑点海链藻(Thalassiosira punctigera)为研究对象，测定7个不同pCO₂水平(25 μatm、50 μatm、100 μatm、200 μatm、400 μatm、800 μatm、1 600 μatm)下的生长、光合作用和呼吸作用速率、细胞粒径、叶绿素a和生物硅含量以及叶绿素荧光等参数。结果表明，与400 μatm相比，在海水酸化(pCO₂ > 400 μatm)和海水碱化(pCO₂ < 400 μatm) 条件下，斑点海链藻的生长速率和叶绿素a含量都显著降低，但是碱化条件下降低的程度更大。此外，碱化处理的藻细胞光合作用速率、最大量子产量(Fv/Fm)和最大相对电子传递速率(rETR_max)都显著低于400 μatm培养下的细胞，而呼吸作用速率显著升高，但是生物硅含量和细胞大小无明显变化。研究表明海水碱化和海水酸化均会抑制其生理活动，而且海水碱化对其影响更显著。这表明正常pCO₂生长下的藻细胞具有最适的生理状态。本研究可为探究海水碳酸盐系统变化对海洋初级生产力的影响提供一定的数据支持。     

夏季琼州海峡表层海水二氧化碳分压时空变化

采用船载海?气CO₂连续观测系统于2011年和2014年夏季在琼州海峡开展了现场观测，分析研究了表层海水二氧化碳分压(pCO₂)时空变化及其影响因子。2011年和2014年夏季pCO₂分别为(516±29) μatm和(533±15) μatm，海?气CO₂交换通量分别为(8.4±1.7) mmol/(m2·d)和(4.5±0.4) mmol/(m2·d)，均是大气CO₂的强源，高于相邻及相似海域，主要受控于东口海域上升流和海峡中部狭管效应。2011年夏季东口上升流增大pCO₂的同时也促进了浮游植物繁殖，光合作用吸收水体CO₂，降低了pCO₂，而且受其影响，西口口门附近叶绿素a和溶解氧含量陡增，pCO₂突降。2014年夏季东口海域上升流较弱，且观测海域垂直混合作用显著，pCO₂和溶解氧分布特征与2001年夏季明显不同。海峡中部狭管效应造成水体输运速率大、混合作用强，浮游植物“来不及”生长，pCO₂较高。     

24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究

本研究采用不同浓度24-表油菜素内酯处理海洋红藻龙须菜,研究热激胁迫后龙须菜的生长速率、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、甘露醇、丙二醛、藻胆蛋白含量,以及HSP70、PE、GR基因的相对表达水平变化规律。结果显示,0.1mg/L 24-表油菜素内酯的处理组生长速率最大,显著高于其他处理组及对照组;叶绿素荧光参数Fv/Fm、qP和ΦPSⅡ均随高温逆境时间延长呈现下降趋势,荧光参数NPQ随着高温逆境时间延长呈现先上升后下降的趋势,且处理组各项荧光参数值均高于对照组;处理组的抗氧化酶(SOD和POD)的酶活显著高于对照组;甘露醇及藻胆蛋白含量均在0.1mg/L处理组最高,在第三天达到最大值,而丙二醛含量则在0.1mg/L处理组最低,在第三天达到最小值;处理组HSP70、PE、GR基因的相对表达量均高于对照组,且0.1mg/L处理组各基因表达量最高。以上结果表明24-表油菜素内酯能提高龙须菜的抗高温能力,且0.1mg/L处理组效果最好。     

南海北部春季非水华期的CO_2分压及其调控

针对南海北部和吕宋海峡附近海域的海-气CO2通量及其调控问题,研究了2009年3月底至4月中旬在这些海域通过走航观测的方法取得的海-气CO2分压和海表温度、盐度等相关数据。结果表明,在河口、沿岸流以外的南海北部开阔海域,与大气平衡的CO2分压分布在368~380μatm,南低北高,平均值为371μatm;而海表CO2分压分布在293~405μatm,南高北低。南海北部开阔海域的海表CO2分压主要受温度效应调控,也在一定程度上受水团混合、海-气交换、生物活动等非温度效应的影响。在相同水温条件下,黑潮区的海表CO2分压比南海北部的海表CO2分压低。本研究和大多数前人研究的结果都表明,南海北部海盆区域和吕宋海峡西侧海域在春季与大气CO2接近源汇平衡,而非大气CO2的显著源区。