Impact of several harmful algal bloom (HAB) causing species,on life history characteristics of rotifer <Emphasis Type="Italic">Brachionus plicatilis</Emphasis> Müller

In recent years, harmful algal blooms (HABs) have occurred frequently along the coast of China, and have been exhibiting succession from diatom- to dinoflagellate-dominated blooms. To examine the effects of different diatom and dinoflagellate HABs, the life history parameters of rotifers (Brachionus plicatilis Müller) were measured after exposure to different concentrations of HAB species. The HAB species examined included a diatom (Skeletonema costatum) and four dinoflagellates (Prorocentrum donghaiense, Alexandrium catenella, Prorocentrum lima and Karlodinium veneficum). Compared with the control treatment (CT), the diatom S. costatum showed no adverse impacts on rotifers. Exposure to dinoflagellates at densities equivalent to those measured in the field resulted in a reduction in all the life history parameters measured. This included a reduction in: lifetime egg production (CT: 20.34 eggs/ind.) reduced to 10.11, 3.22, 4.17, 7.16 eggs/ind., life span (CT: 394.53 h) reduced to 261.11, 162.90, 203.67, 196 h, net reproductive rate (CT: 19.51/ind.) reduced to 3.01, 1.26, 3.53, 5.96/ind., finite rate of increase (CT: 1.47/d) reduced to 1.16, 1.03, 1.33, 1.38/d, and intrinsic rate of population increase (CT: 0.39/d) reduced to 0.15, 0.03, 0.28, 0.32/d, for the dinoflagellates P. donghaiense, A. catenella, P. lima and K. veneficum, respectively. The results showed that the diatom S. costatum had no detrimental consequences on the reproduction and growth of B. plicatilis, however, the four dinoflagellates tested did show adverse effects. This suggests that dinoflagellate HABs may suppress microzooplankton, resulting in an increase in algal numbers.     

长江口邻近海域春季藻华与水体层化的关系

长江口邻近海域是我国近海有害藻华高发区之一。受长江冲淡水和台湾暖流影响,海域环境条件复杂,有可能影响到藻华的分布状况、动态过程和危害效应。本文利用"藻华973项目"2011年的现场实测数据,从水体层化状况与藻华的关系入手,绘制出各要素的平面及剖面分布图,对比分析了春季硅藻藻华和甲藻藻华期间的温、盐跃层及其变化情况,探讨了硅、甲藻藻华的分布状况及其与温、盐跃层之间的关系。研究发现,2011年春季藻华期间该海域存在明显的温跃层和盐跃层。硅藻藻华期的温、盐跃层主要受到长江冲淡水影响;而在甲藻藻华期,受外海水入侵影响导致的温、盐跃层现象更加显著。藻华期间,浮游植物生物量高值区均出现在跃层上方的长江冲淡水影响区,其中硅藻藻华分布区与高强度跃层区基本一致,而甲藻藻华则主要分布在层化强度相对较弱的近岸海区,其分布可能受到上升流的影响。综合上述分析结果可以看出,长江口邻近海域春季的硅藻藻华主要受到长江冲淡水影响,而甲藻藻华的分布则在一定程度上受到外海水入侵及上升流影响。这一认识为进一步分析该海域春季硅、甲藻藻华演替过程及藻华优势种的长期演变趋势提供了新的思路和依据。     

Distribution patterns of phytoplankton in the Changjiang River estuary and adjacent waters in spring 2009

The Changjiang River estuary and adjacent waters are one of the most notable regions for red tides/harmful algal blooms in China's coastal waters.In this study,phytoplankton samples were collected and analyzed during the outbreak stage of red tides in May 2009.It was found that dinoflagellates,Prorocentrum donghaiense and Karenia mikimotoi,and diatoms,Skeletonema spp.and Paralia sulcata,were the major taxa dominating the phytoplankton community.Cluster analysis,non-metric multidimensional scaling(NMDS) and analysis of similarities(ANOSIM) was conducted on a data matrix including taxa composition and cell abundance of the phytoplankton samples.The analyses categorized the samples into three groups at a similarity level of 30%.Group Ⅰ was characterized by estuarine diatoms and distributed mainly in the highly turbid estuarine region.Group Ⅱ,which was dominated by the diatom Skeletonema spp.and represented the red tide of Skeletonema spp.,was situated around Group Ⅰ in the sea area west of 122°50'E.Group Ⅲ was characterized by a high proportion of dinoflagellates and was found further offshore compared with Groups Ⅰ and Ⅱ.Group Ⅲ was further divided into two subgroups(Ⅲ-S1 and Ⅲ-S2) at a similarity level of 40%.Group Ⅲ-S1 was characterized by the presence of the benthic diatom P.sulcata,representing phytoplankton samples collected either from the bottom or from the sea area affected by upwelling.GroupⅢ-S2 was dominated by dinoflagellates and represented red tides formed by P.donghaiense and K.mikimotoi.A gradual change of red-tide causative species was observed from the estuary to the offshore sea area,from diatoms to armored dinoflagellates and then unarmored dinoflagellates.Environmental factors associated with each group,and thus affecting the distribution of phytoplankton and red tides,are discussed.     

