特征色素在淡水鱼养殖模式中对浮游植物群落结构的影响

张岗

摘 要：采用传统的显微镜计数法和生化标记法，也就是特征色素分析法和脂肪酸谱分析法，对淡水鱼养殖模式中的浮游植物群落进行分析和研究。通过显微镜计数表明鲢鱼混养中隐藻门中的隐藻等为优良品种，鲢鱼的滤食作用使浮游植物的粒级趋于小型化，降低了浮游动物生物量。在无鲢鱼混养的草鱼单养及草-鲤混养模式中，产生了大量的色球藻和螺旋藻，暴发了大量的蓝藻水华。因此通过结果对比分析得到，三元混养最好，草鱼、鲢鱼和鲤鱼的最佳放养密度都比较好。因此采用高效液相色谱的方法将浮游植物群落的标志性特征色素进行分离，并且浮游植物的种类生物量与各特征色素之间呈正比的关系。

关键词：特征色素；脂肪酸；鲢鱼；浮游植物

淡水养殖在我国国民经济的发展中占据着重要的作用，在淡水养殖中草鱼比重较大，但是如果草鱼的放养密度逐渐增大，导致养殖环境逐渐恶化，引发大量的水华，从而对我国淡水养殖业的健康发展造成了严重的威胁。而解决这些问题最有效的办法就是放养滤食性鱼类，如鲢鱼。在淡水养殖模式的研究中，发现滤食性鱼类可以影响浮游植物群落的结构。特征色素分析法也就是应用高效液相色谱（HPLC）分析浮游植物的特征色素，将浮游植物的表征表现出来。特征色素分析法克服了传统分析模式的缺点，能够在较短的时间内分析较大的样品，且分析结果更加客观，大大提高了研究的效率。在本次的研究中使用高效液相色谱（HPLC）分析浮游植物的特征色素，观察浮游植物的结构和群落变化。

1 材料和方法

1.1 实验设计

实验在某研究所的养殖池塘中进行，在面积为0.26 hm2水深1.2 m的池塘中设置8 m×8 m的围隔18个，将双面涂塑的高密度聚乙烯编织布将池塘包围起来，各组的放养密度如表1所示。

1.1.1 浮游植物计数 每个月的15号采集一次样本，使用5 L的取水器在每个围隔当中取出表层的水作为样品，进行浮游植物计数。将这些水样分成两份在显微镜下进行计数。将15 mL的鲁哥氏液加入1 L的水样本中进行固定，等待48 h使用虹吸法将水样本的体积浓缩到一半。将01mL水样本放置在浮游植物计数板上，并在光学显微镜下分别在100倍和400倍下进行计数。计数后选取50个左右的浮游植物细胞，测量其大小。

1.1.2 色素分析 另外取1 L的水样本应用高效液相色谱（HPLC）分析，水样采集后要立即进行抽滤防止色素沉降。将抽滤后的水样滤膜上的水分吸干后使用铝箔包好，放置在零下20 ℃左右的环境中保存，之后转移到实验室的零下80 ℃的保温箱中，色素分析在3个月以后。

取出冷冻的滤膜，剪成条状，进行离心，并加入2 mL90%的丙酮，使用超声波降解5 min。离心后去除杂质和玻璃纤维。整个操作过程在无光亮的条件下进行，以免出现色素沉降。使用色素提取液进行分析，最终得到校准曲线。通过与色素标准品比较保存时间和吸收光谱图来对样品中的色素进行定性分析。采用外标法进行定量分析。

1.2 数据处理

使用统计学分析软件SPSS13.0对色素的浓度与浮游生物量的相关性进行分析，以P<0.05，差异具有统计学意义。同时分析各个色素数据。

2 结果

2.1 浮游植物群落结构

各组内的浮游植物生物量之间的差异较大，说明了浮游植物的组成和数量受营养盐和鱼类的活动影响。8月份，在草鱼鲤鱼组中，蓝藻生物量占据总生物量的65.3%，其中优势种主要包括色球藻和螺旋藻。在其他组中硅藻生物量占据总生物量的60.23%，其中优势种包括针杆藻、冠盘藻和小环藻。9月份，草鱼鲤鱼组中硅藻的生物量占总生物量的58.6%，其他组中，蓝藻、绿藻和隐藻在总生物量中占有优势。10月份，草鱼鲤鱼组中的裸甲藻暴发了水华，其他组没有发生明显的变化。草鱼、鲤鱼和鲢鱼混合组中生物量与其他几组相比明显减小。9月份和10月份，三种混合中没有出现明显的优势种。

