陳夢齊,劉紫丹,戴文芳,葉仙森, 梁新友,熊金波,3,*

1 寧波大學(xué)海洋學(xué)院,寧波 315211 2 寧波海洋環(huán)境監(jiān)測中心站,寧波 315040 3 浙江海洋高效健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心,寧波 315211

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象山港電廠溫排水增溫對浮游細(xì)菌群落空間分布的影響

陳夢齊1,劉紫丹1,戴文芳1,葉仙森2, 梁新友2,熊金波1,3,*

1 寧波大學(xué)海洋學(xué)院,寧波 315211 2 寧波海洋環(huán)境監(jiān)測中心站,寧波 315040 3 浙江海洋高效健康養(yǎng)殖協(xié)同創(chuàng)新中心,寧波 315211

沿海電廠產(chǎn)生的溫排水已造成了較嚴(yán)重的環(huán)境問題,如生物病害和赤潮暴發(fā)頻率增加?，F(xiàn)有研究多關(guān)注溫排水增溫對浮游動、植物多樣性的影響,而缺乏在物質(zhì)能量循環(huán)過程起核心紐帶作用的微生物對增溫的響應(yīng)和反饋?？紤]到生態(tài)系統(tǒng)對增溫的反饋取決于浮游植物的初級生產(chǎn)力和微生物異養(yǎng)呼吸之間的平衡,利用Illumina測序技術(shù)結(jié)合水體理化性質(zhì)研究了象山港電廠溫排水增溫梯度下浮游細(xì)菌的空間分布特征。溫排水預(yù)期的海水增溫顯著地增加了水體中硝氮(P=0.041,單因素方差分析)、化學(xué)需氧量(P< 0.001)、油污(P=0.004)和余氯(P=0.003)的濃度；但降低了溶解氧(P=0.034)和葉綠素a(P=0.045)的含量。此外,相似性分析發(fā)現(xiàn)溫排水增溫顯著地(r=0.338；P=0.042)改變了浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),空間分布遵循空間距離-群落相似性衰減(r=-0.582；P=0.026)模型,周轉(zhuǎn)速率為0.0013。細(xì)菌多樣性主要受水體溶解氧、化學(xué)需要量和葉綠素a的影響,分別控制了34.6%、20.1%和10.0%的多樣性變異。冗余分析(RDA)群落變異主要受環(huán)境因子(包括溫度、油污、溶解氧和葉綠素a)的影響,一共解釋了55.6%的群落變異；增溫僅解釋了4.8%的群落變異。因此,浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)主要受環(huán)境因子的影響,這種各因子對群落變異相對貢獻(xiàn)比例的特征與增溫主要通過改變水質(zhì)和浮游植物特征,以間接作用影響細(xì)菌群落組成的觀念一致。此外,細(xì)菌多樣性和群落組成受不同環(huán)境因子的驅(qū)動。相比而言,空間距離只控制了較小比例的群落變異(7.1%)。此外,篩選到11個細(xì)菌科,這些科的相對豐度與增溫幅度顯著相關(guān),變化特征與各科已知的生態(tài)功能相吻合, 如海洋螺菌科(Oceanospirillaceae)中有些菌株能夠降解石油污染物,其相對豐度在高油污濃度站點(diǎn)增加(油污濃度與增溫幅度正相關(guān),r=0.558；P=0.030)；嗜溫的弧菌科相對豐度與增溫幅度正相關(guān)。綜上,研究結(jié)果初步明確了浮游細(xì)菌群落對電廠溫排水增溫的響應(yīng)特征,并篩選到敏感的細(xì)菌科來指示和預(yù)測增溫對生態(tài)功能的潛在影響。

溫排水；浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)；空間分布；指示細(xì)菌科

為滿足工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對電力日益增長的需求,近20年來我國東部沿海地區(qū)興建了大量電廠。這些電廠排放的冷卻水把巨大的熱能傳遞到附近海域,致使水溫高于周圍水域2—8℃[1- 3]。海水溫度升高引起的生物病害和赤潮暴發(fā)的案例在世界各地均有報道[4-6]。我國現(xiàn)行的《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097—1997) 已將海水升溫超過當(dāng)時當(dāng)?shù)販囟鹊姆茸鳛樗|(zhì)評價指標(biāo)；并通過監(jiān)測浮游動、植物的多樣性和組成來評價增溫的影響,而缺乏浮游微生物如何響應(yīng)海水增溫的研究。

