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白龙珍珠湾人工鱼礁区原生生物和附着生物群落结构与功能研究

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白龙珍珠湾人工鱼礁区原生生物和附着生物群落结构与功能研究

作者：李若琳上海海洋大学

学位级别：硕士

海洋牧场是基于海洋生态学原理,运用现代海洋工程技术,在特定海域对渔业资源进行科学培育和管理而形成的人工渔场,是一种能够形成生态效益、经济效益及社会效益协调发展的海洋空间利用方式。人工鱼礁是海洋牧场建设的重要内容,已有大量... 详细信息

海洋牧场是基于海洋生态学原理,运用现代海洋工程技术,在特定海域对渔业资源进行科学培育和管理而形成的人工渔场,是一种能够形成生态效益、经济效益及社会效益协调发展的海洋空间利用方式。人工鱼礁是海洋牧场建设的重要内容,已有大量对于其投放海域内生物群落的调查和资源修复效果的评估方面的研究,但关注于微生物群落、物种功能特征、生境资源利用或种间关系等生态系统功能恢复效果方面的研究较少。本研究以广西壮族自治区防城港市白龙珍珠湾海域人工鱼礁区为例,分析了局部生境下和不同建礁时长下原生生物和附着生物的群落结构与功能,讨论了两种生物群落在动态演替时内部种间关系和对驱动因素响应程度的变化,以期为人工鱼礁生态系统的结构与功能研究积累科学资料和提供技术支持。主要研究结果如下:(1)白龙珍珠湾海域人工鱼礁礁体及邻近水体不同层间原生生物群落物种交互程度排序为:水体表底层>礁体与邻近水体>礁体不同层;礁体和邻近水体中原生生物α-多样性在垂直结构上随深度的增加而降低,鱼礁邻近水体原生生物多样性大于礁体表面;β-多样性分析显示邻近水体和礁体表面原生生物群落结构存在显著差异(P原生生物占比大于邻近水体。共生网络拓扑特征参数表明礁体表面原生生物群落物种间存在更多互利共生关系,生态位分化程度更高,具有更高的复杂性和稳定性;邻近水体中原生生物关键类群指示其群落功能更偏向海洋碳循环中的初步固定,礁体表面原生生物群落更偏向参与食物链中碳的传递、溶解有机质的分解与利用。礁体与邻近水体中关键类群的生态功能可能存在关联,邻近水体中原生生物群落为人工鱼礁表面的异养原生生物提供食物来源,人工鱼礁表面多种关键门类凭借其自身生态特性在生物碳泵中发挥着更为多重的生物效应。(2)2016年建设的人工鱼礁(O-ARs)上附着生物多样性各参数均大于2020年建设的人工鱼礁(N-ARs),两种建礁时长的礁体上部、中部和下部之间多样性指数均不存在显著差异(P>0.05);除功能冗余度指数之外,O-ARs附着生物群落功能多样性指数均大于N-ARs,O-ARs不同层间功能多样性指数不存在显著差异(P>0.05),而N-ARs的各部位间存在差异(P生物群落生态位重叠系数大于0.5的关系对个数占比(11.39%)大于N-ARs(11.05%),整体生态位宽度指数小于N-ARs;两种建礁时长的礁体附着生物受环境变量影响的门类不同,N-ARs与门类显著相关的环境变量多于O-ARs;LEf Se分析表明O-ARs上生物标记物少于N-ARs;N-ARs比O-ARs的优势种组成更为丰富,其中纹藤壶是各个采样位置上都存在的优势种。总体来看,随着建礁时长的增加,附着生物种类数增多的同时,表现出各自不同的功能特征,群落内有机体特征值的差异性增加,受环境因素影响的程度变小,对生态空间和有效资源的利用程度更高,有机体生态位互补程度更强,种间竞争更弱。各层间存在显著差异物种数的减少、显著差异物种属于同一科以及优势种更迭的相似性均表明在长期发育和群落演替过程中,人工鱼礁表面各部位间附着生物趋于统一。(3)无论差异源是建礁时长还是不同采样部位,原生生物α-多样性指数和群落结构均不存在显著性差异(P>0.05);Spearman相关系数表明N-ARs与原生生物门类显著相关的驱动因素多于O-ARs,原生生物与附着生物存在负相关关系;共生网络拓扑特性参数表明,O-ARs原生生物共现网络平均加权度、密度、聚类系数、模块系数和正相关比例均大于N-ARs,平均路径长度小于N-ARs。与附着生物相结合可知,在长期发育和群落演替过程中,栖息于人工鱼礁表面上部、中部和下部的原生生物和附着生物群落均趋于一致,但速度不一。原生生物和附着生物群落对驱动因素的响应趋势一致,均变得更加稳定,抵抗外界干扰并保持自身结构和功能不受影响的能力增强。两种生物群落内部在人工鱼礁发育后期均存在更为复杂、更为积极的种间相互作用或者更多的生态位重叠,人工鱼礁建设积极有效的生态作用逐渐显现。

