董 鹏,费岳军,何东海,张海波*,徐 韧
(1.国家海洋局 宁波海洋环境监测中心站,浙江 宁波315040;2.国家海洋局 东海环境监测中心,上海 201206;
3. 国家海洋局 赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室,上海 200090)
清洁疏浚物对2种海洋微藻种间竞争的影响
董鹏1,费岳军1,何东海1,张海波*1,徐韧2,3
(1.国家海洋局 宁波海洋环境监测中心站,浙江 宁波315040;2.国家海洋局 东海环境监测中心,上海 201206;
3. 国家海洋局 赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室,上海 200090)
摘要:采用实验生态学方法,研究了不同起始密度下悬浮清洁疏浚物对中肋骨条藻Skeletonema costatum和赤潮异弯藻Heterosigma akashiwo生长的影响。研究结果表明,在实验室单培养条件下,清洁疏浚物培养液中,起始密度不同,微藻生长状况明显不同。起始密度为0.2×104 cells·mL(-1)时,进入指数生长期和静止期的时间延长,但生长所达到的最大细胞密度较高;起始密度为0.8×104 cells·mL(-1)时,进入指数生长期和静止期的时间缩短,但生长所达到的种群最大密度较低。混合培养条件下,清洁疏浚物培养液中,起始密度不同,导致了微藻种间竞争关系的变化,中肋骨条藻与赤潮异弯藻具有明显的种间竞争,赤潮异弯藻是竞争的优胜者,中肋骨条藻受到赤潮异弯藻的抑制,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显,细胞密度明显低于单培养时的细胞密度,而赤潮异弯藻细胞密度并没有明显的减少。在3种不同质量浓度组清洁疏浚物培养液中,质量浓度最高的1 000 mg·L(-1)培养液中藻细胞密度显著低于100 和500 mg·L(-1)质量浓度组,而100 mg·L(-1)培养液中藻细胞密度最高,说明清洁疏浚物质量浓度越高,对海洋微藻抑制影响越为明显,质量浓度越低,影响越小。
关键词:清洁疏浚物;种间竞争;起始密度;中肋骨条藻;赤潮异弯藻
0引言
疏浚物是从水下挖掘出的沉积物,包含淤积的沉淀物,例如石块、沙和泥,可能还包含有机物和生物组织[1]。根据疏浚物的特性、污染物含量水平以及对海洋环境的影响程度,疏浚物分为清洁疏浚物、沾污疏浚物、污染疏浚物三类[2]。随着沿海地区的经济发展,我国每年产生大量的疏浚物,2010—2013年海洋倾倒区实施海洋倾倒的废物主要为清洁疏浚物,据2015年3月发布的2014年中国海洋环境状况公报结果表明,2014年全国海洋倾倒量为14 488万 m3,倾倒物质同样主要为清洁疏浚物[3-7]。海洋倾倒作为废弃物处置的重要方式之一,对保障经济发展、节约土地资源和保护海洋大环境发挥了重要作用[8]。疏浚物海洋倾倒是人类借助海洋空间及其自净力来接纳和消减疏浚物的行为,但海洋的接纳和自净能力毕竟有限,过量的海洋倾废,会造成海洋环境和生物资源的重大损失,甚至会危及人体健康[9]。疏浚物在倾倒区倾倒后,大部分由于重力作用而沉于海底,但也有一小部分粒径小、密度小的疏浚物悬浮于水体中,并随流扩散,造成局部海域水体的浑浊、溶解氧下降和透光率降低等,水体的浑浊降低了水体透明度,对浮游植物的光合作用产生不利影响,进而会阻碍浮游植物的细胞分裂和生长,降低单位水体内浮游植物的数量,最终导致倾倒区初级生产力水平的下降[10]。初级生产力水平下降,进而会影响到各级消费者,最终导致水中生物量的下降[11]。倾倒不仅引起疏浚物处理区内生态环境的变化,而且随着海洋水体及海洋生物的运动,这些影响会逐渐波及邻近海域。疏浚物对浮游植物的影响主要体现在初级生产力、生长速率、摄食速率及群落结构等方面[12-15]。海洋倾废管理条例实施办法及疏浚物海洋倾倒生物学检验技术规程明确规定,疏浚物倾倒必须进行生物学检验,以评价其倾倒物对倾倒海域海洋生物的影响[16-17]。虽然目前已有相关研究报道了在实验室条件下悬浮疏浚物对单种藻类生长的影响[18-20],但有关混合培养条件下疏浚物对不同类型浮游植物生长和种间竞争的影响鲜有报道。
中肋骨条藻Skeletonemacostatum和赤潮异弯藻Heterosigmaakashiwo为广温广盐性的单细胞生物,在世界各海域均易成活,也是我国东部沿海浮游植物群落常年优势种之一,属于海洋微藻中具有代表性的物种[21-23]。本研究在实验生态条件下,通过模拟清洁疏浚物再悬浮状态,探讨了不同起始密度对海洋微藻种间竞争的影响,旨在为我国疏浚物倾倒活动的评估技术研究和科学利用海洋资源提供一定的现实依据和技术支撑。
1材料与方法
1.1受试生物
