沉水植物对附植藻类影响研究

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附生现象普遍存在于大中型浅水湖泊中,大型沉水植物表面经常附着生长着由藻类、真菌、细菌等有机群体组成的复杂群落。附植生物群落具有特定的物种组成和空间结构,与宿主沉水植物及周围水体环境联系密切,在水生生态系统中发挥重要作用。研究沉水植物外来种和乡土种对植物叶片表面附植藻类的影响,有助于了解水生植物化感抑藻作用、沉水植物种间竞争以及水生植物-附植藻类相互作用机制,对于湖泊富营养化生态治理和外来种入侵生态影响评价具有重要意义。本研究对比分析了乡土沉水植物叶附植藻类群落组成与结构的差异,研究不同浓度的沉水植物外来种与其同科(或同属)的乡土种叶片浸提液对乡土叶附植藻类生长和群落组成的影响;进一步比较沉水植物外来种同乡土种叶片浸提液组分的差异,探究沉水植物共有和外来种特有的不同浓度的浸提液组分对几种常见附植藻类生长的影响,对比分析沉水植物外来种和乡土种对乡土叶附植藻类影响的差异,得出以下主要结论:(1)对比分析乡土沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)叶表面附植藻类的群落组成与结构特征,在显微镜下分别观察到12种和26种藻类,主要包括绿藻门、蓝藻门、硅藻门和裸藻门以及黄藻门的少数种类。穗状狐尾藻叶附植藻类群落的物种丰富度和多样性(分别为3.696和3.117)均高于轮叶黑藻(分别为2.061和2.028)。(2)沉水植物外来种伊乐藻(Elodea nuttallii)、聚叶狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和乡土种轮叶黑藻、穗状狐尾藻对乡土叶附植藻类的生长均有显著影响,经叶片浸提液处理后附植藻类的细胞总数显著减少,群落组成结构趋于简单化。外来沉水植物对乡土叶附植藻类的影响比乡土种本身更显著,且高浓度叶片浸提液的抑制效应更强。四种沉水植物叶片浸提液均降低乡土叶附植藻类的细胞总数,对群落物种丰富度和多样性的影响总体呈“低浓度促进、高浓度抑制”现象,且外来沉水植物的抑制更显著。另外,植物鲜样制备的叶片浸提液较植物干样制备的叶片浸提液具有更强的化感抑藻作用。(3)采用气质联用(GC-MS)技术分析轮叶黑藻、穗状狐尾藻、伊乐藻和水盾草(Cabomba caroliniana)叶片浸提液的化感组分,发现沉水植物外来种和乡土种叶片浸提液组分存在较大差异。四种沉水植物共有的N-苯基-2-萘胺、伊乐藻特有的苯丙酮以及水盾草特有的苯并呋喃均显著降低斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)的细胞浓度和叶绿素含量,对四尾栅藻(Scenedesmus quadricanda)生长的抑制较弱。总体上化感物质作用效果:苯丙酮>苯并呋喃>N-苯基-2-萘胺,相比四种沉水植物共有的组分N-苯基-2-萘胺,外来种伊乐藻和水盾草叶片浸提液中特有的苯丙酮、苯并呋喃具有更强的抑藻效应,表明外来种特有物质可能比广谱性物质对附植藻类有更好的抑制效果。(4)附植藻类的不同生长指标(相对生长率、藻细胞浓度、叶绿素含量)对浸提液组分浓度及处理时间的响应存在显著差异,呈现“低浓度促进、高浓度抑制”的现象,附植藻类随时间推移显示明显的生长趋势。这可能与水生植物化感抑藻效应具的积累效应有关,宿主释放的活性物质达到一定含量时才会产生显著的抑制作用。通过研究沉水植物对叶附植藻类的影响,发现外来种比乡土种对乡土叶附植藻类生长的抑制更显著,外来沉水植物叶片浸提液的特有组分具有强烈的化感抑藻作用。这对沉水植物附生现象、沉水植物种间竞争以及外来沉水植物入侵的研究具有一定的参考价值。
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