CO2濃度升高和溫度上升對(duì)斜生柵藻誘導(dǎo)型防御的影響.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展，由于化石燃料的大量燃燒和人類活動(dòng)加劇，大氣CO2含量逐年增加，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，全球大氣CO2濃度將由380 ppm增加至750 ppm。由大氣CO2濃度升高導(dǎo)致的全球氣候及生態(tài)系統(tǒng)變化，已引起了各界廣泛關(guān)注。由于CO2是植物進(jìn)行光合作用必需的底物，CO2濃度升高勢(shì)必對(duì)植物的生理生長(zhǎng)產(chǎn)生重要影響。另一方面，由于CO2氣體具有吸熱和隔熱作用，大氣CO2濃度上升，必然導(dǎo)致溫度的上升。據(jù)預(yù)測(cè)，大氣CO2含量增加一倍，全球氣溫將平均

2、升高5-6℃。而溫度是影響催化植物生化反應(yīng)進(jìn)行的生物酶活性的關(guān)鍵因子，因此溫度升高也將影響植物的生理生長(zhǎng)、生物量產(chǎn)量及能量分配等。藻類進(jìn)行誘導(dǎo)型防御是種間關(guān)系相互作用的結(jié)果，在預(yù)防不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)物種的種群劇烈波動(dòng)進(jìn)而維持群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面具有重要作用。因此，研究藻類誘導(dǎo)型防御對(duì)CO2濃度升高和溫度上升的響應(yīng)對(duì)預(yù)測(cè)水域生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)具有重要理論意義。已有研究主要關(guān)注了CO2濃度和溫度升高對(duì)淡水藻類的影響，但是對(duì)藻類誘導(dǎo)型防御的研究尚未見報(bào)

3、道。針對(duì)這個(gè)問題，本論文采用淡水浮游微藻斜生柵藻（Scenedesmus obliquus）和浮游動(dòng)物大型溞（Daphnia magna）展開以下研究:
　　1、CO2濃度升高對(duì)斜生柵藻誘導(dǎo)型防御的影響
　　分別在大氣350ppmCO2濃度和升高至750 ppm濃度條件下培養(yǎng)斜生柵藻，以添加大型溞濾液的為處理組，未添加大型溞濾液的為對(duì)照組，保持光照強(qiáng)度、光照周期、培養(yǎng)溫度一致，培養(yǎng)9天。每天取樣，顯微計(jì)數(shù)，觀察柵藻生理生長(zhǎng)狀

4、態(tài);用Phyto-PAM測(cè)定光合作用參數(shù);電鏡觀察柵藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，不論在350ppm或者750ppmCO2濃度培養(yǎng)下，添加大型溞濾液對(duì)柵藻的種群細(xì)胞增長(zhǎng)均沒有明顯影響;但隨著大氣CO2濃度由350ppm升高至750ppm，對(duì)照組和處理組的細(xì)胞密度均增加了28％左右，柵藻種群增長(zhǎng)率顯著提高(P＜0.05);在750ppm CO2濃度培養(yǎng)下，處理組柵藻種群中多細(xì)胞群體比例明顯增大，每群體細(xì)胞數(shù)顯著增加，誘導(dǎo)型群體形成強(qiáng)度增強(qiáng)。升高C

5、O2濃度，培養(yǎng)基的pH下降，而且隨時(shí)間延長(zhǎng)pH下降越明顯。培養(yǎng)基中可溶性碳TC、TOC和IC含量隨著CO2濃度升高也有所升高，但是隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，兩個(gè)CO2濃度下的TC、TOC和IC含量均趨于穩(wěn)定。對(duì)光合參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)初期CO2濃度升高可顯著提高對(duì)照組藻細(xì)胞的實(shí)際光合效率ψPSⅡ，但對(duì)處理組藻細(xì)胞的光合效率沒有顯著影響。結(jié)合電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，750ppmCO2濃度培養(yǎng)的藻細(xì)胞胞外多聚糖層明顯加厚，推測(cè)這是高CO2濃度培養(yǎng)增強(qiáng)了柵藻誘導(dǎo)

6、型防御群體強(qiáng)度的重要原因。
　　2、溫度和CO2濃度升高對(duì)斜生柵藻誘導(dǎo)型防御群體形成的影響
　　分別將兩個(gè)大氣CO2濃度(380ppm、750ppm)和三個(gè)溫度(25℃、28℃、31℃)處理相結(jié)合，共六個(gè)實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)斜生柵藻，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中均以添加大型溞濾液的為處理組，未添加大型溞濾液的為對(duì)照組，保持光照強(qiáng)度、光照周期一致，培養(yǎng)9天。每天取樣，顯微計(jì)數(shù)，觀察柵藻生長(zhǎng)生理狀態(tài)。結(jié)果顯示，在380ppm CO2濃度培養(yǎng)下，隨著溫度由

7、25℃升高至28℃和31℃，細(xì)胞生長(zhǎng)速度加快，細(xì)胞密度有所增加，但是培養(yǎng)在28℃和31℃下的藻細(xì)胞密度沒有明顯差異;在每個(gè)實(shí)驗(yàn)組中，添加大型溞濾液均可誘導(dǎo)柵藻形成誘導(dǎo)型防御群體。當(dāng)CO2濃度升高至750ppm時(shí)，處理組中25℃和28℃下的每群體細(xì)胞數(shù)較380ppmCO2濃度下的有所增大，31℃下的每群體細(xì)胞數(shù)與380ppmCO2濃度下的沒有顯著性差異。不管是在高CO2濃度還是在低CO2濃度情況下，隨著溫度升高，處理組中每群體細(xì)胞數(shù)都呈下