全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Nov．２０１４,３４(６):７９９－８０５　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．３９６９/j．issn．１０００Ｇ３１４２．２０１４．０６．０１２
王培,胡清菁,曹建华,等．念珠藻对岩溶水中Ca２＋、HCO－３ 利用效率实验研究[J]．广西植物,２０１４,３４(６):７９９－８０５
WangP,HuQJ,CaoJH,etal．ExperimentalstudyonutilizationeficiencyofCa２＋andHCO－３ inkarstwaterbyNostoc[J]．Guihaia,２０１４,３４(６):
７９９－８０５
念珠藻对岩溶水中Ca２＋、HCO－３ 利用效率实验研究
王　培１,２,胡清菁１,３,曹建华１∗,李　亮４
(１．国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室 (中国地质科学院岩溶地质研究所),广西 桂林５４１００４;
２．中国地质大学 地球科学与资源学院,北京１００８３;３．广西大学 环境学院,南宁
５３０００４;４．桂林理工大学 环境学院,广西 桂林５４１００６)
摘　要:岩溶碳汇过程中石灰石溶解将大气/土壤中CO２转移到水体形成HCO－３ 促进水生藻类的生长.该文
为了研究水生藻类光合作用将岩溶水中无机碳转化为有机碳的效率,采用从岩溶水生生态系统中筛选出的念
珠藻作为研究对象,探讨在封闭体系中藻细胞光合作用时对典型岩溶水中Ca２＋、HCO－３ 利用、藻细胞生物量
的变化与Ca２＋、HCO－３ 的利用关系以及体系pH、DO的变化.结果表明:念珠藻通过光合作用能吸收利用岩
溶水中２７．３８％的Ca２＋,同时将２９．５４％的Ca２＋通过物理化学作用以“藻体ＧCaCO３”复合体形式沉淀而返回到
无机环境.pH漂移实验表明念珠藻光合作用过程中先利用水体中游离CO２,然后以岩溶水中 HCO－３ 为碳
源.由于水体中岩溶作用产生的 HCO－３ 不断被光合作用利用而引起体系pH和DO的升高.念珠藻光合作
用将岩溶水中６５％的 HCO－３ 转化为稳定化合物,其中１８．４６％以胞外CaCO３形式被沉淀,８１．５４％被藻类转化
为有机物,表现为净碳汇效应.
关键词:念珠藻;光合作用;Ca２＋;CaCO３沉积;HCO－３ ;净碳汇效应
中图分类号:P５９３　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１４)０６Ｇ０７９９Ｇ０７
Experimentalstudyonutilizationefficiencyof
Ca２＋andHCO－３inkarstwaterbyNostoc
WANGPei１,２,HUQingＧJing１,３,CAOJianＧHua１∗,LILiang４
(１．KarstDynamicsLaboratory,MLR&GZAR (InstituteofKarstGeology,CAGS),Guilin５４１００４,China;２．School
ofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing１００８３,China;３．Schoolofthe
Environment,GuangxiUniversity,Nanning５３０００４,China;４．DepartmentofResourceand
EnvironmentalEngineering,GuilinUniversityofTechnology,Guilin５４１００４,China)
Abstract:Duringthekarstcarbonsinkprocess,thedissolutionoflimestonebringsCO２whichcamefromatmosphere
andsoiltowatertoformHCO－３ ,itstimulatesthegrowthofaquaticalgae．InordertostudythestabilityofkarstcarＧ
bonsinkintheprocessoftransforminginorganiccarbonintoorganiccarboninaquaticalgalphotosynthesis．Nostoc
whichwerescreenedinkarstareasareusedasthestudyobject,probesintoutilizationofCa２＋andHCO－３ intypical
karstwaterbyalgalphotosynthesisinclosedsystem,andtherelationshipbetweenalgalcelbiomasschangeandthe
utilizationofCa２＋andHCO－３ andaswiththechangesofpHandDO．Theresultsshowedthatintheclosedsystem
２７．３８％Ca２＋ wasabsorbedbyNostoccelsthroughphotosynthesis,and２９．５４％Ca２＋ wasprecipitatedthroughphysＧ
icalandchemicalefectsintheformof“AlgaeＧCaCO３”complexandreturnedtotheinorganicenvironment．Inthe
收稿日期:２０１３Ｇ１２Ｇ１４　　修回日期:２０１４Ｇ０２Ｇ１７
基金项目:中国地质调查局工作项目(１２１２０１１０８７１２０,１２１２０１１３００５３００);岩溶动力学重点实验室基金(１４ＧBＧ０４).