实验用中肋骨条藻S.costatum和赤潮异弯藻H.akashiwo取自上海海洋大学水域环境生态上海高校工程研究中心,用盐度为33的海水在实验室驯化后,取指数生长期的健康藻种。
1.2实验海水
取长江口外海水,经0.45 μm醋酸纤维滤膜(滤膜使用前用1∶3HCI浸泡1 h,用蒸馏水冲洗至中性后在蒸馏水里浸泡24 h以上备用)过滤后,用f/2配方培养液[24]加富(按照灭菌海水∶培养基母液=1 000∶1的比例加入f/2配方培养液),海水盐度与pH值分别调至33和7.9,实验所用玻璃器皿在10%HCI中浸泡24 h后,用蒸馏水冲洗3遍,高压蒸汽灭菌(121 ℃、105 kPa)后冷却备用。
1.3清洁疏浚物培养液
取长江口及黄浦江沿岸疏浚物,混合后于烘箱中105 ℃烘至恒重。用湿筛法在水中过1 600目不锈钢标准筛(上海宜昌仪器纱筛厂制),取粒径为0~16 μm的细粉砂和黏土,烘干存于干燥皿内备用。用电子天平定量称取疏浚物干样,加入实验海水配制成不同质量浓度组的疏浚物培养液。
1.4清洁疏浚物中污染物的测定与含量
所测疏浚物各项指标的获取及实验室处理均严格按照《海洋监测规范》[25]进行,Cu、Pb和Zn测定采用火焰原子吸收分光光度法;Cd和Cr测定采用无火焰原子吸收分光光度法;As和Hg测定采用原子荧光法;有机碳测定采用重铬酸钾氧化-还原容量法;硫化物测定采用碘量法;PCBs、666和DDT测定采用气相色谱法;油类测定采用紫外分光光度法。
所含污染物的分析结果见表1。疏浚物中各种污染物含量的分析结果均低于疏浚物检测指标限值及分类标准中的下限[26],为清洁疏浚物。
表1 实验用清洁疏浚物污染物含量
1.5实验方法
1.5.1单培养实验
疏浚物培养液共设3种质量浓度组,分别为100、500 和1 000 mg·L-1,将处于指数生长期的微藻按照0.2×104、0.4×104和0.8×104cells·mL-1的起始密度分别接种于上述疏浚物培养液中,150 mL三角烧瓶中疏浚物培养液与接种藻液总量为100 mL。接种后将三角烧瓶放入全温振荡器,不间断振荡通风培养,以保持悬浮和减少附壁,转速为150 r/min,培养温度为23 ℃,光照强度3 000 lx,光暗比12 h∶12 h。每组设3个平行,所有处理每隔24 h取样一次,在1 mL浮游植物计数框中计数,荧光显微镜(OLYMPUS BX51)下观察其生长及细胞密度变化情况。每个样品计数3次,取其平均值。
1.5.2混合培养实验
疏浚物培养液共设3种质量浓度组,分别为100、500 和1 000 mg·L-1,将处于指数生长期的微藻按照中肋骨条藻(简称S)为0.2×104cells·mL-1、赤潮异弯藻(简称H)为0.8×104cells·mL-1,接种比例为S∶H=1∶4; 中肋骨条藻为0.4×104cells·mL-1、赤潮异弯藻为0.4×104cells·mL-1,接种比例为S∶H=1∶1; 中肋骨条藻为0.8×104cells·mL-1、赤潮异弯藻为0.2×104cells·mL-1,接种比例为S∶H=4∶1的起始密度分别接种于上述疏浚物培养液中,其余处理同1.5.1。
1.6数据处理
本文运用SPSS 17.0统计软件进行数据处理与作图,数据结果以3个平行组数据的平均值±标准差(Mean±SD)表示。
2结果与分析
2.1单培养条件下清洁疏浚物对2种海洋微藻生长的影响
单培养条件下,不同起始密度的中肋骨条藻生长曲线见图1,不同起始密度的赤潮异弯藻生长曲线见图2。结果显示,无论是中肋骨条藻还是赤潮异弯藻,疏浚物培养液质量浓度不同直接导致藻细胞的生长情况有所差异。比较两者生长情况,发现2种藻细胞的生长情况表现出一定的规律性,也显示出了一定的差异性。其规律性在于随着清洁疏浚物质量浓度的升高,2种微藻的细胞密度呈下降趋势,延缓了微藻进入指数生长期的时间;并且随着起始密度的增加,2种微藻在生长过程中进入指数生长期和静止期的时间逐渐缩短,所达到的最大细胞密度依次减少。
图1 单培养条件下清洁疏浚物对不同起始密度的中肋骨条藻生长的影响Fig.1 Effects of cleaning dredged materials in unialgal culture on the growth of different initial cell density for S. costatum
图2 单培养条件下清洁疏浚物对不同起始密度的赤潮异弯藻生长的影响Fig.2 Effects of cleaning dredged materials in unialgal culture on the growth of different initial cell density for H. Akashiwo
