全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆圆期摇 摇 圆园员猿年 员员月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
利用分布有 辕无数据预测物种空间分布的研究方法综述 刘摇 芳袁李摇 晟袁李迪强 渊苑园源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观服务研究进展 刘文平袁宇振荣 渊苑园缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤呼吸组分分离技术研究进展 陈敏鹏 袁夏摇 旭袁李银坤袁等 渊苑园远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
平茬高度对四合木生长及生理特性的影响 王摇 震袁张利文袁虞摇 毅袁等 渊苑园苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同水分梯度下珍稀植物四数木的光合特性及对变化光强的响应 邓摇 云袁陈摇 辉袁杨小飞袁等 渊苑园愿愿冤噎噎噎
水稻主茎节位分蘖及生产力补偿能力 隗摇 溟袁李冬霞 渊苑园怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于辐热积法模拟烤烟叶面积与烟叶干物质产量 张明达袁李摇 蒙袁胡雪琼袁等 渊苑员园愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响
田慎重袁王摇 瑜袁李摇 娜袁等 渊苑员员远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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不同光照强度下兴安落叶松对舞毒蛾幼虫生长发育及防御酶的影响 鲁艺芳袁严俊鑫袁李霜雯袁等 渊苑员圆缘冤噎噎
南方小花蝽在不同空间及笼罩条件下对西花蓟马的控制作用 莫利锋袁郅军锐袁田摇 甜 渊苑员猿圆冤噎噎噎噎噎噎
浮游植物对溶解态 粤造的清除作用实验研究 王召伟袁任景玲袁闫摇 丽袁等 渊苑员源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
卧龙巴郎山川滇高山栎群落植物叶特性海拔梯度特征 刘兴良袁 何摇 飞袁 樊摇 华袁等 渊苑员源愿冤噎噎噎噎噎噎噎
春夏季闽江口和兴化湾虾类数量特征 徐兆礼袁孙摇 岳 渊苑员缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
啃食性端足类强壮藻钩虾对筼筜湖三种大型海藻的摄食选择性 郑新庆袁黄凌风袁李元超袁等 渊苑员远远冤噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
源种农业措施对三化螟种群动态的控制作用 张振飞袁黄炳超袁肖汉祥袁等 渊苑员苑猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原沟壑区森林带不同植物群落土壤氮素含量及其转化 邢肖毅袁黄懿梅袁安韶山袁等 渊苑员愿员冤噎噎噎噎噎
基于诊断学的生态系统健康评价 蔡摇 霞袁徐颂军袁陈善浩袁等 渊苑员怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
稻田生态系统中植硅体的产生与积累要要要以嘉兴稻田为例 李自民袁宋照亮袁姜培坤 渊苑员怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎
自由搜索算法的投影寻踪模型在湿地芦苇调查中的应用 李新虎袁赵成义 渊苑圆园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贺兰山不同海拔典型植被带土壤微生物多样性 刘秉儒袁张秀珍袁胡天华袁等 渊苑圆员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
内蒙古典型草原灌丛化对生物量和生物多样性的影响 彭海英袁李小雁袁童绍玉 渊苑圆圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区 愿园种植物繁殖体形态特征及其物种分布 王东丽袁张小彦袁焦菊英袁等 渊苑圆猿园冤噎噎噎噎噎噎
基于 酝粤载耘晕栽模型的贺兰山岩羊生境适宜性评价 刘振生袁高摇 惠袁摇 滕丽微袁等 渊苑圆源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
太湖湖岸带浮游植物初级生产力特征及影响因素 蔡琳琳袁朱广伟袁李向阳 渊苑圆缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
艾比湖地区土壤呼吸对季节性冻土厚度变化的响应 秦摇 璐袁吕光辉袁何学敏袁等 渊苑圆缘怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
田间条件下黑垆土基础呼吸的季节和年际变化特征 张彦军袁郭胜利袁刘庆芳袁等 渊苑圆苑园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
光核桃遗传资源的经济价值评估与保护 张丽荣袁孟摇 锐袁路国彬 渊苑圆苑苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
棉花节水灌溉气象等级指标 肖晶晶袁霍治国袁姚益平袁等 渊苑圆愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
云南红豆杉人工林萌枝特性 苏摇 磊袁苏建荣袁刘万德袁等 渊苑猿园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
赣中亚热带森林转换对土壤氮素矿化及有效性的影响 宋庆妮袁杨清培袁余定坤袁等 渊苑猿园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
圆园员猿年 耘怎则燥责藻葬灶 郧藻燥泽糟蚤藻灶糟藻泽 哉灶蚤燥灶国际会议述评 钟莉娜袁赵文武 渊苑猿员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员猿鄄员员