作者简介:王培(１９８７Ｇ),男,湖北孝感人,博士研究生,主要从事生物地球化学研究,(EＧmail)ecogene_wp＠１６３．com.
∗通讯作者:曹建华,博士,研究员,主要从事生物岩溶、岩溶地区元素生物地球化学、岩溶生态系统研究,(EＧmail)jhcao＠karst．edu．cn.
processofalgalphotosynthesis,freeCO２wasusedfirst,thenHCO－３inkarstwaterwasusedascarbonsourceinthe
closedsystem,andaswiththeusingofHCO－３ ,thepHandDOcorrespondinglywentup．Atlastintheclosedsystem
６５％ HCO－３inkarstwaterwasusedbyNostocthroughitsphotosynthesis,and１８．４６％ofwhichwereprecipitated
togetherwithCa２＋intheformofextracelularCaCO３,８１．５４％aretransformedintosteadyorganicmatterbyalgae
throughitsphotosynthesisandthencycleinecologicalsystemwhichshowsnetcarbonsinkefect．
Keywords:Nostoc;photosynthesis;Ca２＋;CaCO３precipitation;HCO－３ ;netcarbonsinkefect
　　全球变化科学的一个最重要的问题就是全球大
气中CO２的收支达不到平衡(Broeckeretal．,１９７９;
Houghtonetal．,１９９９;Joos,１９９４;Schindler,
１９９９).据估计,２０世纪８０年代期间,人类平均每
年向大气排放的CO２约７．１PgC,比每年大气中积
累的碳(３．３±０．２PgC)和海洋吸收的碳(２．０±０．８
PgC)之和多１．８PgC􀅰aＧ１,即可能存在一个未知的
碳汇,国外 学 者 称 其 为 遗 失 汇 (Missingsink)
(Houghtonetal．,１９９８).从目前对大气CO２源汇
研究结果来看,要找的遗失汇最有可能存在于陆地
生态系统中(王秋凤等,２０１２).
对于遗失的碳汇,多数地质学家认为岩溶作用
在地质碳汇过程中起到特殊的作用(袁道先,２００１;
刘再华,２０００),IGCP３７９“岩溶作用与全球碳循环”
(１９９５~１９９９)的研究结果表明现代我国碳酸盐岩溶
蚀每年消耗大气CO２的量达１．７７×１０７tC,而全球
碳酸盐岩溶蚀消耗大气CO２的量达６．０８×１０８tC
(袁道先等,２００３;蒋忠诚等,２０１３).岩溶动力系统
是地球表层的重要组成部分,在地球表层系统中,生
物圈与相邻圈层间发生着物质和能量的交换过程,
使生物圈贯穿整个地球表层(曹建华等,２００１).
岩溶作用直接导致水体中含有大量 HCO－３ ,含
量通常达到３~５mmol􀅰LＧ１,比外源水体高出几个
数量级(Caoetal．,２００３),为水生藻类(Liuetal．,
２０１０;Wangetal．,２０１３)提供大量的光合作用碳
源,大大促进了水生藻类的生长.为详细研究陆地
和海洋生物群在生物地球化学循环中的作用,自
１９８３年以来,国际科学联合会理事会制定了一项国
际地质圈Ｇ生物圈研究计划(IGBP),并把藻类的生
物地球化学研究作为重点.在生物地球化学循环
中,藻类生物是一类重要的生物类群.无论从时间
尺度还是从其生物量尺度上来说,藻类对生物地球
化学元素的循环和对地质圈作用的能力都是最大的
(Wu,１９８７).因此,揭示水生藻类生物作用与岩溶
动力系统中碳循环之间的关系极为重要.