起始密度对2种微藻种群的生长都有影响,在起始密度为0.2×104和0.4×104cells·mL-1时,中肋骨条藻均比赤潮异弯藻提前1 d显示出不同质量浓度组之间的差异性,可能是中肋骨条藻对清洁疏浚物的反应更加迅速,敏感性更高。不同的海洋微藻细胞结构、生理特征和生态习性不同,导致了其对清洁疏浚物等外界影响因子的响应存在差异。一方面藻细胞在繁殖过程中遵循着阿利氏规律(Allee’s law),即种群密度过疏和过密对种群的生存与发展都是不利的,每一种生物种群都有自己的最适密度[27]。另一方面种群密度作为种群最基本的特征,除了受到出生率、死亡率、迁入和迁出的影响外,还受到其他多种理化环境因素的影响[28],本实验中统一温度、营养盐、光照、pH值等条件,使其不成为限制微藻正常生长的因素。
2.2混合培养条件下清洁疏浚物对2种海洋微藻种间竞争的影响
图3为混合培养条件下,1 000 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物中2种海洋微藻种间竞争的生长情况。当接种比例S∶H=1∶4时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是8 d,进入静止期的时间为18 d,种群所达到的最大细胞密度是77.23 cells·mL-1;中肋骨条藻种群增长缓慢,没有出现明显的指数生长期和静止期,最大细胞密度仅为17.07 cells·mL-1。接种比例S∶H=1∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是9 d,进入静止期的时间为21 d,最大细胞密度是83.97 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是11 d,进入静止期的时间为21 d,最大细胞密度是34.33 cells·mL-1。接种比例S∶H=4∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是11 d,进入静止期的时间为25 d,最大细胞密度是76.87 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是9 d,进入静止期的时间为20 d,最大细胞密度是37.24 cells·mL-1。与500和100 mg·L-1质量浓度组相比,1 000 mg·L-1质量浓度组中的微藻在3种接种比例下受到的抑制影响均较为明显,延缓了微藻进入指数生长期的时间,并且赤潮异弯藻最大细胞密度相较于500和100 mg·L-1质量浓度组同接种比例,分别下降9.18%、12.95%(接种比例为S∶H=1∶4),5.50%、8.78%(接种比例为S∶H=1∶1),5.08%、7.44% (接种比例为S∶H=4∶1)。与单培养时相比,赤潮异弯藻最大细胞密度则分别上升了4.40%(起始密度为0.8×104cells·mL-1)、10.90%(起始密度为0.4×104cells·mL-1)、6.93%(起始密度为0.2×104cells·mL-1),说明赤潮异弯藻在与中肋骨条藻的种间竞争中生长没有受到抑制,处于优势地位。中肋骨条藻最大细胞密度与500和100 mg·L-1质量浓度组同接种比例相比也略有下降,而与单培养时相比,因为受到赤潮异弯藻抑制影响的原因,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显。
图4为混合培养条件下,500 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物中2种海洋微藻种间竞争的生长情况。接种比例S∶H=1∶4时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是7 d,进入静止期的时间为17 d,最大细胞密度是85.04 cells·mL-1;中肋骨条藻种群同样增长缓慢,没有出现明显的指数生长期和静止期,最大细胞密度是17.73 cells·mL-1。接种比例S∶H=1∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是8 d,进入静止期的时间为20 d,最大细胞密度是88.86 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是10 d,进入静止期的时间为20 d,最大细胞密度是35.23 cells·mL-1。接种比例S∶H=4∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是10 d,进入静止期的时间为24 d,最大细胞密度是80.98 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是8 d,进入静止期的时间为19 d,最大细胞密度是40.13 cells·mL-1。