林鹏

陈长平

高亚辉

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Marine Sciences/ Vol . 26 ,No. 3/ 2002 17红树林区硅藻研究进展PRO GRESS IN THE STUDIES OF THE DIATOMS IN MANGROVEENVIRO NMENT陈长平 高亚辉 林 鹏(厦门大学生命科学学院 361005)第一作者 : 陈长平 , 出生于 1979 年 , 博士研究生 , 主要从事红树林硅藻研究 ,E2mail :gaoyh @jingxian ,xmu. edu. cn收稿日期 :2001202208 ;修回日期 :2001204220红树林是热带海洋潮间带的木本植物群落。红树林植被郁闭 ,生境复杂多样 , 为各种各样的陆生和海生生物提供了适宜的生活环境。作为初级生产者的浮游植物是红树林生态系重要的食物链组成部分 , 而硅藻在红树林区的浮游植物中处于优势地位 [2 ]。由于潮汐和风浪的作用 , 底栖硅藻也经常大量出现在水样中 [2 ]。了解红树林区硅藻群落的种类组成、多样性、密度、优势度等 , 有助于了解硅藻在红树林区物质循环和能量流动中的作用。1 硅藻在红树林区所处的环境因子1. 1 底质红树林的底质一般为细质的冲积土 , 土壤由粉粒和粘粒组成 ,且含有大量的有机质 [1 ]。但底质并不是影响红树林底栖硅藻的多样性和丰富度的主要因素 , 大部分由沙粒组成的土壤的底栖硅藻的多样性和丰富度与红树林里富含有机质土壤的底栖硅藻的多样性和丰富度并没有显著的差别 [3 ]。1. 2 温度红树林分布中心地区海水温度的年平均值为 24～27 ℃,气温则在 20～30 ℃范围内 [1 ]。红树林区底栖硅藻的季节分布并不是呈现一定的规律 , 每个季节都可能有最大的种类多样性和丰富度 [3 ] , 这可能和红树林区的年气温变化不大有关。1. 3 潮汐和风浪潮汐和风浪对红树林区的硅藻有一定的影响 , 潮汐和风浪可以把一些外来种带到红树林内 , 同时也能把底栖硅藻大量地带到水体中 , 从而影响到红树林浮游植物的组成 [3 ]。1. 4 盐度和 pH值一般红树林土壤是初生的土壤 , 平均盐度为 20～25 , 红树林的酸化作用对土壤 pH值产生较大的影响 ,红树林土壤的 pH值普遍较低 ,表层 pH值一般为 3. 3～6. 9 , 呈较强的酸性 [1 ]。在较高的盐度下红树林底栖硅藻呈现出较低的丰富度 [3 ]。1. 5 营养盐营养盐是硅藻生长、繁殖不可缺少的条件。在一般情况下 , 水域中营养盐的含量对硅藻数量变动的影响比光照更为重要 , 这是因为营养盐如氮、磷、铁、锰、硅等在水域中含量很少。而目前由于对红树林的重要性的认识还不够等原因 , 区边居民对红树林区盲目砍伐 , 大片滩涂用于养殖 , 使得红树林的环境富营养化 , 从而改变了水域的氮磷比 , 而高的氮、磷比可能会降低硅藻的竞争力 , 使得甲藻比硅藻更占有优势 ,进一步恶化环境 [4 ]。2 红树林硅藻分类研究80 年代以前国际上关于红树林生境中硅藻的研究较少 , 主要集中于新大陆区系的红树林硅藻研究 ,澳大利亚也有开展少量这方面的工作。对红树林硅藻的分类研究见表1。红树林区硅藻较高的多样性和丰富度表明红树林较少受到人为的干扰 ,处于一种原始的环境中 [3 ]。3 硅藻是红树林区浮游植物的主要成份红树林区的浮游植物是红树林生态系中除红树植物、底栖藻类外的又一重要生产者 , 是海洋动物尤其是海洋动物幼虫和幼体的直接饵料。对红树林区浮游植物的研究 (见表 2) 发现红树林区浮游植物的主要成分是硅藻 , 还包括一些甲藻的种类。由于红树林的生长需要潮汐 , 长期浸水和长期干旱都不利于红树林的生长 [1 ]。而潮汐和风浪都将对红树林浮游硅藻产生一定的影响。浮游硅藻中含有大量的羽纹纲硅藻表明底栖硅藻大量参与到浮游的成分中 , 而一些大洋种或淡水种的出现更表明红树林浮游硅藻的变化性很大。4 硅藻在红树林中的生态作用4. 