１　材料与方法
１．１藻种来源
念珠藻(Nostoc)为蓝藻门(Cyanophyta)念珠藻
目(Nostocales),属于原核生物,无以核膜为界限的
细胞核.细胞排列呈念珠状,群集于胶团中,小至肉
眼不可见到大如胡桃.陆生种生长在潮湿土表、岩
山上,或混杂于藓类植物的茎叶间,有的可在表土下
生活;水生种一般贴附在水底石块上,或水生植物上
生长;浮游生活种较少;山间溪流石块上亦有.
研究所用念珠藻(Nostocsp．)来源于寨底地下
河出口处沉水植物叶片上刮取,并以BGＧ１１培养基
反复筛选获得纯种.利用TU１８１０紫外可见分光光
度计测定其最大吸收峰为６８５．００nm(图１).
图１　光谱扫描曲线
Fig．１　Spectrographicscanningprofile
１．２岩溶水来源
采样点位于广西桂林市灵川县海洋乡和潮田乡
境内的中国地质科学院岩溶地质研究所海洋Ｇ寨底
地下河系统实验研究基地地下河出口处,地理坐标
为１１０°３３′２４．５１″E,２５°１４′１１．４６″N.海洋Ｇ寨底地
下河系统是目前最为典型的岩溶地下河系统之一.
采集新鲜的表层岩溶水储存于便携式小冰箱中,带
回实验室并储存于４℃冰箱中备用.水的化学指标
见表１.
００８ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
表１　寨底地下河出口处水化学特征
Table１　ChemicalcompositionsofundergroundwaterinZhaidi
地点Location pH
温度
Teperature
(℃)
EC
(μS􀅰cmＧ１)
水化学指标Chemicalcompositionsofwater(mg􀅰LＧ１)
K＋ Ca２＋ Na＋ Mg２＋ HCO－３ NO３Ｇ ClＧ SO４２Ｇ
寨底Zhaidi ７．８４ ２０．８ ３３７ ０．６３ ６５．００ ０．７８ ０．８６ ２４４．００ ０ １．２９ １．５１
１．３培养实验
岩溶水用孔径为０．２２μm微孔滤膜抽滤,替代
双蒸水配置BGＧ１１培养基,培养基成分参照中国科
学院 典 型 培 养 物 保 藏 委 员 会 淡 水 藻 种 库
(FACHB),去除其中 CaCl２􀅰２H２O 和 Na２CO３.
培养基分装于２８个体积均为１２０mL聚乙烯瓶,每
瓶分装１００mL培养基液体.将２８个聚乙烯瓶分
为A、B、C、D四组,往A、B、C三组每瓶各加入等量
已知浓度念珠藻液,其中A、B两组为平行实验组,C
组为CaCO３沉淀跟踪组,D组为不加藻液的岩溶水
空白对照组.封闭体系组成为１００mL培养液、藻
细胞、２０mL空气柱.封口膜封口密封瓶塞,置于
恒温培养箱中光照培养.培养条件为温度(２８±１)
℃,光强３０００lx,全天光照培养.每隔２４h分别从
A、B、C、D取出一瓶进行相关数据测量,测完后舍
弃,持续７d.
