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环境因子对沉水植物及其附生藻类群落动态的影响研究

摘要沉水植物是淡水湖泊的主要初级生产者,其兴衰可直接影响湖泊水质。底层鱼类及螺类是湖泊生态系统中常见的生物类群,它们是影响沉水生植物生长的两个关键生物因子。水生植物可受鱼类的直接影响,又可受到鱼类-无脊椎动物-附着植物相互作用的间接影响,间接影响的途径目前尚不清楚,但对湖泊管理至关重要。湖泊富营养化可引起附着藻类快速生长而遮挡光照和阻碍叶片与水体物质交换,从而导致沉水植物大面积衰退,因此,探索影响沉水植物与附着藻类的环境因子有助于为沉水植物恢复提供一定的启示和参考。本研究探讨了在室外受控实验中底层鱼和螺对水质和沉水植物-附着藻的复合影响;在此基础上,通过湖泊调查综合分析环境因子如何影响附着藻的丰度、生物量及群落结构;以及探讨湖泊中营养盐和螺类对附着藻类和沉水植物的生长及分布的影响。主要结果如下:<br>  1.2016年8月至10月在水族箱(长×宽×高:50cm×50cm×80cm)中开展底层鱼(泥鳅Misgurnusanguillicaudatus,初始密度8ind/m2)、螺(椭圆萝卜螺Radixswinhoei,初始密度16ind/m2)和沉水植物(苦草Vallisnerianatants,初始密度24ind/m2)的互作系统研究。结果表明,泥鳅扰动使水体中总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别提高了30%和44%,使浮游植物和附着藻类对营养盐的利用率(浮游植物Chl-a/TN、浮游植物Chl-a/TP、附着藻Chl-a/TN、附着藻Chl-a/TP等)分别增加了60%、46%、76%、84%,促进了浮游植物和附着藻类的生长,使苦草生物量降低50%,进而对水质产生了负面影响。椭圆萝卜螺取食附着藻使其生物量减少83%,使苦草的生物量增加15%,但这远远不能抵消泥鳅的不利影响。泥鳅单独添加或与椭圆萝卜螺同时引入时水质最差。去除泥鳅可能会减少浮游植物生物量和提高水的透明度,有利于水质提高。<br>  2.在上述水族箱实验中,泥鳅使苦草的株高最高增加了55%,分株减少了56%,苦草Chl-a和Chl-b浓度分别增加了27%、23%;椭圆萝卜螺并未显著性增加株高和分株,但苦草Chl-a和Chl-b浓度分别减少了11%、10%;泥鳅和椭圆萝卜螺使株高增加41%,分株数减少35%。泥鳅使苦草茎、叶、总生物量、相对生长速率(RGR)分别降低了为54%、28%、47%、37%。椭圆萝卜螺使苦草根、茎、叶、总生物量、相对生长速率(RGR)分别增加了为540%、12%、42%、27%、10%;泥鳅和椭圆萝卜螺降低了苦草总生物量和RGR。总之,泥鳅的扰动对苦草的生长的不利影响并未被椭圆萝卜螺的正面影响完全抵消。<br>  3.已有研究表明,水体悬浮物是影响沉水植物附着藻类的重要因素。为此,本研究在洱海北部弥苴河入湖河口选择三处水域(河口区,河-湖泊混合区,湖泊沿岸带),于2019年4月-8月对沉水植物的附着藻类的生物最和群落结构进行逐月监测研究。结果表明,三个采样区的马来眼子菜所附着的藻类均以硅藻丰度和生物量最高,平均丰度为1.39×105cell/cm2,平均生物量为0.3μg/cm2,硅藻丰度占总附着藻总丰度的70%以上。此外,河口区附着藻丰度、生物量和辛普森多样性指数最低,河-湖泊混合区次之,湖泊沿岸带最高,水流速,悬浮物和硅酸盐浓度在河口区最高,湖泊沿岸带最低。通过进一步的皮尔森相关分析发现,水体流速与悬浮物浓度有显著性正相关关系,且两者和附着藻的生物量呈显著性负相关,而硅酸盐与附着藻类的辛普森多样性呈显著性负相关,与非硅藻生物量呈显著性负相关,但与硅藻和非硅藻生物量的比值有显著性正相关关系。<br>  4.附着藻类是影响沉水植物生长及分布的主要因子之一,其生长通常受到到光照、营养和螺类取食的限制。不同生活型水生植物及其附着藻类所受到最重要的限制因子不同。我们对洱海三个常见种苦草(Vallisnerianatans),微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)和光叶眼子菜(Potamogetonnlucens)及其所附着的藻类进行采样测定,2018年9月至2019年6月进行四个季度的采样。我们发现,不同采样季节之间的水体理化指标,水生植物生物量及其附生的藻类生物量,附草螺的丰度均有显著性差异。在螺丰度和生物量越高的季节,附着藻的丰度和生物量越低。

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学位信息:
中国科学院大学 生物学 水生生物学(博士) 2021年
分类号 Q948.8
发布时间 2021-10-27
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