本文搜集已发表的河流与湖泊野外调查数据进行整理和分析,从水体光照强度和营养盐(氮和磷)浓度两个角度去探究硅藻在淡水生态系统中的分布规律。并设计室内实验,进一步探究硅藻光适应的机理,以及光照强度对营养盐(磷和硅)吸收的影响,主要结果如下:1.对我国河流野外调查数据(光照与硅藻密度)的分析结果显示,硅藻具有良好的光适应能力。长年在低光生态系统生存的硅藻在低光照强度下容易形成优势种群,长年在高光生态系统生存的硅藻在高光照强度下容易形成优势种群。2.对我国河流野外调查数据(营养盐浓度与硅藻密度、硅藻种类数量)的分析结果显示,营养盐(氮和磷)浓度能影响硅藻种类数量百分比和硅藻密度百分比的分布。硅藻的种类数量百分比长江上游的各支流最高,长江中下游逐渐下降,到长江口最低。我国河流不同营养盐水平的水系之间也存在着明显的差异。氮磷浓度相对较低的长江干流硅藻密度百分比最高(91%-100%),其次是长江支流和松花江水系,污染严重的淮河和珠江水系硅藻密度百分比最低,为25%-30%。3.通过进行室内光适应实验,验证了硅藻的光适应特性。高光适应种(HLA diatoms)表现出明显的高光适应特征。如:高光适应种在高光条件下具有较高的生长活性、光合作用效率、过剩光耗散效率、饱和光照强度(Ik)、电子传递速率(r ETRmax)和较低的光利用率(α)。当这类高光适应种受到低光胁迫时,硅藻细胞内显著上升的叶绿素(Chla)浓度和增大的叶绿体体积能增加硅藻细胞的光量子吸收率,并在低光胁迫初期,其光曲线参数表现出与低光适应种类似的特征(高α、低Ik和低r ETRmax)。低光适应种(LLA diatoms)表现出明显的低光适应特征。如:低光适应种在低光条件下具有较高的生长活性、光合作用效率、较高的光利用率(α)和较低的耗散过剩光效率、饱和光照强度(Ik)、电子传递速率(r ETRmax)。当这类低光适应种受到高光刺激时,硅藻细胞内显著上升的非光化学淬灭(NPQ)能帮助硅藻细胞耗散过剩的光能,并在高光刺激初期,其光曲线参数表现出与高光适应种类似的特征(低α、高Ik和高r ETRmax)。Chla和NPQ调节可以推迟硅藻在光胁迫下生长速率和实际光合作用效率(△F/F’m)的下降。4.营养盐吸收动力学实验结果显示,硅藻对磷和硅的吸收会受到光照强度的影响。硅藻对磷的高亲和力与硅藻的高生长、光合活性出现在相同的光照强度范围内。高光适应种在高光照强度下具有较高的磷亲和力、生长和光合活性。低光适应种在低光照强度下具有较高的磷亲和力、生长和光合活性。硅藻对硅的吸收受到硅藻体积的影响,羽纹纲硅藻的Km(Si)值显著高于中心纲硅藻。羽纹纲硅藻的硅吸收半饱和浓度(Km(Si))随着光照强度的增加而上升,中心纲硅藻Km(Si)值随着光照强度上升而降低。我们认为在对硅藻水华发生进程的预测和评估时,应充分考虑当地水域生态系统的光照条件、营养盐条件以及硅藻种类自身特征。我们在对硅藻水华防治方法进行选择时,应在考虑这些主要相关的环境因子和硅藻本身特性的基础上,筛选出适宜当地水域生态环境的硅藻水华防治方法。