近年來,由于國家對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重視,濱海電廠溫排水對周圍海域生態(tài)系統(tǒng)的影響受到人們的日益關(guān)注[2-3]。大量研究結(jié)果表明電廠溫排水增溫已經(jīng)對浮游植物和動物產(chǎn)生了一些負(fù)面影響[7],如：赤潮暴發(fā)時間提前、頻率增加[8]；浮游植物群落改變[2,9]；浮游動物優(yōu)勢種變化、多樣性降低[10-11]及周轉(zhuǎn)速率加快[1]。盡管浮游微生物在微食物網(wǎng)平衡中發(fā)揮著核心作用,但是卻缺少在物質(zhì)能量循環(huán)過程中起紐帶作用的微生物對溫排水增溫響應(yīng)的研究[12-13]。在全球氣候變暖背景下,實(shí)測和模型預(yù)測數(shù)據(jù)均認(rèn)為海水會加速增溫,到本世紀(jì)末海水增溫幅度為1.1—6.4 ℃[14],具體的增溫幅度取決于微食物網(wǎng)中浮游植物的初級生產(chǎn)力和異養(yǎng)微生物降解間的平衡[6,15]。此外,浮游細(xì)菌對增溫能夠做出快速和靈敏的響應(yīng),這種響應(yīng)遵循增溫幅度-效應(yīng)關(guān)系[16-17]。持續(xù)的環(huán)境選擇壓力能夠降低微生物的隨機(jī)增殖,選擇適應(yīng)環(huán)境的種群[18-19]?？梢?通過研究細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對溫排水的響應(yīng),建立特定種群和增溫幅度間的相互關(guān)系,實(shí)現(xiàn)利用敏感的細(xì)菌種群來評價溫排水的微生態(tài)效應(yīng)在理論上是可行的。然而,類似的研究在近海生態(tài)系統(tǒng)中還較缺乏。

目前,國內(nèi)外學(xué)者針對海水增溫對浮游生物的影響開展了一些研究,為評價增溫的微生態(tài)效應(yīng)提供了基礎(chǔ)。但主要利用浮游動、植物多樣性和組成作為指標(biāo)來評價海水增溫的微生態(tài)效應(yīng)[1- 2,9-10]。有研究表明異養(yǎng)微生物的代謝相比于浮游植物的初級生產(chǎn)力對增溫更加敏感[20]?？梢?研究浮游微生物對增溫的響應(yīng)是對以浮游植物凈生產(chǎn)量表征增溫生態(tài)效應(yīng)的重要補(bǔ)充,同時也能更準(zhǔn)確和靈敏地反映海水增溫對生態(tài)系統(tǒng)的影響。因此,本研究在象山港烏沙山電廠溫排水的強(qiáng)增溫海域進(jìn)行浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性研究,目標(biāo)是揭示該海域:(1)浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性對溫排水的響應(yīng)規(guī)律及空間變化特征;(2)影響群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子及它們對群落變異的相對貢獻(xiàn);(3)篩選與增溫幅度相關(guān)的指示細(xì)菌科。研究結(jié)果有助于了解電廠溫排水對浮游細(xì)菌群落的影響,并篩選到潛在的指示細(xì)菌種群來評價海水增溫的微生態(tài)效應(yīng)；為海洋行政主管部門決策管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與采樣