１．４监测指标及仪器
用TU１８１０紫外可见分光光度计在６８５．００nm
波长处测定藻细胞生物量.WTW３５０i多功能水质
参数分析仪来测量pH,溶解氧.Ca２＋和 HCO－３ 浓
度分别用德国 Merck公司生产的硬度试剂盒和碱
度试剂盒测定.用浓度为９．７０４×１０Ｇ３ mol􀅰LＧ１的
标准NaOH溶液滴定水体中游离CO２.C组中每
天取一瓶,先用０．２２μm微孔滤膜抽滤全部培养液,
晾干微孔滤膜及乙烯瓶,再用稀０．１mol􀅰LＧ１盐酸
溶解滤膜上CaCO３沉淀及瓶内CaCO３沉淀并将溶
解 后 的 溶 液 混 合,定 容 到 合 适 浓 度,利 用
analytikjena ZEEnit ７００ 原 子 吸 收 仪 (Jena
company,German)测定其中 Ca２＋ 含量以确定
CaCO３沉淀量.
１．５数据处理
采用 MicrosoftExcel２０１０、SPSS软件对数据
进行处理和分析,并利用Origin８．５软件绘图.
２　结果与分析
２．１念珠藻对岩溶水中Ca２＋利用
Ca２＋是许多生物的生理功能元素和重要结构
成分,在参与调解许多不同结构元素以及生理过程
扮演着重要的角色 (Kazmierezaketal．,１９８５;
Clarksonetal．,１９８０).由图２可以看出,在封闭体
系中,经过７d的光照培养,A、B两组Ca２＋浓度都
从初始的６５mg􀅰LＧ１下降到２８mg􀅰LＧ１,两平行组
中Ca２＋均减少了０．０９２５mmol,而D组Ca２＋浓度
虽然有小幅波动,但终浓度依旧保持为６５mg􀅰LＧ１
没有变化.
２．１．１Ca２＋浓度与生物量关系　结合图２和图３可
以看出,与D组相比 A、B两组加入念珠藻细胞后
Ca２＋浓度出现下降,表明伴随念珠藻光合作用进行
藻细胞生物量不断增加,水体中的Ca２＋浓度不断减
少至恒定,原因是念珠藻光合作用过程中藻细胞数
量在增加.一方面新增的藻细胞不断从岩溶水中吸
收Ca２＋以维持细胞内正常新陈代谢.Ca２＋是控制
生命体生长和死亡的重要信号因子,生物细胞内
Ca２＋必须保持在１０Ｇ７．５ mol􀅰LＧ１左右,过高的Ca２＋
会对细胞产生毒害作用.在细胞分化过程中,通过
Ca２＋信号蛋白调控细胞分化,从而在细胞尺度来控
制生命体生长和凋亡(Berridgeetal．,１９９８).Ca２＋
信号在参与这一方面已有研究,并且蓝藻能通过放
出胞内和吸收胞外Ca２＋的转运方式来感应和区别
不同环境刺激(Lu,２０１０).另一方面藻细胞吸收岩
溶水中Ca２＋来维持细胞壁结构和功能(Marcele,
１９９０),还对一些胞外膜蛋白或酶起调节作用.钙很
容易进入质外体并在细胞质膜的外表面以可交换态
的形式与细胞壁结合(Hanson,１９８４).图３中随着
念珠藻光合作用生物量的增加,Ca２＋不断减少,当
Ca２＋浓度减少达到恒定时,此时体系中念珠藻生物
量达最大,在此之后藻细胞不断减少.出现此现象
的主要原因是封闭体系对藻类种群数量有一个环境
容纳量,导致种群密度在此环境中呈现“S”型曲线
增长.此外,封闭体系中藻类光合作用无机碳源被
消耗也是导致藻类出现剧减的主要原因.