500 mg·L-1质量浓度组中的微藻在3种接种比例下受到的抑制影响小于1 000 mg·L-1质量浓度组,但大于100 mg·L-1质量浓度组。赤潮异弯藻最大细胞密度相较于100 mg·L-1质量浓度组同接种比例,分别下降8.46%(接种比例为S∶H=1∶4)、8. 87%(接种比例为S∶H=1∶1)、9.78% (接种比例为S∶H=4∶1)。与单培养时相比,赤潮异弯藻最大细胞密度则分别上升了6.80%(起始密度为0.8×104cells·mL-1)、7.08%(起始密度为0.4×104cells·mL-1)、5.33%(起始密度为0.2×104cells·mL-1),同样说明赤潮异弯藻在与中肋骨条藻的种间竞争中生长没有受到抑制,处于优势地位。中肋骨条藻最大细胞密度与100 mg·L-1质量浓度组同接种比例相比略有下降,而与单培养时相比,也因为受到赤潮异弯藻抑制影响的原因,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显。
图5为混合培养条件下,100 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物中2种海洋微藻种间竞争的生长情况。接种比例S∶H=1∶4时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是6 d,进入静止期的时间为16 d,种群所达到的最大细胞密度是88.72 cells·mL-1;中肋骨条藻种群依旧增长缓慢,没有出现明显的指数生长期和静止期,最大细胞密度是18.67 cells·mL-1。接种比例S∶H=1∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是7 d,进入静止期的时间为19 d,最大细胞密度是92.05 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是9 d,进入静止期的时间为19 d,种群所达到的最大细胞密度是39.27 cells·mL-1。接种比例S∶H=4∶1时,赤潮异弯藻进入指数生长期的时间是9 d,进入静止期的时间为23 d,最大细胞密度是83.05 cells·mL-1;中肋骨条藻进入指数生长期的时间是7 d,进入静止期的时间为18 d,种群所达到的最大细胞密度是43.24 cells·mL-1。100 mg·L-1质量浓度组中的微藻在3种接种比例下受到的抑制影响与1 000和500 mg·L-1质量浓度组相比,影响最小。与单培养时相比,赤潮异弯藻最大细胞密度则分别下降了8.02%(起始密度为0.8×104cells·mL-1)、7.91%(起始密度为0.4×104cells·mL-1)、10.94%(起始密度为0.2×104cells·mL-1),说明赤潮异弯藻虽然在种间竞争中处于优势,但与1 000和500 mg·L-1质量浓度组不同的是,其生长同样也在一定程度上受到中肋骨条藻的影响。中肋骨条藻最大细胞密度与1 000和500 mg·L-1质量浓度组同接种比例相比有所上升,而与单培养时相比,结果与1 000和500 mg·L-1质量浓度组相同,受到赤潮异弯藻抑制的影响,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显。
图3 混合培养条件下1 000 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物对不同起始密度的2种海洋微藻种间竞争的影响Fig.3 Effects of cleaning dredged materials in mixed culture of 1 000 mg·L-1on the interspecific competition betweentwo species of microalgae with different initial cell density
图4 混合培养条件下500 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物对不同起始密度的2种海洋微藻种间竞争的影响Fig.4 Effects of cleaning dredged materials in mixed culture of 500 mg·L-1 on the interspecific competition betweentwo species of microalgae with different initial cell density
综上所述,混合培养实验结果表明,接种比例不同导致了海洋微藻种群之间竞争关系的变化,中肋骨条藻的细胞密度明显低于单培养时的细胞密度,中肋骨条藻的生长受到抑制,而赤潮异弯藻细胞密度并没有明显的减少。中肋骨条藻与赤潮异弯藻具有明显的种间竞争,赤潮异弯藻是竞争的优胜者。
