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        養(yǎng)殖池塘硅藻一新記錄種—小塘生藻(Eolimna subminuscula)的形態(tài)和生境特征

        2023-05-01 13:46:58代杜娟張曼范良義杜海娜董靜高云霓李學軍
        水產(chǎn)學雜志 2023年2期
        關(guān)鍵詞:硅藻門硅藻浮游

        代杜娟,張曼,范良義,杜海娜,董靜,高云霓,李學軍

        (河南師范大學水產(chǎn)學院,河南 新鄉(xiāng) 453007)

        《中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒2020》數(shù)據(jù)顯示,2019 年我國淡水養(yǎng)殖中池塘養(yǎng)殖所占比重高達51.69%,是淡水養(yǎng)殖的主要養(yǎng)殖方式。池塘養(yǎng)殖在帶來巨大產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的同時也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題。水質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系著養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量與安全。常用來反映水質(zhì)的指標有水體理化指標和生物指標等。浮游藻類作為水域生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者,與水環(huán)境、水體水質(zhì)狀況關(guān)聯(lián),常用來做水環(huán)境水體評價指標。

        為摸清河南養(yǎng)殖池塘藻類多樣性,提升池塘集約化養(yǎng)殖水質(zhì)管理水平,在2019 年春、夏兩季共采集349 個養(yǎng)殖池塘水樣,涵蓋全省18 個市。在鑒定中,硅藻細胞形態(tài)上復雜多變,通常通過觀察其細胞壁形態(tài)、結(jié)構(gòu)和紋飾等特征對硅藻門藻類進行分類,而色素體存在有時候會影響硅藻細胞壁的觀察,需要在光鏡鑒定的基礎(chǔ)上利用電子顯微鏡進行進一步確認。

        通過觀察硅藻殼面花紋和殼縫發(fā)現(xiàn)了1 種形態(tài)上與其他養(yǎng)殖池塘藻類不同的硅藻,屬于舟形藻科(Naviculaceae)塘生藻屬(Eolimna),被定名為小塘生藻(Eolimna subminuscula)[1]。

        1 材料與方法

        1.1 樣品采集地與水體理化指標的測定

        在采集的349 個養(yǎng)殖池塘中,在河南省許昌市襄城縣茨溝襄城藝景園林有限公司(33°50'12.56"N,113°35'57.63"E)的浮游植物樣品中發(fā)現(xiàn)了小塘生藻。該養(yǎng)殖池塘泥底質(zhì),主養(yǎng)草魚(Ctenopharyngodon idella)、混養(yǎng)青魚(Mylopharyngodon piceus),養(yǎng)殖密度0.30 kg/m2,采用地下水養(yǎng)殖。采用水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定養(yǎng)殖池塘水體的溫度(WT)、電導率(EC)、pH、溶解氧(DO)含量。取1 L 水樣,于48 h 內(nèi)測定水體的堿度、可溶性總有機碳、可溶性總無機碳、可溶性總碳、氨氮、正磷酸鹽、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、葉綠素a 等含量,測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[2]。

        1.2 水體營養(yǎng)狀況評價方法

        用透明度、磷和葉綠素a 含量評價水體營養(yǎng)狀況(表1)。以營養(yǎng)狀況指數(shù)(TSI)判斷水體營養(yǎng)狀態(tài),:當TSI<40,水體屬于貧營養(yǎng);40≤TSI≤50,水體屬于中營養(yǎng);TSI>50,水體富營養(yǎng)[3]。

        表1 水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及其相關(guān)參數(shù)Tab.1 Completed trophic state index and its associated parameters

        1.3 樣品采集與鑒定

        用深水采水器采集水下0.5 m 處的水樣1 L,立即加入1%的甲醛溶液固定浮游植物,靜置沉降48 h,用虹吸管緩慢抽取上清液,留下約30 mL 的沉淀溶液用于浮游藻類鑒定。