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封面图说院 山坡岩羊图要要要岩羊属国家二级保护动物袁因喜攀登岩峰而得名袁又名石羊遥 贺兰山岩羊主要分布于海拔 员缘园园要
圆猿园园皂的山势陡峭地带袁羊群多以 圆要员园只小群为主遥 生境适宜区主要为贺兰山东坡渊宁夏贺兰山国家级自然保护
区冤的西南部袁而贺兰山西坡渊内蒙古贺兰山国家级自然保护区冤也有少量分布遥 贺兰山建立国家级自然保护区以
来袁随着保护区环境的不断改善袁这里岩羊的数量也开始急剧增长袁每平方公里的分布数量现居世界之首袁岩羊的活
动范围也相应扩大到低山 怨园园米处的河谷遥 贺兰山岩羊生境选择的主要影响因子为海拔尧坡度及植被遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 22 期
2013年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.22
Nov.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41176096);国家基础研究发展规划项目(2011CB409801);科技部国际合作项目(2010DFA24590)
收稿日期:2012鄄07鄄25; 摇 摇 修订日期:2013鄄01鄄11
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: renjingl@ ouc.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201207251057
王召伟,任景玲,闫丽,谢芳,苏荣国.浮游植物对溶解态 Al的清除作用实验研究.生态学报,2013,33(22):7140鄄7147.
Wang Z W, Ren J L, Yan L, Xie F, Su R G.Preliminary study on scavenging mechanism of dissolved aluminum by phytoplankton.Acta Ecologica Sinica,
2013,33(22):7140鄄7147.
浮游植物对溶解态 Al的清除作用实验研究
王召伟,任景玲*,闫摇 丽,谢摇 芳,苏荣国
(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室, 青岛摇 266100)
摘要:近期黄、东海溶解态 Al调查结果显示,赤潮爆发过程中溶解态 Al的含量会明显降低,说明浮游植物生长对 Al 的生物地
球化学循环有着重要的影响。 在此背景下通过实验室培养,探讨了不同浓度 Al 加富条件下部分硅藻(新月菱形藻、中肋骨条
藻、威氏海链藻)和甲藻(东海原甲藻)对溶解态 Al的清除机制。 结果表明:培养液中溶解态 Al在硅藻的指数生长期会出现明
显的下降,在衰亡期略有回升,而甲藻生长过程对水体中溶解态 Al的这种清除相对于硅藻并不明显。 采用痕量元素淋洗试剂
对浮游植物进行淋洗,以区分细胞内结合态 Al和细胞外吸附态 Al的含量。 淋洗实验结果表明:指数生长期硅藻细胞内结合态
Al占浮游植物细胞内总 Al含量的比例约为 20%—80%,且稳定期的硅藻细胞内结合态 Al的比例较指数生长期有不同程度的
增加,说明硅藻在生长过程中会主动吸收溶液中的溶解态 Al,实验结果对深入认识 Al的海洋生物地球化学循环提供了重要的
证据。
关键词:溶解态铝;细胞内结合态铝;清除机制;硅藻;甲藻
Preliminary study on scavenging mechanism of dissolved aluminum by
phytoplankton
WANG Zhaowei, REN Jingling*, YAN Li, XIE Fang, SU Rongguo
Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China
Abstract: Aluminum (Al) is one of the key parameters of GEOTRACES, which can be used as the tracer of terrestrial
input from river and / or atmospheric deposition. Recent results in the central Yellow Sea have shown that dissolved Al was
scavenged significantly during the phytoplankton bloom and had similar vertical profiles with silicate, which indicate the
biological regulation of dissolved Al. However, detailed scavenging mechanism of dissolved Al by phytoplankton remains
unclear. In the present study, the scavenging mechanism of dissolved Al by diatoms (Nitzschia closterium, Skeletonema
coasatum, Thalassiosira weissflogii) and dinoflagellate (Prorocentrum donghaiense) were investigated under different Al
additions incubation conditions. The algae chosen here were typical phytoplankton species in the marginal seas of China. The
cell were grown in filtered and sterilized seawater enriched with f / 2 medium under 2000 lx (12 颐12 LD circle) at 20 益 .