低氧对中华哲水蚤存活和繁殖影响的实验研究

为研究低氧对海洋浮游生物关键种存活、繁殖等的影响,作者采用了实验室模拟低氧环境的方法,研究了低溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度对中华哲水蚤(Calanus sinicus)致死率、产卵和孵化的影响.研究发现,中华哲水蚤对低氧环境比较敏感,当DO质量浓度为2 mg/L左右时,中华哲水蚤会在1 h内全部死亡;当DO质量浓度为3 mg/L左右时,中华哲水蚤会在96 h内全部死亡;当DO质量浓度为4~6 mg/L 时,基本无死亡,但对中华哲水蚤的产卵有明显抑制作用,首次产卵时间推迟,产卵周期缩短.当DO质量浓度为4 mg/L时,基本不产卵,当DO质量浓度为6 mg/L时,产卵量也仅为常氧组的15%左右.当DO质量浓度为4~6 mg/L时,中华哲水蚤所产卵的孵化率为常氧组的60%左右,但差异不显著.可见,低氧对中华哲水蚤的存活和繁殖均有抑制作用,长时间低氧很可能会降低中华哲水蚤的种群数量,甚至改变海洋生态系统结构.     

浒苔微观繁殖体与亚历山大藻相互作用的研究

连年暴发的浒苔绿潮灾害对我国近海生态安全造成了严重的危害, 因此本实验选取了中国 沿海常见赤潮藻种亚历山大藻以及浒苔微观繁殖体中的配子为研究对象, 在室内控制条件下模拟了浒 苔配子在发育早期两个重要阶段(固着和萌发阶段)与四株亚历山大藻之间的相互影响效应。研究发现: 浒苔配子在固着阶段对四株亚历山大藻的生长无明显影响, 但在随后的萌发阶段却显著抑制了塔玛亚 历山大藻的生长, 第7 天的生长抑制率达到27%.而四株亚历山大藻均可强烈抑制浒苔配子的固着, 24h ID50 均小于50 cells/mL, 但对随后浒苔配子的萌发并无影响。因此在两者的相互作用关系中, 微藻 的竞争优势主要体现在浒苔配子固着阶段, 浒苔的竞争优势则体现在配子萌发阶段。进一步的研究发现, 亚历山大藻对浒苔配子固着的抑制效应是通过分泌某些物质(非PSP 毒素)产生的, 该类物质可能由蛋白 类和非蛋白类成分共同组成。而浒苔配子分泌的化感物质造成了其对塔玛亚历山大藻的抑制效应。     

绿硫细菌色素的高效液相色谱分析及其应用

绿硫细菌(green sulfur bacteria)的特征色素及其衍化产物,如细菌叶绿素d、细菌叶绿素e、绿硫菌烯(chlorobactene)和异海绵烯(isorenieratene)等可以作为标志物,指示水体真光层的无氧事件,以及水生生态系统在缺氧环境下的演变过程。但是,由于缺少色素标准品,相关研究工作受到制约。为此,本研究培养了两种典型绿硫细菌——Chlorobium phaeovibrioides(DSM269,褐色菌株)和Prosthecochloris vibrioformis(DSM260,绿色菌株),并应用高效液相色谱仪分析了两种细菌所产色素情况。结果在两株细菌中检测到了细菌叶绿素d(DSM260)、细菌叶绿素e(DSM269)和异海绵烯(DSM269),并获得各类色素的特征吸收光谱和保留时间。依据上述方法,对底层水体缺氧问题突出的长江口南部邻近海域表层沉积物样品进行了初步分析,但未检测到绿硫细菌色素。考虑到长江口邻近海域底层水体缺氧问题正在不断加剧,有必要将绿硫细菌色素作为一类重要的指标作进一步研究。     