２．１．２Ca２＋浓度与CaCO３沉淀　由表２可以看出,
随着念珠藻光合作用进行,封闭体系岩溶水中Ca２＋
浓度不断减少,同时 CaCO３沉淀量不断增加.当
１０８６期　　　　　　王培等:念珠藻对岩溶水中Ca２＋ 、HCO－３ 利用效率实验研究
图２　Ca２＋浓度变化曲线　
Fig．２　AlterationcurveofCa２＋concentration
图３　Ca２＋浓度与生物量变化曲线
Fig．３　AlterationcurvebetweenCa２＋
concentrationandbiomass
Ca２＋浓度恒定后,CaCO３沉淀量也达恒定.对Ca２＋
浓度变化与CaCO３沉淀量作相关性分析,结果表明
二者呈显著的负相关关系,相关系数达０．９９１.在海
水、淡水以及土壤等环境中,由于藻类光合作用存在
CaCO３沉积也普遍存在.在钙化藻类中,光合作用
与钙化之间存在密切联系(Borowitzka,１９８０).浮
游钙化生物占全球生物钙化生产力的８０％,而藻类
生物是构成浮游钙化的主体(Miliman,１９９３).念
珠藻细胞在光合作用过程中会产生胞外CaCO３沉
淀,水生藻类在光合利用 HCO－３ 时,藻细胞表面会
形成CaCO３沉淀区(Walkeretal．,１９８２).念珠藻
细胞与胞外CaCO３形成“藻体ＧCaCO３”复合体,当用
０．１mol􀅰LＧ１ HCl处理滤膜上念珠藻细胞后,念珠
藻细胞表面变得光滑、分布均匀.
２．２念珠藻对岩溶水中HCO－３ 的利用
在岩溶水生生态系统中,岩溶水pH 值多在
７~９,水体中的溶解无机碳主要以HCO－３ 的形式存
表２　Ca２＋浓度与CaCO３沉淀量变化关系
Table２　AlterationcurvebetweenCa２＋concentration
andCaCO３precipitationcontent
实验天数
Experimental
days(d)
Ca２＋浓度
Ca２＋concentration
(mg􀅰LＧ１)
CaCO３沉淀量
ContentofCaCO３
Precipitation(mg)
０ ６５ ０
１ ６４ ０．２
２ ５９ １．１
３ ５２ ２
４ ２９ ３．９
５ ２８ ４．８
６ ２８ ４．８
７ ２８ ４．８
在,游离CO２含量较低.当CO２利用受到限制,藻
类会诱导产生大量碳酸酐酶(Carbonicanhydrase,
CA)以环境中HCO－３ 为碳源进行光合作用(Raven,
１９７９).如图４、５可以看出,在封闭体系中,加入念
珠藻后水体中游离 CO２在第一天被耗尽,同时
HCO－３ 也相应有所减少.结果表明,念珠藻光合作
用过程中不以岩溶水中CO２为唯一碳源,具有利用
HCO－３ 的能力.
图４　游离CO２变化曲线　
Fig．４　AlterationcurveoffreeCO２
２．２．１HCO－３ 浓度与pH关系　封闭体系中pH变
化主要是水体中游离CO２和 HCO－３ 被藻类光合作
用利用而引起.pH漂移技术是目前研究无机碳利
用机制和能力较为普遍的一种方法(Spenceetal．,
１９８５;Maberly,１９９０).其原理是利用密闭培养系
统在一定条件下对藻类进行持续光照,随着藻类光
合作用对无机碳的利用,水中无机碳不断减少,导致
pH不断升高.当无机碳减少到一定程度的时候,
pH则达到一个最大的稳定值(pH补偿点).pH接
近９时,游离CO２浓度接近于０,只利用CO２的藻类
２０８ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３４卷
图５　HCO－３ 浓度变化曲线
Fig．５　AlterationcurveofHCO－３ concentration
无法对无机碳继续利用来进一步提升pH,所以只
利用CO２的藻类pH补偿点在９左右.图６中加入
念珠藻后第１天体系pH 在８．５左右,此时体系
HCO－３ 也下降(图５).表明念珠藻pH补偿点低于
８．５.这与喜钙念珠藻 NosioccalcicolaBreb．在岩
溶水中进行光合作用时其pH补偿点为８．１７,与李
忠义等(２００６)的结果基本一致.体系 pH 随着
HCO－３ 被利用而不断升高,到第４天时,HCO－３ 值
达到最低,此时体系pH达到最高值９．９４,之后体系
pH随有所波动,但仍保持在９．９４恒定.同时也表
明封闭体系中pH 升高主要是由于水体中 HCO－３
被藻类光合作用利用而引发.