The algae were cultivated triplicate in 2 L polycarbonate (PC) bottle under different Al enrichment conditions, including
control group with no Al enrichment, 300 nmol / L and 600 nmol / L Al enrichment groups. Al was added as form of Al鄄EDTA
complex in order to prevent the hydrolysis of free Al3+ ion. Dissolved Al concentrations as well as other relevant parameters
(e.g., cell density, chlorophyll鄄a and silicate etc.) were analyzed during the incubation experiments.
The results showed that the growth rates of cultivated diatoms and dinoflagellate under 300 nmol / L and 600 nmol / L
enrichment groups decreased about 3% ~23% compared to the control group, indicating that the enrichment of dissolved Al
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didn忆t inhibit the growth of algae but delay the exponential growth period slightly. Dissolved Al concentrations decreased
dramatically within two days for all incubation groups of diatoms, and then the decline slowed down until exponential growth
period when Al was scavenged to nearly 20 nmol / L. The concentrations of dissolved Al increased slightly after the
degradation of phytoplankton due to the release of dead cells. In contrast with diatom, the decreasing of dissolved Al
concentration was not obvious during the incubation of dinoflagellate. Intra鄄 and surface adsorbed Al pools in the cultivated
algae was differentiated using oxalate reagent (Oxalate鄄EDTA鄄Citrate) to remove surface adsorbed Al from phytoplankton
cells. The results showed that dissolved Al was scavenged onto the surface of cells during initial incubation period, and then
part of surface adsorbed Al was converted into intra鄄cellular Al pool with the growth of phytoplankton. The percentage of
intra鄄cellular Al in phytoplankton was approximately 20%—80% during the exponential growth period, and increased
slightly during stable growth period. This indicates that the biogeochemical cycle of Al in the ocean is affected by diatoms.
Using dissolved Al as tracer of terrestrial material input should appropriate correct the impact from biological activity,
especially at the marginal seas influenced significantly by the phytoplankton bloom.
Key Words: dissolved aluminum; intra鄄cellular Al; scavenging mechanism; diatom; dinoflagellate