烏沙山大唐火力發(fā)電廠位于象山港主港(西側(cè)至對山)深槽的西部。2006年底,浙江大唐烏沙山發(fā)電廠的4臺4 × 600 MW超臨界燃煤機(jī)組開始運(yùn)行。2014年12月12日,隨國家海洋局寧波市海洋環(huán)境監(jiān)測中心站的走航船采集了表層海水樣品(圖1)。采樣站點(diǎn)為中心站環(huán)評常年監(jiān)測站點(diǎn),地理坐標(biāo)范圍為29°32′00″—29°32′30″N,121°37′30″—121°41′15″E。在溫排水口水流梯度3個(排水口2、排水口4、排水口6)、左側(cè)4個(左側(cè)1、左側(cè)4、新增1、新增3)、右側(cè)3個(右側(cè)1、右側(cè)3、右側(cè)5)(五角星標(biāo)記站點(diǎn))和橫山碼頭外側(cè)W8為對照點(diǎn)(圖1)。為了統(tǒng)計分析,在W8站點(diǎn)10 m2范圍內(nèi)采樣了3次水樣作為重復(fù),共計14個水樣。

圖1 采樣站點(diǎn)示意圖Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 水體理化性質(zhì)測定

1.3 微生物的DNA抽提和16S rDNA基因Illumina高通量測序

水樣經(jīng)100 μm孔徑的尼龍網(wǎng)預(yù)過濾,然后用0.22 μm聚碳酸酯膜(Millipore,Boston,MA,USA)過濾收集微生物。濾膜用無菌剪刀剪碎后用Power Soil? DNA Isolation Kit試劑盒(MO Laboratories, Carlsbad, CA, USA)提取總DNA。NanoDrop ND- 1000 分光光度計(NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA)測定DNA的濃度,-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

每個樣品取100 ng的DNA作為模板,用引物515F(5′-GTGCCAGCMGCC- GCGG- 3′)和907R(5′-GTGCCAGCMGCCGCGG- 3′)擴(kuò)增16S rDNA基因的V4-V5可變區(qū)[22]。引物的5′端帶有用于Illumina測序的接頭和區(qū)分樣品來源的6堿基Barcode序列。每個樣品平行擴(kuò)增3重復(fù)以減少擴(kuò)增造成的偏差,PCR反應(yīng)條件如下：30 個循環(huán),94 ℃ 變性 30 s, 55 ℃ 退火30 s, 72 ℃ 延伸 30 s,最后72 ℃ 延伸 10 min[23]。PCR產(chǎn)物經(jīng)凝膠電泳檢測擴(kuò)增出預(yù)期大小的片段且沒有非特異性條帶后,用PCR片段純化試劑盒純化。NanoDrop測定濃度后,每個樣品取等量的PCR產(chǎn)物混合,在Miseq平臺雙末端測序(Illumina, San Diego, USA)。

1.4 Illumina數(shù)據(jù)處理

下機(jī)后的數(shù)據(jù)用FLASH軟件拼接二端序列[24],然后用Qiime流程分析,包括質(zhì)控和去嵌合體[25]。簡言之,剪接掉3個以上的連續(xù)且質(zhì)控分小于20的堿基,保留> 300個堿基的長序列,然后用UCHIME去掉嵌合體[26]。用UCLUST將序列在97%的相似性水平聚類為OTUs(分類操作單元,對應(yīng)于細(xì)菌種水平)；挑選在每個OTU里豐度和覆蓋度最高的序列為代表序列,用PyNAST在Greengenes數(shù)據(jù)庫中比對,獲得OTUs的物種分類信息[27-28]。去掉古菌、葉綠體和不屬于細(xì)菌的序列。為了消除樣品間由于測序深度造成的偏差,通過隨機(jī)取樣,每個樣品24000條(最低測序深度)序列用于后續(xù)分析。