图６　pH变化曲线
Fig．６　AlterationcurveofpH
２．２．２HCO－３ 利用与溶解氧(DissolvedOxygen)关
系　光合作用是地球上最重要的化学反应,它为地
球上异养生物提供能量及氧气.大气中的氧均来自
光合作用,主要有辽阔海洋表层的浮游藻类和陆地
生态系统的初级生产者产生.光合作用通式如下:
图７　溶解氧变化曲线
Fig．７　AlterationcurveofDO
６CO２＋１２H２O→(CH２O)n＋６H２O＋６O２↑
如图７封闭培养体系中随着念珠藻光合作用进
行和念珠藻数量不断增加,溶解氧不断升高.体系
水体中溶解氧初始值为４．２６mg􀅰LＧ１.A、B两平
行实验组中由于藻类光合作用存在,经７d光照培
养后分别增加到１５．６２和１５．１８mg􀅰LＧ１.第４天
体系中溶解氧发生波动的主要原因是第４天念珠藻
数量达到最大,此时藻类呼吸作用最强,导致溶解氧
出现小幅波动.
２．２．３HCO－３ 浓度与生物量关系　当封闭体系中低
含量CO２被耗尽后,念珠藻光合作用主要以岩溶水
中大量HCO－３ 为碳源进行光合作用.如图４和图
５体系中游离CO２从加入念珠藻后由０．１２３mg减
少为０,同时 HCO－３ 从４．０mmol􀅰LＧ１最终下降到
１．４mmol􀅰LＧ１.周红等(１９９７)研究表明碳酸酐酶
(CA)是CCM(carbonconcentratingmechanism)中
的重要组成部分,促进Rubisco(光合作用碳反应中
重要的羧化酶)的羧化作用,在水体中DIC主要以
HCO－３ 形式存在的情况下,CA 可加速 HCO－３ 向
CO２的转化,为Rubisco提供有效底物,可维持CO２
恒定不断地向细胞供应以进行光合作用.如图８看
出随着念珠藻生物量不断增加,水体中HCO－３ 不断
减少,第 ４ 天生物量达最大值时,此时水体中
HCO－３ 达最小值.从第４天开始,封闭体系中藻细
胞数剧减,主要原因是由于在有限的封闭体系中念
珠藻细胞为争夺有限的光合作用碳源 HCO－３ 而导
致藻细胞数量剧减.
２．３念珠藻的碳汇转化量
封闭体系中初始Ca２＋浓度、HCO－３ 浓度分别
为６５和４mmol􀅰LＧ１,投入念珠藻细胞培养７d后,
３０８６期　　　　　　王培等:念珠藻对岩溶水中Ca２＋ 、HCO－３ 利用效率实验研究
图８　HCO－３ 浓度与生物量变化曲线
Fig．８　AlterationcurvebetweenHCO－３
concentrationandbiomass
Ca２＋浓度和 HCO－３ 浓度分别为２８和１．４mmol􀅰
LＧ１,减少量分别为０．０９２５和０．２６mmol,其中分别
有０．０４８mmol的Ca２＋和 HCO－３ 以CaCO３沉淀的
形式重新返回到无机环境,其余减少量均被藻类光
合作用转化为有机物.因此念珠藻光合作用将岩溶
水中２７．３８％的Ca２＋吸收利用,２９．５４％的Ca２＋以胞
外CaCO３形式重新返回到无机环境并消耗等量
HCO－３ ,将５３％的HCO－３ 转化为有机物从而进入生
态系统中进行循环(表３).