铝(Al)作为地壳中含量第三的元素[1],其在海洋中的分布研究已相当充分,大部分海区调查结果表明溶
解态 Al是非营养型分布的痕量元素[2鄄3],生物摄取过程并不是 Al自水体清除的主要过程,其可作为示踪剂指
示陆源物质向海洋的输送过程[4鄄6]。 但在部分海域(例如:地中海,黄海,长江口)也发现溶解态 Al 呈现营养
盐型分布,且浮游植物水华后海水中溶解态 Al 含量大幅度降低[7鄄11],平均降幅在 30%—40%左右[12鄄13],这说
明浮游植物活动对溶解态 Al的生物地球化学循环起着重要的作用。
目前研究较多的是关于溶解态铁(Fe)、锰(Mn)等痕量金属元素对浮游植物生长的促进 /抑制作用及其
机理[14鄄15],而关于浮游植物生长对海洋中溶解态 Al的生物地球化学循环影响的研究相对较少。 硅藻能够清
除水体中部分 Al 已被许多科学工作者证实[16鄄18]。 有学者认为,Al自水体中迁出的生物摄取过程是由硅藻吸
收海水中的溶解态 Al形成硅质外壳引起的[19鄄20],但是也有学者认为,虽然部分海区溶解态 Al 含量随着生物
量的增加而减小,这主要是由于浮游植物的生长使水体中生源颗粒物增加,从而使其表面吸附的 Al的含量增
加,水体中溶解态 Al的浓度减少[4, 21]。 为了有效地研究浮游植物对金属离子的清除机制,Hudson和 Morel于
1989年[22]提出利用 Ti (芋)鄄EDTA鄄柠檬酸盐作为淋洗试剂洗脱“细胞外吸附冶的金属离子以区分“细胞内结
合态冶和“细胞外吸附态冶的金属离子含量的方法,Tovar鄄Sanchez等人于 2003年[23]对其进行了改进,用草酸盐
代替 Ti (芋)对细胞外吸附态的痕量金属铁进行淋洗,提高了淋洗效率。
本文旨在对中国近海常见赤潮藻种进行 Al加富培养,以期证明浮游植物生长对 Al 的清除作用,利用草
酸盐淋洗试剂区分不同藻种及不同生长阶段“细胞内结合态 Al冶和“细胞外吸附态 Al冶的比例,初步探索其清
除机制,前期以海水中的溶解态 Al为示踪因子估算陆源物质输送、水团混合、以及通过大气沙尘向开阔大洋
的 Fe输送通量的结果应该加以适当修正,特别是在受浮游植物水华影响显著的陆架边缘海海区。
1摇 材料与方法
1.1摇 实验藻种培养
实验所用新月菱形藻(Nitzschia closterium)、中肋骨条藻(Skeletonema coasatum)、威氏海链藻(Thalassiosira
weissflogii)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)由中国海洋大学藻种室提供,藻体的形态特征及细胞大小
见表 1,采用 f / 2培养。
实验室培养分为 3组,分别为对照组,300 nmol / L Al加富组,600 nmol / L Al加富组,分别指在培养液中添
加 Al的量为 0、300、600 nmol / L。 培养用的海水为青岛麦岛近岸海水,背景海水中 Al 的平均值约为 200
nmol / L。 培养海水在使用前,先用 0.45 滋m的醋酸纤维膜过滤,除去颗粒物,然后用高压灭菌锅灭菌,冷却后
接种培养。 所有培养实验均在 2 L Nalgene 聚碳酸酯(PC)瓶中进行。 PC 瓶用酸浸泡 7d 后,用去离子水和
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Milli鄄Q水冲洗 3遍至中性。 开始培养时,在 PC 瓶中先加 900 mL 过滤灭菌海水,然后加入 Al鄄EDTA 络合物
(KAl(SO4) 2·12H2O,Al 颐EDTA= 1颐2),再加入 f / 2营养液(Al<30 nmol / L),最后加入 100 mL藻液,每组分别
培养 2—3个平行样。 培养实验在光照培养箱中进行,培养的光照强度为(2000依100) lx,温度设定在 20益,明
暗周期为 12h 颐12h。 培养体系每天都要定点摇 2—3次,并随机更换培养瓶位置。 每隔 1—2d 取样观测相关
参数的变化。
表 1摇 培养藻种简介
Table 1摇 Brief introduction of the culture algae
类
Species
藻种
Algae
形态特征
Micromorphological character
直径 / 滋m
Diameter
硅藻
Diatom 新月菱形藻 Nitzschia closterium
硅质细胞壁,细胞呈纺锤形,中央膨大,两端细长,并朝
同一方向弯曲似月牙型 12—23
中肋骨条藻 Skeletonema coasatum 硅质细胞壁,细胞呈透镜形或圆柱形,细胞间隙长短不同,往往长于细胞本身长度 6—22
威氏海链藻 Thalassiosira weissflogii 硅质细胞壁,细胞为短的圆柱形,壳环面有紧密排列的细圆刺和不规则的细孔纹 13—18
甲藻
Dinoflagellate
东海原甲藻
Prorocentrum donghaiense
细胞壁多为纤维素,细胞呈不对称梨形,是原甲藻属中
唯一己知能形成细胞短链的种类 15—22
1.2摇 测定方法
(1)藻体培养液中溶解态 Al摇 培养液经针头滤器(德国,MEMBRANA 公司,0.45滋m)过滤后,溶解态 Al
