劉楠 吳茜 姚抒含 張毅

摘要：角毛藻是引發(fā)赤潮的主要藻類，研究角毛藻的生長規(guī)律對于防治赤潮有很大意義。實驗室條件，不同的NaNO3和NaH2PO4.H2O濃度下，研究不同氮和磷濃度（P：5μmol/L，N：0～80μmol/L和N：40μmol/L，P：0～5μmol/L）對角毛藻（Chaetoceros）生長的影響。實驗結(jié)果表明：在高N、P（N：80μmol/L，P：5μmol/L）條件下，角毛藻的生長態(tài)勢最好，具有較高的相對生長率。添加N可以明顯促進(jìn)角毛藻的生長，比生長率有較大幅度提高。添加P對角毛藻的生長也具有一定的促進(jìn)作用，但比生長率提高幅度不大，這表明角毛藻的生長對N敏感。

關(guān)鍵詞：角毛藻;氮磷濃度;生長率

1、引言

赤潮是海洋中一些微藻、原生動物或細(xì)菌在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性增殖或聚集達(dá)到某一水平，引起水體變色或?qū)Ｑ笾衅渌锂a(chǎn)生危害的一種生態(tài)異常現(xiàn)象。赤潮的發(fā)生會造成很大危害。第一赤潮對海洋生態(tài)平衡的破壞。海洋是一種生物與環(huán)境、生物與生物之間相互依存，相互制約的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動都是處于相對穩(wěn)定，動態(tài)平衡的狀態(tài)。當(dāng)赤潮發(fā)生時由于赤潮生物的異常爆發(fā)性增殖，這種平衡遭受到嚴(yán)重干擾和破壞。在植物性赤潮發(fā)生初期，由于植物的光合作用，赤潮海域水體中葉綠素a 含量增高、pH 值增高、溶解氧增高、化學(xué)耗氧量增高。這種環(huán)境因素的改變，致使一些海洋生物不能正常生長、發(fā)育、繁殖，導(dǎo)致一些生物逃避甚至死亡，破壞了原有的生態(tài)平衡。第二赤潮對海洋漁業(yè)和水產(chǎn)資源的破壞。赤潮生物的異常爆發(fā)性增殖，導(dǎo)致了海域生態(tài)平衡被打破，海洋浮游植物、浮游動物、底棲生物、游泳生物相互間的食物鏈關(guān)系和相互依存、相互制約的關(guān)系異?；蛘咂屏?，這就大大破壞了主要經(jīng)濟(jì)漁業(yè)種類的餌料基礎(chǔ)，破壞了海洋生物食物鏈的正常循環(huán);赤潮生物的異常爆發(fā)性繁殖，可引起魚、蝦、貝等經(jīng)濟(jì)生物瓣鰓機(jī)械堵塞，造成這些生物窒息而死;赤潮后期，赤潮生物大量死亡，在細(xì)菌分解作用下，可造成區(qū)域性海洋環(huán)境嚴(yán)重缺氧或者產(chǎn)生硫化氫等有害化學(xué)物質(zhì)，使海洋生物缺氧或中毒死亡;另外，有些赤潮生物的體內(nèi)或代謝產(chǎn)物中含有生物毒素，能直接毒死魚、蝦、貝類等生物。第三赤潮對人類健康的危害。有些赤潮生物還能分泌一些可以在貝類體內(nèi)積累的毒素，統(tǒng)稱貝毒，其含量往往有可能超過食用時人體可接受的水平。這些貝類如果不慎被食用，就會引起人體中毒。