关键词：人工鱼礁原生生物附着生物生态功能种间关系

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西太平洋原生生物生态特性研究

西太平洋原生生物生态特性研究

作者：张翊哲厦门大学

学位级别：硕士

原生生物是海洋微食物网的重要组成部分,异养微型鞭毛虫(HNF)、含色素真核生物(PNE)和浮游纤毛虫又是原生生物的重要组成部分。HNF是异养细菌和微微型浮游植物的主要摄食者,浮游纤毛虫则是异养微型鞭毛虫和微型浮游植物的主要摄食者,而... 详细信息

原生生物是海洋微食物网的重要组成部分,异养微型鞭毛虫(HNF)、含色素真核生物(PNE)和浮游纤毛虫又是原生生物的重要组成部分。HNF是异养细菌和微微型浮游植物的主要摄食者,浮游纤毛虫则是异养微型鞭毛虫和微型浮游植物的主要摄食者,而PNE则可以为海洋提供初级生产力。因此他们在海洋碳循环和能量循环具有重要作用。本研究从2014年11月至2016年10月,3次对西太平洋海区原生生物丰度和生物量的分布规律,以及纤毛虫群落结构对不同水团的响应进行了调查。主要研究结果如下:(1)2014年11月西太平洋浮游纤毛虫主要分布在叶绿素最大层。共鉴定纤毛虫56种,无壳纤毛虫34种和有壳纤毛虫22种,并且纤毛虫优势种共有10种,最高的优势种为Strombidium epidemum。研究发现西太平洋纤毛虫丰度与深度呈显著负相关,所以推测影响表层纤毛虫分布的因素主要是光照和海流的扰动。纤毛虫在叶绿素最大层丰度最高,可能是与食物可利用性和营养元素浓度有关,深海纤毛虫分布则可能是偏喜高压低温环境。(2)2015年9月,西太平洋PNE和纤毛虫主要分布是在叶绿素最大层以上,并且深海1000米以下有PNE和纤毛虫分布,HNF数量分是随着深度的增加而减少。摄食西太平洋异养细菌的主要捕食者是粒径在2-5 m之间的HNF类群。纤毛虫粒径在20-40μm之间的为主要微型捕食者,而适合纤毛虫的食物饵料的粒径则是低于20μm为主。纤毛虫优势种共有12个,其中表层水指示种Strombidium epidemum,次表层水指示种是Strobilidum spirale,中层水指示种是Leegaagdiella sol。我们发现深度、营养盐和食物浓度会影响西太平洋PNE和纤毛虫分布。细菌丰度主要是HNF对其的下行控制有关,而深海HNF丰度则是深海细菌对其的上行控制。(3)2016年10月西太平洋HNF数量比2015年相比减少了 3-4倍左右,而纤毛虫丰度则比2015年西太平洋航次增加了 1-2倍左右。2015年和2016年HNF丰度与细菌丰度的关系为极显著正相关,说明HNF与细菌之间仍然具有较强的耦合关系。细菌分布是受到HNF的下行控制,纤毛虫则是受到食物的上行控制;在深海,HNF是受到细菌的上行控制,而纤毛虫则不受到捕食机制控制。在真光层的HNF对细菌的捕食率要比深海环境的高,而影响其捕食率的高低主要与温度的高低和捕食者数量有关。并且HNF对细菌的捕食的过程中会产生一些颗粒和溶解有机物质,有利于营养元素再循环。

关键词：原生生物水团上行控制下行控制捕食

青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物群落特征及其驱动因素

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青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物群落特征及其驱动因素

作者：赵锦内蒙古大学

学位级别：硕士

原生生物和自养微生物作为土壤微生物群落的重要组成部分,对于调控陆地生态系统养分循环和碳固定发挥着重要作用。青藏高原草地作为干旱区脆弱生态系统的典型代表,植物生长和多样性长期受到干旱、高寒等环境压力的多重限制,土壤微生物... 详细信息