表３　念珠藻对岩溶水中Ca２＋与HCO－３ 利用量
Table３　UseamountofCa２＋andHCO－３
inkarstwaterbyNostoc
类别
Type
净减少量
Netreduction
content(mmol)
有机物
Organicmatter
(mmol)
CaCO３沉淀量
CaCO３precipitation
content(mmol)
利用率
Useratio
(％)
Ca２＋ ０．０９２５ ０ ０．０４８ ２７．３８
HCO－３ ０．２６ ０．２１２ ０．０４８ ５３
２．３．１陆地水生生态系统碳汇潜力　在念珠藻对封
闭体系岩溶水体中Ca２＋ 、HCO－３ 利用过程中可以
看出,在有限的封闭体系中,生物生长的生态因子
(光照、温度、水等)都适宜的情况下,藻类的生长受
制于环境因子,即环境中Ca２＋ 、HCO－３ 、游离CO２的
量.在岩溶水生生态系统中,限制藻类生长的主要
因素是生态因子光照、温度等,而在我国岩溶区域主
要分布于温度、光照等都比较适宜藻类生长的西南
亚热带地区.严国安等(２００１)详细总结了包括海
洋、湖泊、水库和溪流等水生生态系统的碳循环过程
及其对大气CO２的汇作用,并对水体生态系统碳循
环和大气CO２汇的因素进行了讨论.据Downing
等(１９９３)的研究表明,在湖泊中,碳酸钙的沉积具有
很大作用.全世界范围内,碳酸盐湖泊面积约１．６×
１０６km２,其对溶解无机碳的平均滞留率只有５g􀅰
cmＧ２􀅰aＧ１,则全世界湖泊对溶解无机碳的总汇估计
可达到０．０２６GtgC􀅰aＧ１,其中至少７０％来源于大
气CO２,约为０．０１８２GtgC􀅰aＧ１,湖泊总碳汇约为
０．０７７ GtgC􀅰aＧ１,其中对大气 CO２汇可达到
０．０５３２GtgC􀅰aＧ１.因此,在岩溶水生生态系统
中,藻类光合作用对岩溶碳汇效应的贡献是巨大的.
２．３．２岩溶生态系统藻类碳汇潜力　在岩溶水生生
态系统中,一方面高HCO－３ 的岩溶水刺激水生藻类
的生长从而将更多的无机碳转化为稳定的有机物形
式;另外一方面藻类繁殖速度比较快,岩溶水中的
Ca２＋从分子和细胞水平促进水生藻类的增殖.从
生态系统组成的角度出发,藻类是岩溶生态系统中
最主要的生产者,担负着为整个生态系统提供能源
的重任.在水生生态系统中藻类通过光合作用将岩
溶作用产物利用从而促进整个生态系统的物质能量
循环.因此,从系统的角度出发,岩溶水体中的藻类
及水生植物的碳汇效应不容忽视.
３　结论
(１)念珠藻光合作用一方面通过细胞吸收大量
岩溶环境中Ca２＋ ,另外一方面藻类生长过程中还能
够产生胞外CaCO３沉淀,并形成“藻体ＧCaCO３”复合
体.念珠藻将一部分由于岩溶作用产生的 HCO－３
再沉淀也可以看作是在岩溶水生生态系统中藻类生
物的净碳汇作用.
(２)念珠藻对封闭体系中无机碳的利用是先利
用培养体系中游离CO２,然后再利用水体中 HCO－３
进行光合作用.念珠藻对水体中 HCO－３ 的利用引
起体系pH和DO的升高.
(３)念珠藻能将岩溶水中１２％的HCO－３ 以CaＧ
CO３形式被再沉淀并返回给无机环境,５３％HCO－３
被藻类吸收利用转化为有机物从而进入到岩溶生态
系统.此外,从生态系统能量流动角度看,藻类属于
生态系统的初级生产者,藻类将岩溶水中HCO－３ 吸
收转化为有机物的过程中量是非常巨大的.从物质
循环角度看,无机碳被藻类转化为有机碳,从而将地
质圈的碳转化进入到生态系统,表现为净碳汇效应.
参考文献:
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