1.5 統(tǒng)計分析

本研究主要關(guān)注溫排水增溫對水環(huán)境的影響及浮游細(xì)菌的響應(yīng)。因此,本研究根據(jù)與對照站點(diǎn)相比的增溫差值分為4組：對照、增溫0—1 ℃ (ΔT 0—1)、1—2 ℃(ΔT 1—2)和2—3 ℃(ΔT 2—3)。單因素方差分析比較不同增溫幅度下水體理化性質(zhì)的差異。不同多樣性指標(biāo)均一化處理后,多元回歸樹(Multivariate regression tree,MRT)分析影響細(xì)菌多樣性的環(huán)境驅(qū)動因子[29]?；诩訖?quán)的UniFrac距離主坐標(biāo)分析(Principal coordinates analysis,PCoA)不同增溫幅度對浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[30],并用相似性(Analysis of similarity, ANOSIM)檢測差異的顯著性[31]。皮爾森相關(guān)性分析篩選與增溫幅度顯著相關(guān)的細(xì)菌指示科?？臻g距離-群落相似性衰減模型分析浮游細(xì)菌群落的空間分布特征[32]。利用蒙特卡洛檢測篩選與細(xì)菌群落變異顯著相關(guān)的環(huán)境因子,偏冗余分析(partial redundancy analysis,pRDA)結(jié)合變異分配分析(Variance partitioning analysis,VPA)不同環(huán)境因子對群落變異的相對貢獻(xiàn)[33]。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫排水增溫對水體理化性質(zhì)的影響

電廠溫排水顯著地(P< 0.001)增加了鄰近水域的溫度(表1),增溫幅度與距離排水口的距離正相關(guān)。此外,溫排水增溫顯著地增加了水體中硝氮和化學(xué)需氧量的濃度,以及油污和余氯的含量；降低了水體中的溶解氧和葉綠素a的濃度；對其它測定的環(huán)境因子沒有顯著影響(表1)。

2.2 溫排水增溫對浮游細(xì)菌群落多樣性和組成的影響

利用多元回歸分析,發(fā)現(xiàn)溶解氧是影響細(xì)菌多樣性的主要因素,解釋了34.6%的多樣性變異,其次為化學(xué)需氧量和葉綠素a,分別控制了20.1%和10.0%的變異(圖2)。此外,主坐標(biāo)分析分析發(fā)現(xiàn)除ΔT 0—1組外,浮游細(xì)菌群落在增溫梯度下發(fā)生了明顯變化。第一和第二軸共同解釋了64.7%的群落變異(圖3),組間差異達(dá)到顯著(rANOSIM=0.338,P=0.042)。

表1 環(huán)境因子在不同增溫幅度下的均值比較

DO：溶解氧 Dissolved oxygen；COD：化學(xué)需氧量 Chemical oxygen demand;P<0.05,差異顯著，單因素方差分析

圖2 多元回歸樹分析影響細(xì)菌多樣性的環(huán)境因子Fig.2 Multivariate regression tree analysis to identify the factors in shaping the bacterial diversityDO: 溶解氧 Dissolved oxygen; COD: 化學(xué)需氧量 Chemical oxygen demand

2.3 浮游細(xì)菌群落的空間分布特征

由于水流、潮汐等因素可能會影響浮游微生物的空間分布特征,導(dǎo)致自由態(tài)微生物的隨機(jī)擴(kuò)散而呈現(xiàn)無規(guī)則的分布[34]。因此,利用空間距離-群落相似性模型分析浮游細(xì)菌的空間分布是否是無規(guī)則的,發(fā)現(xiàn)隨著站點(diǎn)間空間距離的增加,浮游細(xì)菌群落的相似性遞減(r=-0.582,P=0.026),其周轉(zhuǎn)速率為0.0013(圖4)。

2.4 建立浮游細(xì)菌群落與環(huán)境因子、空間距離間的相互關(guān)系

為了評估空間距離(作為擴(kuò)散限制的指標(biāo))和水體理化性質(zhì)對浮游細(xì)菌群落變異的相對貢獻(xiàn),篩選與群落變異顯著相關(guān),且膨脹因子小于20的環(huán)境因子。共4個環(huán)境因子,包括溫度(P=0.013)、油污濃度(P=0.004)、溶解氧(P=0.020)和葉綠素a(P=0.007)與群落變異顯著相關(guān)。這些因子共控制了62.6%的群落變異,剩余37.4%的群落變異未被解釋(圖5)。其中,空間距離解釋了7.1%,環(huán)境因子共解釋了55.6%,二者的交互作用解釋了6.8%的群落變異。溫度作為單一因子只控制了4.8%,較低的細(xì)菌群落變異(圖5)。