图5 混合培养条件下100 mg·L-1质量浓度清洁疏浚物对不同起始密度的2种海洋微藻种间竞争的影响Fig.5 Effects of cleaning dredged materials in mixed culture of 100 mg·L-1 on the interspecific competition betweentwo species of microalgae with different initial cell density
3讨论
种间竞争是两种或两种以上生物共同利用同一资源而产生的相互作用,是生物群落中普遍存在的物种间相互产生负效应的一种作用方式[29]。微藻群落结构的多样性和稳定性对海洋生态系统影响甚远,同时,藻类种间竞争是微藻种群更替的关键问题[30]。海洋微藻间存在着明显的竞争作用,微藻种群密度对竞争结果具有重要的影响,不同接种比例代表了微藻种群密度的不同,它使得种群的相对增长速率不同,对微藻的生长和繁殖产生一定的影响,进而导致了种间竞争过程中优势种的更迭。陈烨 等[31]的研究同样发现,微藻的消长与多种因素有关,藻间的相生或相克作用必定受到其他因子的影响,藻密度是重要因素,因为它关系到代谢外泌物的积累程度。一般而言,微藻种间竞争方式主要有两种,一种是通过对营养盐的消耗速率来引起种间竞争改变的资源利用型竞争,另一种是直接的细胞接触抑制或间接的分泌化感物质的相互干扰型竞争[32]。INDER et al[33]首次对微藻的化感作用进行了定义,认为藻类分泌的胞外产物不仅能影响自身,还能影响微环境中其它藻类、微生物及高等植物的生长,或者影响营养盐离子的聚集和利用以干扰其他藻类、微生物或高等植物对营养盐的利用。近年来,已有研究证明,赤潮异弯藻能分泌具有细胞毒性的化感物质。ANDERSON et al[34]研究表明,赤潮异弯藻在一定条件下可以产生大量的次生代谢物,如多糖类、二甲基丙磺酸(DMSP/DMS) 等,这些物质排放到胞外环境,会具有一定的毒性。颜天 等[35]在研究了赤潮异弯藻对卤虫的毒性作用后认为赤潮异弯藻毒性物质来源于藻细胞表面多糖类分子。由希华 等[36]在对浮游植物种间竞争研究进展综述中也提到,赤潮异弯藻能产生或分泌一种多糖,强烈抑制以中肋骨条藻为优势种的中心硅藻的增殖。所以,当赤潮异弯藻分泌的多糖类物质积累到一定程度,就会对中肋骨条藻有致死作用,使其快速衰败。并且微藻处于100、500 和1 000 mg·L-1质量浓度的清洁疏浚物培养液中,会产生不同程度的遮光效应、降低透明度,对微藻的光合作用产生不利影响,进而阻碍藻细胞分裂和生长,降低单位水体内微藻的丰度,疏浚物质量浓度越高,对微藻种群增长抑制效应越大。0~16 μm的细粉砂和黏土是长江口悬沙粒径中的两个主要粒级,它们的均值之和超过85%[37],对海洋微藻的影响较之砂和砾石更大。因此,为准确评估悬浮清洁疏浚物对海洋微藻生长的影响,基于藻细胞密度与清洁疏浚物质量浓度和粒径之间的关系,必须建立种间竞争、起始密度、清洁疏浚物质量浓度、清洁疏浚物粒径四者之间的关系模型,这也是今后进一步加强研究的方向。
4结论
在本实验3种不同质量浓度组清洁疏浚物培养液中,质量浓度最高的1 000 mg·L-1培养液中藻细胞密度显著低于100 和500 mg·L-1质量浓度组,而100 mg·L-1培养液中藻细胞密度则是最高的。清洁疏浚物质量浓度越高,对海洋微藻抑制影响越为明显,质量浓度越低,影响越小。
单培养条件下,清洁疏浚物培养液中,海洋微藻的起始密度不同,直接影响着微藻的生长状况。在不同的起始密度下,它们的生长状况明显不同。起始密度为0.2×104cells·mL-1时,进入指数生长期和静止期的时间延长,但生长所达到的最大细胞密度较高;起始密度为0.8×104cells·mL-1时,进入指数生长期和静止期的时间缩短,但生长所达到的种群最大密度较低。
混合培养条件下清洁疏浚物培养液中,海洋微藻的起始密度不同,导致了海洋微藻种间竞争关系的变化。中肋骨条藻与赤潮异弯藻具有明显的种间竞争,赤潮异弯藻是竞争的优胜者。中肋骨条藻受到赤潮异弯藻的抑制,整个实验周期内细胞密度下降都非常明显,细胞密度明显低于单培养时的细胞密度,而赤潮异弯藻细胞密度并没有明显的减少。
参考文献(References):
[1] The Office for the London Dumping Convention. Specific guidelines for the assessment of dredged material[M]. London: The Office for the London Dumping Convention,2001:1-18.