原生生物和自养微生物作为土壤微生物群落的重要组成部分,对于调控陆地生态系统养分循环和碳固定发挥着重要作用。青藏高原草地作为干旱区脆弱生态系统的典型代表,植物生长和多样性长期受到干旱、高寒等环境压力的多重限制,土壤微生物群落对生态系统功能的影响更为显著。然而,目前关于原生生物和自养微生物在青藏高原草地土壤中的分布模式和驱动因素仍知之甚少,极大的限制了我们对土壤原生生物和自养微生物在青藏高原生态系统中的功能和应对气候变化响应方面的理解。基于此,本研究以横跨青藏高原1200公里的不同类型草地(高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原)土壤为研究对象,应用高通量测序技术深入探究了高寒草地土壤原生生物和自养微生物的群落特征和环境驱动机制及其对人类放牧活动的响应。本论文主要研究结果如下:(1)土壤原生生物群落的α多样性沿高寒草甸、草原和荒漠草原的降水梯度带而显著降低,且群落结构变化显著。结构方程(SEM)显示,降水通过影响植物和土壤因子间接地影响原生生物群落多样性,而放牧通过影响地上生物量间接降低原生生物多样性。方差分解显示,气候因子(5.1%)对原生生物群落结构的单独贡献率大于土壤(2.8%)和植物因子(0.8%)。随机森林则显示,降水是其群落结构的首要驱动因素。此外,土壤原生生物群落组成以丝足虫门、纤毛虫门、绿藻门和褐藻门为主。其中,纤毛虫门的相对丰度从高寒草甸(24.87%)向草原(28.41%)和荒漠草原(41.82%)的过渡而显著增加,而绿藻门的相对丰度,则由高寒草甸(28.88%)、草原(15.42%)至荒漠草原(7.99%)逐渐减少。(2)高寒草原土壤中的自养微生物群落α多样性显著高于高寒草甸和高寒荒漠草原土壤。SEM结果显示,降水是自养微生物丰富度和群落结构的最重要驱动因素,其次是植物丰富度和土壤pH值,而土壤养分(有机碳、铵态氮和溶解态氮)与自养微生物丰富度则无显著相关性。自养微生物群落主要以放线菌、变形菌为主,其中放线菌则占高寒草甸土壤相对丰度的31.83%,并向草原(52.00%)和荒漠草原(60.25%)的过渡而显著增加,而α变形菌的相对丰度则从高寒草甸(42.83%)、草原(23.33%)到荒漠草原(21.97%)逐渐减少。(3)放牧显著影响土壤原生生物群落的多样性、群落结构和组成。放牧显著降低了高寒草甸土壤中原生生物群落的α多样性,并改变了原生生物群落多样性与降水、地上植物生物量和土壤养分的相关性。放牧显著改变了高寒草甸和草原土壤中原生生物的群落结构,并显著降低了高寒草甸和高寒草原土壤中纤毛虫门的相对丰度,显著提高了高寒草原土壤中丝足虫门的相对丰度。此外,放牧对自养微生物群落的多样性、群落结构和组成均无显著性影响。研究结果表明,降水是影响青藏高原草地土壤原生生物和自养微生物多样性和群落结构的决定性因素;原生生物对放牧引起的环境变化比自养微生物更敏感,因此可作为良好的环境指示生物。本研究结果可为更好地理解土壤微生物与气候变化及人类活动之间的关系提供基础数据,并为高寒草地的保护和利用提供理论依据。

关键词：青藏高原草地原生生物自养微生物放牧降水

原生生物质体(叶绿体)的多样性及其形成原因

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生命的化学 2012年第3期32卷 272-276页

作者：张玉娟谭欢重庆师范大学生命科学学院重庆401331

真核生物的叶绿体一般具有一定的典型的结构和功能。然而,在单细胞的原生生物中却不断发现结构与功能均与典型叶绿体明显不同的质体(叶绿体),如不具核形体的多层膜质体、具核形体的多层膜质体、具有最小基因组的质体等,表现出质体的丰... 详细信息

真核生物的叶绿体一般具有一定的典型的结构和功能。然而,在单细胞的原生生物中却不断发现结构与功能均与典型叶绿体明显不同的质体(叶绿体),如不具核形体的多层膜质体、具核形体的多层膜质体、具有最小基因组的质体等,表现出质体的丰富多样性。本文概要地介绍了单细胞原生生物中这些非典型的质体,并对形成这种多样性的主要原因,即这些生物的质体在进化过程中发生的一次、二次和三次内共生事件进行了分析探讨。

关键词：原生生物内共生顶质体核形体