2.2 色素组成和含量

实验中鉴定出来的色素不同组之间的色素浓度和组成具有很大的差异，这也说明了浮游植物具有多样性的特征。其中色素最高的是叶绿素酸酯，其次为叶绿素c3。在实验中，8月份和10月份，草鱼鲤鱼组的两者之和与其他几组相比明显要高，且与浮游植物生物量具有很大的相关性。叶绿素酸酯是叶绿素降解的产物，来源于衰老的硅藻细胞。在10月份它的含量明显比其他月份要高。在本次实验中金藻的标志物19′-已酰基氧化岩藻黄被检查出来，且含量极小。硅藻和甲藻的标志物墨甲藻黄素与它具有很大的相关性。甲藻的色素标志物多甲藻素与甲藻具有很大的相关性。隐藻的色素标志物变异花黄素与隐藻的生物量具有很大的相关性。

3 小结与讨论

3.1 色素分析

在本次试验中使用色素分析的方式显示色素标志物与相应的浮游植物生物量具有很大的相关性，这也说明了使用色素分析法分析浮游植物的生物量具有很大的可行性。色素分析法精确度较高，能够鉴定一些微型的藻类，环境的变化会对藻类细胞中的色素含量造成很大的影响，同时由于环境因素，浮游植物的生物多样性也会受到很大的影响。

3.2 浮游植物群落结构分析

本次实验采用养殖围隔进行人工控制，形成一个较小的生态系统，且群落的结构比较简单，系统自身的自我调节能力比较弱，生存环境容易发生变化，因此对生物群落的多样性产生了较大的影响。本次实验的研究结果显示鱼类的摄取食物量以及活动对浮游植物的变化产生了较大的影响。在不同的养殖环境下，鲢鱼对浮游植物的影响主要与生物群落的结构和放养的密度等有很大的相关性，鲢鱼能够有效地控制蓝藻的水华，并且使浮游植物小型化，甚至引起水体的富营养化。而鲤鱼能够搅动底泥促进营养盐的循环，促进浮游植物的生长。在本次实验中，鲢鱼能够抑制水华的发生，鲤鱼通过搅动底泥，降低了水的透明度，控制水华的发生。墨甲藻黄素和变异藻黄素对本次研究的相似性贡献最大，包含这些色素的硅藻、甲藻和隐藻大量存在于各组中，这些藻类为鲢鱼的生长提供了丰富的营养价值，因此在分析浮游植物群落结构的基础上草鱼、鲤鱼和鲢鱼三种混养模式比较好。

3.3 结论

特征色素与对应的浮游植物种类生物量之间具有很大的相关性。8月和9月份各组之间的特征比较显著，在10月份各组之间的特征不显著。8月份鲢鱼能够抑制蓝藻水华，而草鱼和鲤鱼没有这种能力。在9月份和10月份，鲢鱼抑制蓝藻水华的能力减弱，草鱼和鲤鱼抑制蓝藻水华的能力增强，鲤鱼能够搅动底泥翻动，抑制水华的发生。在混养模式中叶绿素酸酯a的含量增高，也说明了叶绿素a出现大量的沉降现象。说明了特征色素分析法可以分析出各种混养模式中浮游植物群落的生物量和结构的变化。

参考文献：

[1]魏小岚，李纯厚，颉晓勇，戴明，廖秀丽，胡维安，肖雅元，李朋. 对虾高位池循环水养殖水体浮游动物生态特征研究[J]. 农业环境科学学报，2013（01）：141-152.

[2] 贺蓉，蒋礼，郑曙明，邹沈娟，周艳玲，丁山. 三峡库区甘井河水域牧场浮游植物群落结构及水质评价[J].水生生物学报，2015（05）：902-909.

[3] 陈立婧，梅榛，孔优佳，刘其根.滆湖控藻网围中鲢鳙对枝角类群落结构的影响[J].水产学报，2013（04）：545-555.

[4] 楼哲丰，孙敏，关万春，张鹏.洞头岛养殖区浮游植物群落特征研究[J].水生生物学报，2013（03）：588-594.

（收稿日期：2015-11-23）