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目前,水华已成为太湖富营养化状况的显著特征。铜绿微囊藻是太湖水华暴发时的优势种群,水华发生时,微囊藻细胞聚集成团,以群体形态存在。群体外胶鞘上附生着大量异养细菌,微囊藻与附生细菌形成一个独特的微环境。 藻菌之间存在着相互作用和代谢耦联,藻—菌作为一个微系统对外界环境变化作出响应,铜绿微囊藻的附生细菌在湖泊藻华成因和机理研究中具有不容忽视的意义。
本文研究了在不同环境因子作用下,附生细菌对铜绿微囊藻的生长、细胞中磷的吸收和释放的影响,分析了各个环境因子对铜绿微囊藻水华暴发的作用;并利用32P同位素标记法,研究铜绿微囊藻和附生细菌之间的磷微循环,以探明湖泊磷微循环中微囊藻与附生细菌的作用模式。研究结果表明:
8h、12h、16h光照时间均适宜铜绿微囊藻生长。在以附生细菌为唯一磷源时,光照时间的延长明显加速了铜绿微囊藻的生长;光照时间越长,藻的比增长速率越大,最终生长量越高。但是由于藻细胞增殖和生长的消耗,单位干重藻细胞中的磷含量降低。附生细菌在铜绿微囊藻细胞快速增殖时释放磷供藻利用。铜绿微囊藻的增长速率和生物量影响附生假单胞菌的释磷量,细胞增殖越快,生物量越高,附生细菌释磷量越多。
较高氧化还原电位条件下,光照是铜绿微囊藻的限制因子,藻的增长速率在光照时上升,黑暗时下降。以附生细菌为初始磷源的微囊藻的生长速率和最终生物量与有无机外源磷存在时没有差异。添加还原剂后,氧化还原电位降低,可利用外源磷的获取成为藻生长的限制因子,与附生菌共生的藻的生长量远低于无机磷源存在时。由于藻快速增殖对磷的消耗增加,单位干重藻细胞中总磷含量在藻生长量较高时偏低。铜绿微囊藻的生物量主要体现在单位体积藻细胞的蛋白质含量上,而可溶性糖是微囊藻光合作用的直接产物,所以受到光照黑暗交替的影响而上下波动。
对温度、pH值、氮磷比三因素全面正交试验的研究发现,温度对铜绿微囊藻生长的影响最显著,并可用于预测藻的生长,初始pH值次之,氮磷比的影响不显著。在环境温度25℃、氮磷比40:1、初始pH为11时,铜绿微囊藻的最终生物量最大。10℃低温环境中微囊藻的增长受到显著抑制,低pH值和较低氮磷比的组合也能明显抑制微囊藻生长。当环境中某因子(低温或低pH值和较低氮磷比组合)成为主导限制因子时,其他因子对铜绿微囊藻无显著效应。
利用同位素标记法研究铜绿微囊藻和附生细菌之间的磷微循环的结果发现,附生细菌具有作为铜绿微囊藻的缓释磷源的作用,随着藻的增长,磷富集菌的释磷量逐渐增加;同时磷饥饿的微囊藻则利用来源于菌的磷进行生长,其最终的生长量甚至高于磷富集的藻的生长量。藻菌共存时,水中磷含量波动不大,磷迁移主要发生在藻和菌之间。因此,在水体没有外源磷补给的情况下,藻—菌之间能形成良好的磷微循环,对于磷在水中的滞留具有很重要的作用。