三亚造礁石珊瑚虫黄藻光合作用荧光参数的变化及其对珊瑚健康状况的指示意义

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珊瑚共生虫黄藻通过光合作用为宿主珊瑚虫提供主要的物质能量,因此在珊瑚礁生态系统中发挥重要作用。通过衡量虫黄藻光合作用的变化能从微观角度判别珊瑚的健康状况,并衡量珊瑚对环境因子胁迫的响应程度。本论文利用叶绿素荧光仪探测珊瑚在受重金属锌、光照胁迫时虫黄藻光合作用荧光参数的变化,进一步分析荧光值变化对珊瑚健康状况的指示意义。得出如下主要结论:   1)珊瑚虫黄藻光合作用的有效光量子产量(Fv/Fm’)呈现出典型的日变化规律,即早晨处于最高值,随着日照增强,该比值不断下降至正午的最低值,午后该比值逐渐上升到傍晚时逐渐恢复至略低于早晨的水平。Fv/Fm’的变化与光合有效辐射(PAR)、温度显著相关,与PAR的相关性高于与温度的相关性;   2)珊瑚虫黄藻能够利用太阳光进行光合作用,但存在一定的阈值,当光合有效辐射强度PAR<250μmol quanta·m-2·s-1时,珊瑚虫黄藻的有效光量子产量Fv/Fm’随着光照增强而增加,超过这一辐射强度时,珊瑚虫黄藻的Fv/Fm’迅速降低。野外实际监测的几种珊瑚中,澄黄滨珊瑚(Porites lutea)的Fv/Fm’下降幅度最大,其次是指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata),粗糙菊花珊瑚(Goniastrea aspera)变化幅度最小。   3)实验监测了2种鹿角珊瑚暴露在相对低浓度锌(105.6μg/L)和相对高浓度(599.4μg/L)条件下Fv/Fm的变化。结果显示,相对相对低浓度锌胁迫时较粗的花鹿角珊瑚比较细的浪花鹿角珊瑚有相对较强的忍受能力,表现为最大光化学产量(Fv/Fm)和最大电子传导速率(rETRmax)下降速度相对较慢;相对高浓度锌胁迫时,2种鹿角珊瑚颜色均快速变浅,第2天即大面积露出白色骨骼,Fv/Fm下降到0.3以下,不再对光强做出响应,指示珊瑚已死亡。实验说明珊瑚共生虫黄藻光合作用有效光量子产量Fv/Fm’<0.6时,指示珊瑚受到胁迫。   4)对三亚鹿回头礁坪上的优势珊瑚指状蔷薇珊瑚Montipora digitata在实验室进行24h的金属锌的急性胁迫的测试,浓度梯度分别为5μg/L,10μg/L,30μg/L,60μg/L,100μg/L。实验表明,(1)在低浓度锌胁迫时(<30μg/L),珊瑚共生虫黄藻密度下降,24h后有效光量子产量Fv/Fm’高于0.60,处于正常范围,说明珊瑚体内的虫黄藻仍有光学活性;(2)在锌浓度为60μg/L和100μg/L的环境下,经24h胁迫后,珊瑚有效光量子产量降低至0.60以下,说明虫黄藻光和活性降低,但此时虫黄藻密度高于前三个锌浓度胁迫下的虫黄藻密度。说明虫黄藻的光合功能受损但未被大量排出。这似乎说明,虫黄藻密度能作为珊瑚是否受到胁迫的指标;但无法直接判断珊瑚受到胁迫的程度,而荧光参数有效光量子产量能快速、原位测量虫黄藻的光合作用情况,因此二者结合能更好地判断珊瑚的健康状况。
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