红色中缢虫赤潮衰亡过程中营养盐的循环和利用及对浮游植物种群组成的影响  

Regeneration and utilization of nutrients during collapse of a Mesodinium rubrum red tide and its influence on phytoplankton species composition

作　　者：张亚锋 宋秀贤[2] Paul J. HARRISON 刘胜[4] 俞志明[2] 阚金军 钱培元[6] 刘皓 殷克东 

机构地区：[1]中山大学海洋科学学院,广州510006 [2]中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室,青岛266071 [3]Department of Earth,Ocean&Atmospheric Sciences,University of British Columbia,Vancouver V6T IZ4,Canada [4]中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广州510301 [5]Microbiology Division,Stroud Water Research Center, Avondale,PA 19311,USA [6]香港科技大学生命科学部，中国香港999077

出　　处：《中国科学：地球科学》2018年第12期1606-1619,共14页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:U1701247,91328203,50339040,40025614);广东省科技厅对外科技合作项目(编号:2013B051000042)资助.

摘　　要：高生物量赤潮频繁地发生在香港的半封闭海湾,但这些海湾水体中的营养盐不足以支持如此高生物量的浮游植物生长.这些高生物量赤潮在衰亡期会释放大量无机营养盐到环境水体.我们假设这些来自赤潮衰亡释放的大量无机营养盐将加速其他种类浮游植物的生长,进而影响浮游植物种群组成.我们在香港的一个半封闭的海湾——牛尾海,利用由红色中缢虫(Mesodinium rubrum)引发的一次赤潮事件来检验这一假设.在赤潮发生水域,水体中细胞密度的达到5.0×10~5cells L^(-1),叶绿素a高达63.71μg L^(-1).在赤潮和非赤潮水域,水体中无机营养盐(硝酸盐:NO_3,铵盐:NH_4^+,磷酸盐:PO_4~3,硅酸盐:SiO_4~3)的浓度均较低.将营养盐添加到赤潮和非赤潮水体中,进行为期9天的营养盐加富培养实验.实验发现:赤潮水体中,无机营养盐的添加不能维持高细胞密度的红色中缢虫生长,第1天后红色中缢虫细胞密度迅速下降;非赤潮水体中,无机营养盐的添加并不能促使红色中缢虫细胞密度达到赤潮水体中的密度.这证实了营养盐并不是此次赤潮事件的形成或衰亡的主要驱动因素.红色中缢虫赤潮在第1天衰亡后,释放出了高浓度的NO_3、PO_4~3、SiO_4~3、NH_4^+和尿素.细菌丰度和异养活性明显增加,在第3天或第4天达到最高,并随红色中缢虫细胞密度的下降而降低.赤潮衰亡释放出来的营养盐刺激了诸如:角毛藻变种(Chaetoceros affinis var.)、卷曲鱼腥藻(circinalis)、伏氏海毛藻(Thalassiothrix frauenfeldii)和菱形藻属(Nitzschia sp.)等硅藻生长,这种刺激作用在添加SiO_4~3的处理组中更明显;同时也刺激其他藻种的生长.这些结果表明,海湾中的红色中缢虫赤潮不是直接由营养盐驱动引发的.然而,赤潮衰亡时释放的大量无机营养盐会引起寡营养环境水体中藻华的二次爆发,进而影响浮游植物种群的组成.

关 键 词：赤潮 种群组成 无机营养盐 再循环 红色中缢虫 

分 类 号：X55[环境科学与工程—环境工程]