六株球形棕囊藻的色素组成特征研究

球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)是我国南方沿海近年来主要的赤潮原因种之一,由球形棕囊藻形成的赤潮对海水养殖业发展和海域生态环境构成了严重威胁。棕囊藻通常以囊状群体形式形成赤潮,很难获取其丰度数据,以往研究中多以19′-己酰氧基岩藻黄素(Hex-fuco)或19′-丁酰氧基岩藻黄素(But-fuco)作为其特征色素,利用化学分类软件CHEMTAX计算其生物量。为了解我国近海球形棕囊藻的色素组成特征,本文采用高效液相色谱方法,分析了6株球形棕囊藻的色素组成与含量状况,其中5株分离自我国近海。结果表明, 6株球形棕囊藻均以岩藻黄素和叶绿素a为主要色素,但其特征色素Hex-fuco却存在显著的株系间差异,即便是分离自相同海域的不同球形棕囊藻藻株也存在差别。对比棕囊藻游离细胞和囊状群体的色素组成,可以看出两者在色素组成上基本一致,但囊状群体中捕光色素(Light-harvesting pigment)含量低于游离细胞,而光保护色素(Photoprotective pigment)则高于游离细胞,可能与不同存在形态的棕囊藻对光照的适应特征差异有关。以上研究表明,在以CHEMTAX方法计算球形棕囊藻生物量时,需要充分调查海域棕囊藻的特征色素组成情况,获取其特征色素信息,构建合理色素比例初始矩阵,为球形棕囊藻赤潮监测奠定基础。     

黄海海域大规模绿潮成因与应对策略——“鳌山计划”研究进展

在青岛海洋科学与技术国家实验室"鳌山计划"支持下,本项目围绕黄海大规模浒苔绿潮的防控减灾,联合山东和江苏两地多个单位协作攻关,于2016年到2018年展开了多学科交叉研究,通过对绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)的附着、入海等行为的加密观测,在大规模浒苔绿潮成因机制和防控策略方面取得了重要进展,确认了苏北浅滩源地,确认本海区大量紫菜(Pyropiayezoensis)栽培筏架提供的大面积合适附着基、典型的富营养化环境特点以及北向风生流是黄海大规模浒苔绿潮形成的重要条件。本项目解决了以下几方面的问题:1.锁定关键时段和海域并开展打捞船与无人机配合打捞;2.发现苏北浅滩存在独特浒苔种源;3.定量化研究了紫菜筏架拆除时人为去除筏架及绠绳上的附生绿藻量,明确这一过程大大促进了浒苔大量集中入海,成为浒苔绿潮形成的重要环节;4.定量化研究了浒苔在向北漂移,生物量和分布不断增加的过程;5.依据对浒苔緑潮的源头及其早期发生、发展几个关键过程的科学认识,提出了设置三道防线进行浒苔绿潮防控的策略以及在苏北浅滩开展浒苔绿潮初始生物量源头控制的具体建议。6.评价了浒苔绿潮对生态环境和养殖业危害的同时,关注了高生物量输入对受灾地可能带来生物北侵的生态风险。7.为保障2018年青岛上合峰会,项目组先期提交了绿潮防控建议,部署和开展的各项研究和现场调查结果为绿潮的预测防控提供了有力支撑。同时本项目还针对浒苔绿潮灾害的年际变化、马尾藻(Sargassumsp.)金潮灾害加剧、南黄海"三潮齐发"的复杂态势等新问题展开了观测与研究,为进一步制订更科学高效的防灾减灾方案,阐明全球变化和人类活动影响下的我国近海藻华灾害的演变奠定了基础。     

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。     

在流水系统中浒苔对营养盐吸收和转化的模拟实验

在实验室内选用不进行营养盐加富的流水系统模拟研究了浒苔（Ulva prolifera）对海水营养盐的吸收,测定了浒苔体内不同形态的碳、氮、磷的含量变化,探讨了浒苔对海水中碳、氮、磷3种生源要素的转化作用。结果显示,流动海水的实验体系是一个能给藻体创造稳定环境的模拟装置,可以不断地给藻体更新海水和补充营养盐。浒苔对海水中溶解无机氮（DIN）、溶解有机氮（DON）、溶解无机磷（DIP）和溶解有机磷（DOP）都有吸收作用,其平均吸收速率分别为10.87 μmol·g^-1·d^-1、2.41 μmol·g^-1·d^-1、0.183 μmol·g^-1·d^-1和0.023 μmol·g^-1·d^-1。光照时段的DTN和DTP的平均吸收速率与无光照时段的平均吸收速率没有显著差异（P>0.05）。浒苔对海水中无机形态的营养盐的吸收量高于对该元素的有机形态的吸收量;而浒苔的体内有机形态的成分均远高于无机形态的成分。浒苔对无机形态的氮、磷和碳转化为自身有机形态的转化效率分别为：97.33%,99.99%和96.84%。以上结果表明,浒苔能快速吸收无机形态的生源要素并转化为有机形态,能够加快生源物质进入生态系统的物质循环。