[2] State Oceanic Administration. Marine dumping classification and assessment procedure for dredged material[S].Beijing: State Oceanic Administration,2002.
国家海洋局.疏浚物海洋倾倒分类和评价程序[S].北京:国家海洋局,2002.
[3] State Oceanic Administration.Bulletin of marine environmental quality of China,2010[R]. Beijing: State Oceanic Administration,2011.
国家海洋局.2010年中国海洋环境质量公报[R].北京:国家海洋局,2011.
[4] State Oceanic Administration. Bulletin of marine environmental quality of China,2011[R]. Beijing: State Oceanic Administration,2012.
国家海洋局.2011年中国海洋环境质量公报[R].北京:国家海洋局,2012.
[5] State Oceanic Administration. Bulletin of marine environmental quality of China,2012[R]. Beijing: State Oceanic Administration,2013.
国家海洋局.2012年中国海洋环境质量公报[R].北京:国家海洋局,2013.
[6] State Oceanic Administration. Bulletin of marine environmental quality of China,2013[R]. Beijing: State Oceanic Administration,2014.
国家海洋局.2013年中国海洋环境质量公报[R].北京:国家海洋局,2014.
[7] State Oceanic Administration. Bulletin of marine environmental quality of China,2014[R]. Beijing: State Oceanic Administration,2015.
国家海洋局.2014年中国海洋环境质量公报[R].北京:国家海洋局,2015.
[8] KE Li-na, WANG Quan-ming, ZHOU Hui-cheng. Assessment model of seawater environment quality based on variable fuzzy set theory [J].Resources Science,2012,34(4):734-739.
柯丽娜,王权明,周惠成.基于可变模糊集的海洋水质环境综合评价模型——以青岛疏浚物海洋倾倒区为例[J].资源科学,2012,34(4):734-739.
[9] HE Gui-fang, XIE Jian, TIAN Hai-tao, et al. Explore the ocean dredged mud road of comprehensive utilization of industrial[J].Ocean Development and Management,2008,25(9):60-62.
何桂芳,谢健,田海涛,等.海洋疏浚泥综合利用产业化道路的探索[J].海洋开发与管理,2008,25(9):60-62.
[10] LI Guang-mei. Study on the marine on environment impact of dredged materials disposal sites in the estuary of Daya Bay[D].Qingdao: Ocean University of China,2004.
黎广媚.疏浚泥海洋倾倒对大亚湾口海域环境影响的研究[D].青岛:中国海洋大学,2004.
[11] CAI Wei-xu. Environmental impact and recovery at the marine dumping site for long-term dumping dredged material in the southeast of the Neilingding Island, Zhujiang estuary[D]. Qingdao: Ocean University of China,2006.
蔡伟叙.琉浚物的长期倾倒对珠江口内伶仃岛东南倾倒区的环境影响研究[D].青岛:中国海洋大学,2006.
[12] STRONKHORST J, ARIESE F, VAN H B, et al.Environmental impact and recovery at two dumping sites for dredged material in the North Sea[J].Environmental Pollution,2003,124(1):17-31.
[13] ROBERTS R D,FORREST B M.Minimal impact from longterm dredge spoil disposal at a dispersive site in Tasman Bay, New Zealand[J].Journal of Marine and Freshwater Research,2007,33(4):623-633.
[14] POWILLEIT M, GRAF G, KLEINE J, et al. Experiments on the survival of six brackish macro-invertebratesfrom the Baltic Sea after dredged spoilcoverage and its implications for thefield[J].Journal of MarineSystems,2009,75(3-4):441-451.
[15] JAMES A B, NANCY J M, ALLAN Y,et al.Long-term benthic infaunal monitoring at a deep-ocean dredged materials disposal site off Northern California[J]. Deep Sea Research Part II:Topical Studies in Oceanography,2009,56(19-20):1 775-1 803.
[16] State Oceanic Administration. People’s Republic of China ocean dumping regulations implementation measures[S]. Beijing: State Oceanic Administration,1990.
国家海洋局.中华人民共和国海洋倾废管理条例实施办法[S].北京:国家海洋局,1990.
[17] State Oceanic Administration. Ocean dumping of dredged materials biology test technical regulations[S]. Beijing: State Oceanic Administration,2002.
国家海洋局.疏浚物海洋倾倒生物学检验技术规程[S].北京:国家海洋局,2002.