        取樣鑒定時,搖勻沉淀藻類,用移液器吸取沉淀物0.1 mL 于浮游植物計數(shù)框,在光學顯微鏡(Nikon Eclipse E100)下觀察藻類形態(tài)特征初步鑒定種類[4]并計算數(shù)量。

        硅藻門種類的進一步鑒定用掃描電子顯微鏡觀察,具體步驟為:將適量藻液置于燒杯中,加入等量濃硝酸于60℃~70℃加熱30 min 去除有機物,靜置24 h 以上,去除上清液,再加入蒸餾水靜置5 h以上,反復清洗直至液體無色。取適量沉淀藻液制片,經(jīng)真空干燥并噴金,在超高分辨熱場發(fā)射掃描電鏡(日本電子,JSM-7800F)下拍攝硅藻裝片。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 新紀錄種的形態(tài)特征

        小塘生藻(Eolimna subminuscula)屬于硅藻門(Bacillariophyta)硅藻綱(Bacillariophyceae)舟形藻目(Naviculales)舟形藻科(Naviculaceae)塘生藻屬(Eolimna)[1]。

        光學顯微鏡(LM)下(圖1):殼面呈橢圓披針形,殼面寬3.3~5.0 μm,長7.3~10.5 μm。片狀色素體位于藻細胞兩極。通常在高倍鏡下,可見點紋圓形或沿中心伸長。

        掃描電子顯微鏡(SEM)下:殼面彎曲,殼縫呈線形,末端極節(jié)向一側(cè)略彎曲,中軸區(qū)向兩端加厚,呈線形,僅在中心稍微變寬,橫向點紋在中央平行排列,兩端點紋略呈輻射狀分布(圖2)。

        圖2 小塘生藻掃描電鏡照片F(xiàn)ig.2 The scanning electric-microscopic photograph of Eolimna subminuscula

        2.2 水體理化性質(zhì)特征

        2019 年8 月15 日,小塘生藻采集地襄城縣茨溝水體理化性質(zhì)特征見表2?,F(xiàn)行的《中華人民共和國國家標準-漁業(yè)水質(zhì)標準》[5]要求養(yǎng)殖水體氮含量小于或等于50 μg·L-1,而該養(yǎng)殖水體氨氮含量高達76.72 μg·L-1,超過規(guī)定的氮含量。

        表2 小塘生藻采樣地水體理化性質(zhì)特征Tab.2 Physical and chemical characteristics of the Eolimna subminuscula sampling sites

        該池塘水體透明度為22 cm,磷含量為263.64 μg·L-1,葉綠素a 含量達3 837.16 μg·L-1,得出該水體TSI=90>50,屬于富營養(yǎng)化水體。

        2.3 浮游植物群落組成

        本樣品采集地共鑒定浮游藻類20 種(含變種),隸屬于3 門(藍藻門、硅藻門和綠藻門)4 綱9目11 科17 屬。其中藍藻門種類占15.00%,硅藻門種類占35.00%,綠藻門種類占50.00%。

        圖3 采樣地浮游藻類種類組成Fig.3 Phytoplankton species composition in sampling sites

        該養(yǎng)殖池塘發(fā)現(xiàn)的藍藻門浮游藻類豐度最高,總豐度18.35×105個·L-1;其中微囊藻(Microcystis sp.)占該水體浮游藻類總豐度的75.57%。水體中藍藻形成優(yōu)勢,這與該水體富營養(yǎng)化的特征相適應(yīng)。水體浮游藻類總豐度為24.11×105個·L-1,總生物量為23.13 mg·L-1,其中硅藻門浮游藻類豐度占18.50%,生物量占69.04%,其中小塘生藻豐度和生物量分別占總豐度和總生物量的0.62%和3.32%;占硅藻豐度和生物量的3.36%和4.82%??傮w來說,小塘生藻在該池塘并未形成優(yōu)勢類群,為偶見種。