的分析方法采用张经[24]等于 2000年改进的铝鄄荧光镓(Al鄄LMG)荧光光度法,其检出限是 0.25 nmol / L,在 40
nmol / L和 1.0 nmol / L时检测精密度分别为 5%和 6.7%。
(2)藻细胞密度摇 血球计数板显微镜目视计数,在计数板上滴上 2 滴藻液,盖上盖玻片,用吸水纸将多余
藻液吸走,然后在显微镜下数计数板上的藻细胞个数,最后换算成藻密度(个 / mL)。 藻体叶绿素 a(Chl鄄a):藻
体经醋酸纤维滤膜(0.45滋m)过滤分离后,用 90%丙酮萃取,分光光度法测定,最后按 Jeffrey鄄Humphrey 方程式
计算叶绿素 a的浓度。 本实验判断生长周期的方式分别是新月菱形藻通过检测培养液中 Chl鄄a 的含量变化,
中肋骨条藻、威氏海链藻和东海原甲藻则通过显微镜观察培养液中藻细胞的数量确定。
(3)藻体培养液中溶解态硅酸盐摇 采用硅钼蓝法[25]。
(4)浮游植物细胞不同结合态 Al 的测定方法摇 每组取 4 份平行的培养液样品过滤( <3KPa),其中两份
用草酸盐淋洗试剂将“细胞外吸附态 Al冶淋洗下来,测定淋洗后浮游植物细胞中“细胞内结合态 Al冶的含量,
另两份不加淋洗试剂,直接测定细胞中总 Al的含量,二者之差即为“细胞外吸附态 Al冶。 滤膜烘干称重后在
聚四氟乙烯消化罐中用浓 HNO3鄄HClO4体积分数为(10颐2)消解 36h,采用上述方法测定消解液中 Al 的含量。
实验对浒苔消解的精密度为 5.2%(n= 7),对威氏海链藻进行淋洗实验,非淋洗的精密度为 3.8%,淋洗的精密
度为 19郾 3%(n= 5)。
2摇 结果与讨论
2.1摇 硅藻对溶解态 Al的清除
同样接种密度,不同 Al加富培养条件下,经新月菱形藻(12d)、中肋骨条藻(15d)、威氏海链藻(36d)的培
养,由于添加的藻种量大且生长环境适宜,整个实验周期未出现明显的潜伏期(图 1)。 相同的实验条件下,通
过对指数增长期比生长率的计算(表 2),结果表明,3 个培养组硅藻的生长状况良好,当添加的 Al 达到 600
nmol / L时也未表现出明显的生长抑制[26]。
溶解态 Al含量的整体变化规律比较相似(图 1),在指数增长期迅速下降,并降至大约 15—20 nmol / L 左
右,而后在稳定期趋于平稳,最后会在衰亡期略有回升。 这是由于伴随着藻体的迅速增加对溶解态 Al的大量
清除造成的,在衰亡期藻体死亡后变成生源颗粒,生源颗粒降解可能释放少量 Al。 生源颗粒可能是溶解态 Al
的汇[27],也可能是溶解态 Al的源,故在衰亡期溶解态 Al的浓度会有较大波动(图 1)。
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表 2摇 3个培养组的比生长率
Table 2摇 Growth rate during exponential growth of the three culture group
藻种
Diatom species
对照组
Control group
300 nmol / L Al加富组
300 nmol / L Al enrichment group
600 nmol / L Al加富组
600 nmol / L Al enrichment group
新月菱形藻 Nitzschia closterium / d-1 0.529 0.598 0.409
中肋骨条藻 Skeletonema coasatum / d-1 0.625 0.538 0.514
威氏海链藻 Thalassiosira weissflogii / d-1 0.154 0.150 0.136
图 1摇 新月菱形藻,中肋骨条藻,威氏海链藻在培养过程中藻密度(或叶绿素 a)及溶解态 Al的变化
Fig.1摇 Growth curve and variation of dissolved Al for the incubation experiments of Nitzschia closterium, Skeletonema coasatum and
Thalassiosira weissflogii
培养初始 2d清除 Al的速率是最快的,可能是由于藻体表面的物理吸附占据主导地位,藻类的细胞壁具
有粘性并带有负电荷,且结构组成中含有羟基、氨基、羧基、硫代基等生物配位基,使 Al 离子能够分别通过物
理吸附和化学反应沉积到藻体细胞的表面或细胞内部[28]。 图 1 中 3 个培养组溶解态 Al 的初始浓度与初始
添加的 0、300、600 nmol / L Al有很大的差别,主要原因首先是培养海水为青岛麦岛近岸海水,含有较高的 Al
的背景值(约 200 nmol / L);其次 3组培养实验的零时刻是指在过滤灭菌处理过的海水中添加 Al,再加 f / 2 营
养液,最后加藻液平衡后取样过滤测得的,部分溶解态 Al 发生了型体的转换或被藻细胞表面吸附而测不出
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(见 2.3节讨论)。
2.2摇 东海原甲藻对溶解态 Al的清除
由图 2可见,东海原甲藻生长周期明显,分别为指数增长期(0—8d)、稳定期(9—16d)和衰亡期(17d 以