赤潮發(fā)生的生理生態(tài)機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜， 許多學(xué)者從物理學(xué)、化學(xué)、氣象學(xué)、生物學(xué)等角度對赤潮爆發(fā)的機(jī)制進(jìn)行研究[4-8]，但是對赤潮爆發(fā)的內(nèi)在規(guī)律及其受控機(jī)理的了解仍然不夠，還存在著許多的疑問，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，海洋微藻的生長與海水營養(yǎng)鹽含量有密切的關(guān)系[9]。由于人類活動所引起海水富營養(yǎng)化是赤潮發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和首要條件，尤其以氮、磷營養(yǎng)鹽為主， 它們被認(rèn)為是海洋生態(tài)系統(tǒng)中微藻生長繁殖的限制性因子[10-11]，因此研究營養(yǎng)鹽在赤潮發(fā)生和演替中的作用對闡明赤潮的成因和防治赤潮的危害具有重要的理論意義和實用價值。其中角毛藻是形成主要有害赤潮的主要赤潮藻類，能夠引發(fā)大規(guī)模的赤潮。這些大規(guī)模的赤潮對海洋生物及其海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來了危害，引發(fā)了大批研究者的關(guān)注。

通過研究營養(yǎng)鹽氮磷的濃度，及比值對角毛藻生長的影響，可以通過控制營養(yǎng)鹽的濃度，比值方面從而控制東角毛藻的生長，以便更好的控制赤潮的發(fā)生，減少赤潮給人們所帶來的損失。目前已有研究注意到氮磷比對赤潮發(fā)生的影響?？紤]到中國沿海大部分海域目前處于高氮磷比的富營養(yǎng)化狀態(tài)因此對角毛藻這種有害藻種應(yīng)給與特別關(guān)注，希望通過此類實驗為赤潮的預(yù)防和治理提供參考數(shù)據(jù)。

2、實驗材料與方法

2、實驗材料與方法

2.1 材料

實驗所用藻種來自中國科學(xué)院海洋研究所海洋生態(tài)與環(huán)境重點實驗

室。

2.2 儀器設(shè)備

LDZX-40CI 型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器

DL-1 萬用電爐，天津市泰斯特儀器有限公司

N-117M 顯微鏡

電子天平FA1004，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司

血球計數(shù)板，上海醫(yī)用光學(xué)儀器廠—分廠

2.3 試驗方法

2.3.1 實驗前準(zhǔn)備

三角瓶用濾紙包口放在LDZX-40CI 型立式自動電熱壓力蒸汽滅菌器內(nèi)121℃滅菌20min。

實驗用海水取自秦皇島附近海域，用脫脂棉過濾，并煮沸消毒，冷卻備用。

配制格魯試劑：稱取碘（I2）2.5g 和碘化鉀（KI）5 g 溶于50ml 的蒸餾水中，放置于棕色試劑瓶中保存。

配制f/2 培養(yǎng)液母液，待使用時稀釋到相應(yīng)的工作液濃度（表1）。

2.3.2? 不同氮濃度對角毛藻生長的影響

本組實驗設(shè)置4個濃度梯度，每個濃度設(shè)2個平行。固定添加磷的濃度為2.5μmol/L，添加氮的濃度為0μmol/L，20μmol/L，40μmol/L，80μmol/L。詳見表2。

2.3.3? 不同磷濃度對角毛藻生長的影響

本組實驗設(shè)置4個濃度梯度，每個濃度設(shè)2個平行。固定添加氮的濃度為80μmol/L，添加磷的濃度為0μmol/L，1.25μmol/L，2.5μmol/L，5μmol/L。詳見表3。

添加適量硅使其濃度為1.01×10-4mmol/L以滿足硅藻生長的需要。N、P、Si分別用NaNO3、NaH2PO4.H2O、Na2SiO3.9H2O配制。培養(yǎng)溫度室溫，培養(yǎng)光照為自然光照，光照周期14h：10h。

2.3.4? 測定方法

采用血球計數(shù)板測定藻細(xì)胞數(shù)量，根據(jù)公式（1）計算藻細(xì)胞的比生長速（單位：d-1）[14]