[18] NAYAR S, GOH B P L, CHOU L M.Environmental impact of heavy metals from dredged and resuspended sediments on phytoplankton and bacteria assessed in situ mesocosms[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2004,59(3):349-369.
[19] NAYAR S, GOH B P L, CHOU L M. Dynamics in the size structure ofSkeletonemacostatum(Greville) Cleve under conditions of reduced photosynthetically available radiation in a dredged tropical estuary[J].Journal of Experimental Marine Biology and Ecology,2005,318(2):163-182.
[20] WETZEL M A, WAHRENDORF D S, VONDEROHE P C.Sediment pollution in the Elbe estuary and its potential toxicity at different trophic levels[J].Science of the Total Environment,2013,449(1):199-207.
[21] ZOU Jing-zhong, DONG Li-ping.Skeletonemacostatumphysiological and ecological characteristicsresearch [C]∥China offshore red tide biological research.Beijing:China Ocean Press,1989.
邹景忠,董丽萍.中肋骨条藻生理生态特性研究[C]∥中国近海赤潮生物研究——赤潮研究学术讨论会论文集.北京:海洋出版社,1989.
[22] ZOU Jing-zhong, DONG Li-ping. Bohai Bay red tide species succession and proliferation competition [C]∥China offshore red tide biological research.Beijing:China Ocean Press,1989.
邹景忠,董丽萍.渤海湾赤潮生物种类演替及其增殖竞争[C]∥中国近海赤潮生物研究——赤潮研究学术讨论会论文集.北京:海洋出版社,1989.
[23] GAO Li-jie, CHEN Ping, GAO Jun-hai. Research process forHeterosigmaakashiwo[J]. Science and Technology Information, 2010,30:225-226.
高丽洁,陈萍,高俊海.赤潮异弯藻研究进展[J].科技资讯,2010,30:225-226.
[24] GUILLARD R R L, RYTHER J H.Studies of marine planktonic diatoms:I.CyclotellananaHustedt,andDetonulaconfervacea(cleve)Gran[J].Canadian Journal of Microbiology,1962,8(2):229-239.
[25] GB/T 17378.5-2007 The specification for marine monitoring part 5: sediment analysis[S].2007.
GB/T 17378.5-2007海洋监测规范[S].2007.
[26] GAI Guang-sheng, YANG Sui-hua, LIU Tao, et al. Compilation of marine environmental protection legislation[M].Beijing:China Ocean Press, 2004:427-428.
盖广生,杨绥华,刘涛,等.海洋环境保护法规文件汇编[M].北京:海洋出版社,2004:427-428.
[27] SHENG Guo-ying, SHI Bing-zhang. Marine ecology[M]. Beijing: Science Press, 2002.
沈国英,施并章.海洋生态学[M].北京:科学出版社,2002.
[28] CAI Heng-jiang, TANG Xue-xi, ZHANG Pei-yu, et al. Effects of initial density on the population growth of three species of red tide microalgae[J].Marine Environment Science,2005,24(3):37-39.
蔡恒江,唐学玺,张培玉,等.不同起始密度对3种赤潮微藻种群增长的影响[J].海洋环境科学,2005,24(3):37-39.
[29] WEI Jie, ZHAO Wen, YANG Wei-dong, et al. Effects of initial biomass ratio on the interspecific competition outcome between three marine microalgae species[J]. Acta Ecologica Sinica,2012,32(4):1 124-1 132.
魏杰,赵文,杨为东,等.起始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响[J].生态学报,2012,32(4):1 124-1 132.
[30] PHAM T N N, HUISMAN J, SOMMEIJER B P. Simulation of three-dimensional phytoplankton dynamics: competition inlight-limited enviroments[J]. Journal of Computational and Applied Mathematics,2005,174(1):57-77.
[31] CHEN Ye, FENG Jing, YAN Xiao-jun. Study on interaction among three speciesof red tide algae[J]. Journal of Ningbo University:NSEE,2007,20(3):311-314.
陈烨,冯婧,严小军.3种常见赤潮藻间相互作用的研究[J].宁波大学学报:理工版,2007,20(3):311-314.
[32] LAMPERT W, SOMMER U. Limnoecology: The ecology of lakes and streams[M].New York:Oxford University Press,2007:89-147.
[33] INDER J I T, DAKSHINI K M M. Algal allelopathy[J].Botanical Reviews,1994,60(2):182-196.