圖3 主坐標(biāo)分析浮游細(xì)菌群落在不同增溫幅度下的差異 Fig.3 Principal coordinates analysis (PCoA) of the bacterioplankton community using UniFrac distance. Symbols are coded by temperature range

圖4 細(xì)菌群落相似性與空間距離的擬合相關(guān)性 Fig.4 Correlation between bacterial community similarities (Weighted UniFrac distance) and geographic distances

圖5 變異分配分析各環(huán)境因子對群落變異的相對貢獻(xiàn) Fig.5 Variation partitioning analysis the relative contributions of geographic distance and water variables on the variation of bacterioplankton community structures

2.5 敏感的細(xì)菌科相對豐度與增溫幅度相關(guān)

以前的研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌科的分類水平具有最高的生態(tài)功能內(nèi)聚性[35]。因此,在科水平篩選與海水溫度顯著相關(guān),且相對豐度較高(在所有樣品中的平均值>0.2%)的細(xì)菌科?；谏鲜鲈瓌t共篩選到11個細(xì)菌科,其中3個科的相對豐度與增溫幅度負(fù)相關(guān),即隨著溫度的增高相對豐度降低；其余8個細(xì)菌科與增溫幅度正相關(guān)(圖6)。盡管這11個細(xì)菌科在對照樣品中差別較大,但在海水增溫梯度影響下,其相對豐度線性變化(圖6),因此可以作為指示溫排水增溫幅度的敏感細(xì)菌指示科。

圖6 與增溫幅度顯著相關(guān)的11個細(xì)菌指示科Fig.6 Identification of the 11 bacterial families serving as bio-indicators along the temperature gradient 圓圈直徑大小與相對豐度成比例,右側(cè)r和P值為不同站點(diǎn)溫度與該科相對豐度的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

隨著國家從戰(zhàn)略層面對海洋環(huán)境的重視,亟需評估大量電廠的興建對環(huán)境的影響。本研究通過研究溫排水增溫梯度下的浮游細(xì)菌,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群落不是隨機(jī)分布的,增溫梯度顯著地改變了細(xì)菌的群落組成,并明確了導(dǎo)致群落變異的環(huán)境因子。重要的是篩選到了能夠指示增溫幅度的敏感細(xì)菌種群,能夠?yàn)樵u價溫排水對生態(tài)系統(tǒng)的影響提供了新的檢測指標(biāo)。

3.1 增溫改變了浮游細(xì)菌群落組成

電廠溫排水顯著地增加了鄰近海水的溫度,進(jìn)而影響水體理化性質(zhì),如化學(xué)需氧量、溶解氧等。研究發(fā)現(xiàn)溶解氧、化學(xué)需氧量和葉綠素a是影響細(xì)菌多樣性的主要因素。溶解氧在促進(jìn)微生物多樣性的結(jié)果在其它研究中也有報道[36], 可能是溶解氧促進(jìn)了好養(yǎng)細(xì)菌的增殖。葉綠素a和化學(xué)需氧量分別作為表征浮游植物生物量和水體有機(jī)質(zhì)的綜合指標(biāo),能夠?yàn)榧?xì)菌提供代謝底物,降低細(xì)菌的種群間競爭而提高細(xì)菌群落的多樣性[37]。增溫不是影響細(xì)菌多樣性的主要因子,但在不同增溫范圍內(nèi)細(xì)菌群落組成差異顯著,表明細(xì)菌的群落組成比多樣性對增溫更敏感。類似的,海水增溫能夠引起浮游動、植物群落的改變,導(dǎo)致群落在時間尺度上的周轉(zhuǎn)速率加快而降低生態(tài)系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性[2,10]。近年來,有證據(jù)表明微生物群落結(jié)構(gòu)決定著生態(tài)功能對環(huán)境變化的響應(yīng),如群落組成變化和功能變化顯著相關(guān)[38]；群落的變化伴隨著代謝功能的改變[39]；浮游微生物功能變化的程度與增溫幅度正相關(guān)[16-17]。可見,浮游細(xì)菌的群落組成和功能均能夠?qū)υ鰷禺a(chǎn)生靈敏的響應(yīng)。因此,今后的研究需要關(guān)注電廠溫排水增溫導(dǎo)致的浮游細(xì)菌群落變化對生態(tài)功能產(chǎn)生的潛在影響。