μ=ln（N2/N1）/（t2-t1） （1）

公式中N1、N2分別為t1、t2時刻細(xì)胞的數(shù)量。

3實驗結(jié)果與討論

3.1不同硝酸鹽濃度對角毛藻生長的影響

不同硝酸鹽濃度對角毛藻生長的影響如圖1.不同硝酸鹽濃度下的角毛藻均在接種的前兩天緩慢生長，第三天進(jìn)入對數(shù)生長期，直到第六天到達(dá)平臺期，然后開始衰減。由圖可知，各培養(yǎng)組藻細(xì)胞在接種后第二天即進(jìn)入指數(shù)生長階段，但未添加NO3-N的培養(yǎng)組增殖程度較小，最大藻密度停留在較低水平.對各個NO3-N濃度梯度下角毛藻的最大細(xì)胞密度平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，結(jié)果表明，添加NO3-N的培養(yǎng)組最大細(xì)胞密度與對照組（N/P=0）差異極顯著（P<0.01），說明添加硝酸鹽后促進(jìn)了角毛藻的生長.此外，通過計算比生長率發(fā)現(xiàn)，當(dāng)N/P=16時，比生長率出現(xiàn)最大值，同時，此培養(yǎng)組的藻密度也有最大值。

在幾個實驗組中，N3組中的最大比增長率最大，說明在此濃度下，角毛藻吸收的氮的情況較好，而N1組最小，在N濃度最低的情況下，藻類吸收情況相對較弱，N2，N3組中，最大比增率是適中的。平均比增長率中N2，N3組接近，且相對很大，說明在N2，N3組中的氮濃度下，角毛藻的總體的生長情況較好。

3.2不同磷酸鹽濃度對角毛藻生長的影響

不同磷酸鹽濃度下對角毛藻生長的影響.不同磷酸鹽濃度下的角毛藻在接種后經(jīng)過兩天的適應(yīng)性生長均在第二天進(jìn)入對數(shù)生長期，在第四天到達(dá)平臺期，第七天開始衰退，而且衰退程度很大。由圖可知未添加PSO4-P的培養(yǎng)組藻細(xì)胞增殖程度較小，最大藻密度停留在較低水平。對各個PSO4-P濃度梯度下角毛藻的最大細(xì)胞密度均值統(tǒng)計分析表明，未添加PSO4-P的培養(yǎng)組最大細(xì)胞密度與其他培養(yǎng)組存在極顯著性差異（P<0.01），說明添加磷酸鹽后促進(jìn)了角毛藻的生長。通過計算指數(shù)生長期的比生長率和培養(yǎng)期間的最大藻密度發(fā)現(xiàn)，隨著磷酸鹽濃度的增加，藻細(xì)胞的比生長速率和最大藻密度都不斷增大，當(dāng)N/P=8時，比生長率達(dá)到最大值。

隨磷酸鹽濃度的增加，藻細(xì)胞的比生長速率和最大藻密度都不斷增長，P1組中最大比生長率最小，而P4（P：2.5μmol/L，N：80μmol/L）時比生長率達(dá)到最大值4.75。說明角毛藻在P4的濃度下吸收磷的情況最好。從平均增長率的數(shù)值來看P3，P4組的數(shù)值較大，說明在相對較高的磷的濃度下，角毛藻的總體生長情況相對較好。

本實驗為一次性培養(yǎng)，且在較小的三角瓶中培養(yǎng)，與東海原甲藻引發(fā)赤潮的生態(tài)環(huán)境相差很大，沒有營養(yǎng)鹽的補(bǔ)給，空氣的流通也不順暢，而且每天取樣觀察也會帶來污染。實驗結(jié)果只能在一定程度上反應(yīng)氮磷濃度對東海原甲藻生長特性的影響，尚不能與自然海域的情況相比[11]。

4.結(jié)論

曾經(jīng)有學(xué)者提出，藻細(xì)胞的生長特性與環(huán)境中的營養(yǎng)鹽濃度以及N/P比值密切相關(guān)[17]。本實驗得出結(jié)論氮磷營養(yǎng)鹽的濃度越高，角毛藻的比生長率越高，生長態(tài)勢越好。而且在其生長環(huán)境中，添加氮可以促進(jìn)角毛藻的生長，添加磷也可以促進(jìn)角毛藻的生長，但是添加磷效果更加明顯。

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