[34] ANDERSON D M, KULIS D M, QI Y Z, et al. Paralytic shellfish poisoning in Southern China[J].Toxicon,1996,34(5):579-590.
[35] YAN Tian, ZHOU Ming-Jiang, FU Meng,et al. The preliminary study on toxicity ofHeterosigmaakashiwoand thetoxicitysource[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica,2003,34(1):50-55.
颜天,周名江,傅萌,等.赤潮异弯藻毒性及毒性来源的初步研究[J].海洋与湖沼,2003,34(1):50-55.
[36] YOU Xi-hua,WANG Zong-ling,SHI Xiao-yong,et al. Advances in the studies of phytoplankton interspecific competition[J].Transactions of Oceanology and Limnology,2007(4):161-166.
由希华,王宗灵,石晓勇,等.浮游植物种间竞争研究进展[J].海洋湖沼通报,2007(4):161-166.
[37] ZHANG Zhi-zhong, XU Zhi-gang. Suspended sediments and its transport in the area of Changjiang River estuary[J]. Marine Science,1983(5):6-11.
张志忠,徐志刚.长江口悬沙及其运移[J].海洋科学,1983(5):6-11.
Effects of cleaning dredged materials on the interspecific competition between two species of microalgae
DONG Peng1, FEI Yue-jun1, HE Dong-hai1, ZHANG Hai-bo*1, XU Ren2,3
(1.MarineEnvironmentalMonitoringCenterofNingbo,SOA,Ningbo315040,China; 2.EastChinaSeaEnvironmentalMonitoringCenter,SOA,Shanghai201206,China; 3.KeyLaboratoryofIntegratedMonitoringandAppliedTechnologyforMarineHarmfulAlgalBlooms,SOA,Shanghai200090,China)
Abstract:The effects of cleaning dredged materials on the growth of two marine microalgae species with different initial cell density:Skeletonema costatum and Heterosigma akashiwo, were investigated by using the measures of experimental ecology. The results show that at the unialgal culture medium of cleaning dredged materials in laboratory, the different initial cell density has apparent effects on the growth of microalgae. At the initial cell density of 0.2×104 cells·mL(-1), the time of entering exponential phase and stationary phase can be extended, and reaching the maximum cell density is higher; at the initial cell density of 0.8×104 cells·mL(-1), the time of entering exponential phase and stationary phase could be shortened, and reaching the maximum cell density is reduced. For the mixed cleaning dredged materials culture medium, the different initial cell density has apparent effects on the relation of interspecific competition between two species of microalgae. There is obvious interspecific competition between S. costatum and H. akashiwo. H. akashiwo has predominance in this competition, and S. costatum suffers from H. Akashiwo inhibition, within the entire experimental period, cell density reduces very significantly and is lower than that in the unialgal culture, while H. akashiwo cell density is not significantly reduced. Among these three different medium concentrations of cleaning dredged materials, the cell density in the highest culture medium concentrations of 1 000 mg·L(-1 )is significantly lower than those in 100 mg·L(-1 )and 500 mg·L(-1) culture medium, and the cell density is the highest in 100 mg·L(-1) culture medium. This indicates that the greater of clean dredged materials concentrations, the greater effects on the growth of microalgae, while the lower of clean dredged materials concentrations, the smaller effects on the growth of microalgae.
Key words:cleaning dredged materials; interspecific competition; initial cell density; Skeletonema costatum;Heterosigma akashiwo
Doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.007
中图分类号:Q948.8
文献标识码:A
文章编号:1001-909X(2016)01-0052-09
作者简介:董鹏(1988-),男,江苏徐州市人,助理工程师,主要从事海洋生态环境监测与评价方面的研究。E-mail:dongpeng@eastsea.gov.cn*通讯作者:张海波(1978-),男,高级工程师,主要从事海洋生态环境监测与评价方面的研究。E-mail:zhanghb@eastsea.gov.cn
基金项目:2012年中央分成海域使用金支出项目资助(环保类,国海办字(2013)551号);农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室项目资助(2013K05);2013年国家海洋局东海分局青年科技基金项目资助(201324)
收稿日期:2015-04-22修回日期:2015-10-19
董鹏,费岳军,何东海,等.清洁疏浚物对2种海洋微藻种间竞争的影响[J].海洋学研究,2016,34(1):52-60, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.007.
DONG Peng, FEI Yue-jun, HE Dong-hai, et al. Effects of cleaning dredged materials on the interspecific competition between two species of microalgae[J].Journal of Marine Sciences,2016,34(1):52-60, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2016.01.007.