3.2 驅(qū)動浮游群落變異的環(huán)境因子

浮游細(xì)菌在海洋環(huán)境的物質(zhì)能量循環(huán)過程中發(fā)揮著核心的生態(tài)功能[12],因此明確細(xì)菌群落的空間分布特征和及其環(huán)境驅(qū)動因子,對于明確生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能至關(guān)重要。從經(jīng)驗(yàn)上判斷,可能會認(rèn)為水流和潮汐的作用會掩蓋海水增溫對浮游細(xì)菌的影響。然而,在電廠溫排水造成的增溫梯度下隨著空間距離的增加群落相似性衰減,表明在水流和潮汐的干擾下仍能夠檢測到海水增溫對細(xì)菌群落的影響,浮游細(xì)菌的空間分布不是隨機(jī)的。因此,進(jìn)一步利用變異分配分析來篩選驅(qū)動群落變異的環(huán)境因子,其中油污濃度控制了最高比例(9.1%)的群落變異,說明發(fā)電機(jī)的少量油泄漏會對浮游細(xì)菌結(jié)構(gòu)造成重要影響。在自然環(huán)境中,能夠降解石油的微生物豐度在海洋環(huán)境中較低,但在泄漏污染條件下能夠促進(jìn)這類微生物的生長,從而改變細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)[40]。溶解氧和葉綠素a影響浮游細(xì)菌群落在以前的研究中也有報道,認(rèn)為這些因子能夠分別促進(jìn)好氧和好營養(yǎng)型細(xì)菌類群的生長[37,41]。這些結(jié)果支持以前研究的推測,在海水增溫條件下浮游生物的組成將向異氧型的生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,可能會進(jìn)一步加速氣候變暖的趨勢[6,16-17]。相比而言,溫排水增溫對浮游細(xì)菌群落的直接影響較低,僅解釋了4.8%的群落變異,因此增溫主要通過改變水體的理化性質(zhì),如溶解氧和浮游植物的初級生產(chǎn)力(葉綠素a濃度表征,表1)等,間接影響浮游細(xì)菌的群落組成。類似的,土壤增溫也主要是通過增溫的間接效應(yīng)影響細(xì)菌群落的組成和功能結(jié)構(gòu)[42-43]。此外,隨著空間距離的增加群落相似性衰減,站點(diǎn)間的空間距離解釋了7.1%的群落變異,可能是由于浮游細(xì)菌的擴(kuò)散速率低于環(huán)境因子對定殖的選擇壓力,即通過物種選擇(Species sorting)篩選適應(yīng)環(huán)境的細(xì)菌種群,造成非隨機(jī)的空間分布,表現(xiàn)為環(huán)境因子的組合解釋了更高比例(55.6%)的浮游細(xì)菌群落變異(圖5)。因此,即使在高流動性的近海水域,也能夠檢測到溫排水增溫引起的浮游細(xì)菌群落變化,為今后利用浮游細(xì)菌群落的變化來評價電廠對環(huán)境的影響提供了依據(jù)。

