船舶压载水航行及卸载后浮游植物的生态特征研究
作者单位：上海海洋大学
学位级别：硕士
导师姓名：吴惠仙
授予年度：2019年
学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0713[理学-生态学]
摘 要：船舶压载水可以用来确保船舶的海上航行的安全,在航行过程中,会根据船舶现有的装载状态及条件,对船体压载舱注入或排出压载水从而调整船舶的吃水差,达到维持船舶运行的稳定性的目的,保证船舶具有良好的浮性维持平稳运行。因此,海洋生物不可避免地会通过船舶压载水的注入或排放在在源港口和目的地港之间的转移。船舶的安全航行需要船舶压载水作为重要保证,然而船舶压载水同时也通过打破地理性的隔离,成为外来物种入侵的重要途径。本文对不同初始密度及门类的浮游植物进行压载模拟实验,初步探究黑暗环境下,不同门类浮游植物的动态变化及种群响应特征。且在黑暗后模拟排放,设置不同的环境因子,利用叶绿素荧光动力学技术对不同门类浮游植物光合活性特征进行了原位调查研究,探究不同门类浮游植物在重新进入良好环境后的种群响应及各个光化学参数的变化特征,因此本文总体探究了船舶压载水航行及卸载后浮游植物的生态特征研究。主要研究结果如下:(1)黑暗处理不同初始密度的的青岛大扁藻(Platymonas helgolondica),总体来看在前3天内的藻细胞生长抑制率均有一个较高水平,即前3天内藻细胞的数量减少地最为剧烈,在第3天后,藻细胞的平均生长抑制率进入了一个波动的状态,总体来看是不断趋于降低;黑暗处理实验的前七天,均出现了藻细胞生长抑制率波动的情况。直到黑暗第10天,初始平均密度为5cells/ml的青岛大扁藻存活率才达0%,而其余的初始密度的藻液黑暗处理14天后仍然有存活的藻细胞。黑暗试验后进行的光恢复实验中,初始低密度水平(3cells/m L)的青岛大扁藻在两周后达1×10cells/m L的种群密度;在光恢复实验中,初始密度水平为为3cells/m L及3×10cells/m L的青岛大扁藻的种群恢复能力与未经黑暗处理组相比更弱,且存在显著差异(P0.05)。(2)对不同初始密度黑暗处理的中肋骨条藻(Skeletonerna costatum),整体来说黑暗第1天以及黑暗第3、4、6天的细胞生长抑制率平均处于较高的水平,各个初始密度水平的中肋骨条藻在第6天,均出现了极大的生长抑制率的波动,即藻细胞密度波动很大。直到黑暗第13天,平均密度为5cells/ml的中肋骨条藻死亡率才达100%,其余初始密度的中肋骨条藻黑暗处理14天仍有存活。经黑暗处理后的中肋骨条藻进行光恢复,发现其仍然具有种群恢复能力,然而各初始密度下,经过黑暗处理的中肋骨条藻相较于未经黑暗处理的中肋骨条藻均比未经黑暗处理的中肋骨条藻生长14天的密度低,平均减少约20.54%。(3)对不同初始密度黑暗处理的海洋原甲藻,初始密度为5×10cells/m L及5×10cells/m L的两组密度较高的海洋原甲藻在黑暗中的第一天仍能够保持生长和繁殖;整体来说前3天细胞生长抑制率平均处于逐步递增的过程,第3天的细胞生长抑制率平均值最高,随后的生长抑制率处于整体的下降趋势,但是在第6天迎来了第二个死亡高峰期。到黑暗第9天,平均密度为5cells/m L的海洋原甲藻死亡率达100%,其余初始密度的海洋原甲藻黑暗处理14天仍有存活。经黑暗处理后的海洋原甲藻进行光恢复,黑暗处理明显抑制了恢复光照后海洋原甲藻的生长,经过黑暗处理的海洋原甲藻相较于未经黑暗处理在光恢复后第14天时密度低很多,平均仅为未经处理的密度的22.69%(4)对于平均初始密度相同的青岛大扁藻和中肋骨条藻,在黑暗不同天数(模拟压载龄)后,两种藻的Fv/Fm(最大光化学量子产量)的变化差异极显著,中肋骨条藻的Fv/Fm对于黑暗的响应更为强烈,处于一直下降的过程,而青岛大扁藻Fv/Fm在黑暗处理过程中有所波动但下降缓慢;同时,青岛大扁藻、中肋骨条藻的ETR值的变化也存在极显著的差异(P0.01),两种藻液在黑暗初期的第一天,其ETR都是有所增加的,随后两者降低过程与Fv/Fm类似。光恢复实验中,黑暗3天及黑暗7天的青岛大扁藻其Fv/Fm在各恢复光照强度下均波动最大,ETR也呈现这种特征,光恢复后,青岛大扁藻藻液的叶绿素含量增加显著;中肋骨条藻虽然初始的Fv/Fm在黑暗多天后较低(黑暗第9天平均为0.112),但在4种光恢复强度下中肋骨条藻的Fv/Fm基本上在光恢复后(3-5天)恢复至最大值并维持在一定范围,可恢复良好的光学活性。探究不同种类的浮游植物在船舶航行及卸载后的种群变化规律,不但可以增进人们对压载水中可存活植物的认知,且能获取更完备的物种信息。对于三种不同门类的三种海洋浮游植物:青岛大扁藻、海洋原甲藻、中肋骨条藻,其在初始密度为5cell/ml低密度被压载(黑暗)时,存活天数为海洋原甲藻中肋骨条藻青岛大扁藻,而经历过黑暗并光恢复密度仅3cells/ml的三种藻,培养两周时其种群恢复能力为海洋原甲藻青岛大扁藻中肋骨条藻;经过对青岛大扁藻、中肋骨条
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