        3 討論

        3.1 小塘生藻的分類學地位

        1997 年塘生藻屬最早由Lange-Bertalot&Schiller提出,該屬種類較少,目前僅發(fā)現(xiàn)11 種[6-11],中國僅報道1 種。塘生藻屬藻類常以單細胞存在,藻細胞較小,殼環(huán)狹窄;簡單蜂窩狀的肋突結(jié)構(gòu);被膜覆蓋的孔紋位于大孔內(nèi)部或外部的中部;具有一排或多或少不規(guī)則排列的彼此靠近的孔紋,位于一個或多個節(jié)間帶上,典型種類為Eolimna martini[10]。

        塘生藻屬在分類地位上曾被歸為舟形藻屬(Navicula)。如Eolimna adnate Hustedt 曾被命名為Navicula adnata Hustedt[12],1998 在新種分類時把這種藻類劃分到鞍形藻科塘生藻屬[6]。塘生藻屬和舟形藻屬在形態(tài)上相似,但略有不同,塘生藻屬的殼面呈橢圓披針形或?qū)捙樞?,殼面花紋在光鏡下常以點紋形式出現(xiàn),呈輻射狀排列[1];舟形藻屬殼面并不呈橢圓披針形或?qū)捙樞?,以舟形常見,殼面在光鏡下常見橫線紋單列,少數(shù)呈雙列排布[13]。2001年Beszteri 等[14]基于18S 基因構(gòu)建了藻類的系統(tǒng)發(fā)育樹,指出小塘生藻以及Eolimna minima 親緣關(guān)系與舟形藻屬植物較遠,建議單獨分屬。小塘生藻在我國也有報道,但鑒于前期模糊的分類地位,報道時均被命名為小舟形藻(Navicula subminuscula)[15-17]。

        3.2 小塘生藻生境特點分析

        關(guān)于小塘生藻在自然水體中的分布有一些報道。在澳大利亞維多利亞州西北部,以固著藻類狀態(tài)分布在與墨累河相連的3 個濕地中,更適應(yīng)中鹽度水體[18],在中鹽度的濕地中分布較廣;2000—2002年Salomoni 等在調(diào)查巴西格拉瓦塔河時,小塘生藻作為嚴重有機污染和富營養(yǎng)化耐受物種有分布[19]。小塘生藻在我國自然水體也有分布,主要集中在我國南方地區(qū),且在多地和多個地點形成優(yōu)勢種[15-17]。2014 年,在我國的一個亞熱帶河流—漢江,小塘生藻則被認為是河流高氮含量的指示生物被報道[20]。藻類結(jié)構(gòu)能在水化指標的基礎(chǔ)上進一步反映出水體的理化性質(zhì),優(yōu)勢種藻類的形成與所在水體營養(yǎng)狀況相關(guān)。小塘生藻的形成優(yōu)勢反映出當?shù)氐乃w氮元素水平較高。水體營養(yǎng)指數(shù)顯示,該養(yǎng)殖池塘處于富營養(yǎng)狀況:水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽含量處于較高水平,微囊藻等污染種類占比較高,這與小塘生藻耐污染的特點相適應(yīng)。

        表3 采樣地浮游藻類的豐度與生物量Tab.3 The abundance and biomass of phytoplankton in the sampling sites

        迄今為止,國內(nèi)外對藻類資源的調(diào)查都集中于河流湖泊等自然水域,對于小塘生藻的報道都集中在自然水體,但對漁業(yè)水體中藻類資源的研究相對較少,也未在漁業(yè)用水的報道中發(fā)現(xiàn)小塘生藻。本次在高營養(yǎng)養(yǎng)殖池塘水體發(fā)現(xiàn)小塘生藻,這與其耐污染的特點相適應(yīng)。作為養(yǎng)殖池塘生產(chǎn)者之一,小塘生藻可能和漁業(yè)水體中的其它藻類一起形成藻類功能團,在漁業(yè)養(yǎng)殖水體環(huán)境中發(fā)揮重要的生態(tài)作用,具體作用值得進一步研究。養(yǎng)殖池塘新記錄種小塘生藻的發(fā)現(xiàn)豐富了中國浮游植物的藻類類群,為藻類資源的保護和利用提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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