后)。 东海原甲藻培养过程中溶解态 Al的变化与硅藻有明显差别,整个培养过程溶解态 Al的浓度降幅不大,
初始时刻溶解态 Al也未表现出明显的下降,说明与硅藻相比,东海原甲藻的生长对溶解态 Al 并没有明显的
主动吸收清除作用。 这可能与细胞表面结构组成有关,东海原甲藻的细胞壁外壳比较坚硬且较为光滑,藻细
胞表面的多不饱和脂肪酸含量较低[29],不利于细胞对 Al 的吸附或吸收。 而在培养后期溶解态 Al 略有下降
可能是由于培养液中出现较多的生源颗粒物,其对 Al的吸附清除造成[4]。
图 2摇 东海原甲藻培养过程中藻密度和溶解态 Al的变化
Fig.2摇 Growth curve and variation of dissolved Al for the incubation experiments of Prorocentrum donghaiense
图 3摇 新月菱形藻培养过程中指数增长期 Al与硅酸盐变化
摇 Fig.3摇 Variations of dissolved Al vs. dissolved silicate (Si) during
exponential growth of the Nitzschia closterium
2.3摇 硅藻对溶解态 Al的清除机制
本文通过实验室 Al 加富培养部分硅藻,以此来探
讨海洋中浮游植物生长对 Al 的清除机制,实验室培养
结果与前期研究结果相一致,硅藻生长过程水体中溶解
态 Al会出现明显的降低趋势[16鄄18]。 这一过程具体的清
除机理还不太清楚,以新月菱形藻为例,指数增长期培养
液中溶解态 Al与硅酸盐含量之间呈指数关系(图 3,r2 =
0.92),这揭示了指数增长期硅藻对溶解态 Al 的清除和
硅酸盐具有相类似的行为[7, 10]。 硅藻细胞在生长过程中
会同时吸收 Al和硅酸盐形成硅质外壳[18,21,30]。
当环境中存在大量 Al时,硅藻会对 Al产生快速清
除的响应,并能将其清除至较低的水平,这也是部分科
研工作者认为大洋中溶解态 Al在真光层浓度较低的原
因[16, 31]。 为了验证这一过程,本实验利用草酸盐淋洗
试剂对处于不同生长阶段的硅藻进行分级,以区分细胞内结合态和细胞外吸附态的 Al。 3种藻实验结果比较
一致(图 4),培养零时刻细胞内结合态 Al在不同加富组含量相当,细胞中总 Al或细胞外吸附态 Al随加富浓
度的增加而增加,说明加富的 Al在初始时刻大量被吸附到细胞表面,还没有充足的时间进入细胞内部。 这种
吸附过程是迅速的,不需要任何能量,只是简单地被结合到藻细胞表面上[32鄄33]。 随着生长过程的进行,细胞
中不同形态 Al所占的比例发生变化,在指数增长期和稳定期 3种藻细胞内结合态 Al含量均表现出不同程度
的增加,说明这一过程是藻细胞对 Al的主动吸收转化过程,藻细胞将细胞外吸附态 Al转化为细胞内结合态,
而且这一过程是比较缓慢的[34鄄35]。
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摇 图 4摇 新月菱形藻,中肋骨条藻,威氏海链藻在不同 Al加富培养过程藻细胞中 Al的含量变化(a:零时刻,b:指数增长期,c:稳定期)
Fig.4摇 Variations of Al in the cell of Nitzschia closterium, Skeletonema coasatum and Thalassiosira weissflogii during the incubation
experiments with different Al enrichment (a: Primary time, b: Exponential growth, c: Stable growth)
3摇 结论
通过对部分中国近海常见水华藻种进行实验室培养,测定培养藻体在不同生长周期培养液中溶解态 Al
含量的变化,得到的主要结论如下:
(1)实验室 Al加富培养证明,硅藻会清除水体中的溶解态 Al,指数增长期清除最快且能清除到一个较低
的水平(15—20 nmol / L),衰亡期溶解态 Al会略有回升,东海原甲藻则未观察到相类似的现象。
(2)痕量金属淋洗实验结果证明,硅藻对溶解态 Al 的清除过程是先将其以吸附态的形式存在于细胞硅
壳里,随着藻的生长部分细胞外吸附态 Al被转化为细胞内结合态 Al,研究结果对深入认识海洋中 Al 生物地
球化学循环提供了基础数据。
致谢:实验室培养得到了中国海洋大学海洋生物地球化学实验室的老师和同学的帮助,特此致谢。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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本期责任副主编摇 杨志峰摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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主摇 摇 编摇 王如松
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