3.3 利用細(xì)菌科指示增溫幅度

研究浮游細(xì)菌對溫排水增溫的響應(yīng)特征,最終期望能夠利用敏感的細(xì)菌種群來指示和評價電廠溫排水對海洋環(huán)境的影響。本研究篩選到11個潛在的細(xì)菌指示科,其相對豐度與增溫幅度顯著相關(guān)。重要的是這些細(xì)菌科相對豐度的變化特征與各科已知的生態(tài)功能相吻合。例如, 海洋螺菌科(Oceanospirillaceae)在海洋環(huán)境中廣泛存在,具有較高的豐度,來源于該科的有些菌株能夠降解復(fù)雜的石油污染物[44],其豐度的增加可能是由于油污選擇性地促進(jìn)了這些細(xì)菌種的生長(油污濃度與增溫幅度正相關(guān),r=0.558,P=0.030, 皮爾森相關(guān)性)。來源于腐螺旋菌科(Saprospiraceae)的細(xì)菌具有降解和利用復(fù)雜碳源的能力[45],該科相對豐度在增溫條件的增加可能會為其它異養(yǎng)微生物提供可利用性碳源,進(jìn)一步促進(jìn)異養(yǎng)微生物的呼吸作用。由于海洋生態(tài)系統(tǒng)對氣候變暖的反饋取決于微食物網(wǎng)中浮游植物的初級生產(chǎn)力和異養(yǎng)微生物降解間的平衡[15],這些異養(yǎng)細(xì)菌豐度的增加可能會加速氣候變暖的趨勢(正反饋?zhàn)饔?。此外,長期的站位監(jiān)測發(fā)現(xiàn)氣候變暖引起的海水增溫促進(jìn)了弧菌的增殖[5]；與本研究的結(jié)果一致,弧菌科的相對豐度在增溫梯度下遞增?；【?Vibrionaceae)和交替假單胞菌科(Pseduoalteromonadaceae)是常見的漁業(yè)條件致病菌,其致病能力與溫度正相關(guān)[4]。這些致病菌豐度的增加可能會對港內(nèi)的漁業(yè)養(yǎng)殖造成潛在的負(fù)面影響。此外,未被鑒定的α-和β-變形菌的相對豐度隨增溫幅度遞減；由于缺乏這些種群相關(guān)的物種信息,目前不能推測這些未被鑒定細(xì)菌豐度降低可能對生態(tài)功能的影響?？紤]到這些潛在指示細(xì)菌科相對豐度與增溫幅度的顯著相關(guān)性,今后可能通過設(shè)計科特異性引物, 以定量PCR檢測指示細(xì)菌科的相對豐度,評價增溫對浮游細(xì)菌的影響。

綜述所述,電廠溫排水顯著地增加了鄰近水域的溫度,增溫主要通過改變水體理化性質(zhì)的間接作用影響浮游細(xì)菌群落組成,環(huán)境選擇是造成群落變異的主要因素。浮游細(xì)菌群落的空間分布遵循空間群落-群落相似性衰減模型。此外,本研究篩選到敏感的細(xì)菌指示科,其豐度的變化與增溫幅度顯著相關(guān),可以評價增溫對浮游細(xì)菌的影響并預(yù)測對生態(tài)功能潛在的影響。

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Effects of thermal discharge on the spatial distribution of bacterioplankton community near a power plant in Xiangshan Bay

CHEN Mengqi1, LIU Zidan1, DAI Wenfang1, YE Xiansen2, LIANG Xinyou2, XIONG Jinbo1,3,*

1SchoolofMarineSciences,NingboUniversity,Ningbo315211,China2ChinaMarineEnvironmentalMonitoringCenterofNingbo,StateOceanicAdministration,Ningbo315040,China3CollaborativeInnovationCenterforZhejiangMarineHigh-efficiencyandHealthyAquaculture,Ningbo315211,China

thermal discharge; bacterioplankton community structure; spatial distribution; bacterial bio-indicator family

浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(LY15D060002)；寧波市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015A610246)；浙江省重中之重學(xué)科開放基金項(xiàng)目(XKZSC1421)

2015- 04- 01;

日期:2016- 04- 11

10.5846/stxb201504010652

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xiongjinbo@nbu.edu.cn

陳夢齊,劉紫丹,戴文芳,葉仙森, 梁新友,熊金波.象山港電廠溫排水增溫對浮游細(xì)菌群落空間分布的影響.生態(tài)學(xué)報,2016,36(20):6574- 6582.

Chen M Q, Liu Z D, Dai W F, Ye X S, Liang X Y, Xiong J B.Effects of thermal discharge on the spatial distribution of bacterioplankton community near a power plant in Xiangshan Bay.Acta Ecologica Sinica,2016,36(20):6574- 6582.