1 硅藻是红树林区生物的食物来源SCIENCE SCOPE科学视野海洋科学/ 2002 年/ 第 26 卷/ 第 3 期18表 1 　红树林硅藻分类研究研究地点 样品出处 鉴定种数、种类及常见种 参考文献委内瑞拉 Margarita岛红树林区土样中的底栖硅藻和大 红 树 ( Rhizophoramangle)不定根上的附着硅藻鉴定了 45 个种 ,发现了 17 个种为该地区新记录的种Reyes2Vasq uez1975 年墨西哥 California 湾3 个红树林区海水中的浮游硅藻 Balandra 和 Zacatecas 区主要是一些浅海和大洋种 ,而 Enfermeria 区主要是一些淡水种Bustillos 1981 年美国 Louisiana 盐沼红树林区亮叶白骨壤 ( A vicenni2a germi nans) 气生根上附生硅藻27 属的 109 种硅藻 ,最常见的种类是 Nitzschiabrittonii , Nitzschia f rust ul um , N avicula diserta ,Denticula subtil us 和 A m phora tenuissi maMaples 1983 年新加坡和马来西亚几个红树林区白骨壤的根、种子、淤泥水、土壤、沙粒、软体动物、岩石、流动的木头和叶片上记录了 25 属的 72 个种 ,常见种主要是舟形藻、双壁藻、菱形藻Wah 等 1988 年墨西哥红树林区 土壤的底栖硅藻 鉴定了 230 个种 ,发现了 109 个种为新记录的 ,常见种主要是舟形藻、双眉藻、菱形藻、曲壳藻、双壁藻。Beltrones 等 [3 ]福建九龙江口红树林区红树植物秋茄、桐花树、白骨壤树皮上的附着硅藻 ,以秋茄为主。附着硅藻以半咸水硅藻为主 ,较能忍受盐度的变化。杜琦等 1983 年广西红树林区 红树植物树干皮上的附着物、立地土壤、潮沟土壤、腐叶等鉴定出 39 个属的 159 个种和变种 ,数量较多的种属于卵形藻、双眉藻和曲壳藻 ,中心纲的具槽直链藻 ( Melosi ra sulcata) 是红树植物茎表的主要附生种类 ,淤泥或泥沙表面大多是羽纹纲具单壳缝和双壳缝的种类。范航清 1993 年红树林拥有丰富的饵料和适宜的环境 , 是许多海洋动物发育生长的重要场所 , 红树林藻类是红树林中许多海洋生物重要的食物来源。硅藻是海洋动物的重要饵料之一。无论底栖或浮游硅藻 , 都是红树林内一些鱼类的食物成分 , 同样地 , 软体动物和甲壳类动物一般也摄食硅藻。Gomes2de2Azevedo 1980 年研究了红树林区牡蛎 ( Crassostrearhizophora) 的食物成分 ,发现浮游植物是主要成分 , 而在浮游植物中 ,圆筛藻、直链藻等硅藻又是主要成分。Vicente 1989 年发现红树林区线虫种群数量出现高峰与低谷的时间和底栖硅藻密度出现高峰与低谷的时间是一致的。Nichola 等 1988年对红树林区的线虫 ( Desmodoracazca) 喂以 14 2甲基化葡萄糖标记的硅藻 ( Cylindrotheca sp. ) , 发现这些硅藻是线虫的一种很好的食物。Leija2Tristan 等 1988 年对红树林区的一种虾 ( Upogebia dawsoni)的胃解剖中同样发现有硅藻的存在。Leh 等 1986 年在马来西亚的红树林区相手蟹的食物中也发现有少量的硅藻。4. 2 硅藻作为红树林环境的指示生物硅藻中的骨条藻等可作为“三废指标”的指示种 , 也是海水富营养化、发生赤潮的主要生物之一。硅藻的大量繁殖与红树林区某些浮游动物的大量爆发有着密切关系。因此在衡量红树林湿地净化环境污染、甚至作为处理生活与工业污水的程度方面 , 硅藻能够起到一定的指示作用。刘玉等 1995 年研究了生活和工业综合污水排入红树林湿地后藻类 (如硅藻、蓝藻等) 的组成 , 发现因红树林湿地的包陷作用 , 污水藻类在组成和数量上都有变化。硅藻在红树林浮游植物中通常占有优势 [2 ] , 因此通过对红树林浮游硅藻群落生物量的估算 , 以及赤潮硅藻藻种的存在与否、数量多少 , 就可以大概了解红树林区水体SCIENCE SCOPE科学视野Marine Sciences/ Vol . 26 ,No. 3/ 2002 19表 2 　红树林区浮游植物的研究研究地点 分析样品 鉴定种数、种类、常见种 参考文献印度 Zanzibar 红树林区 海水中的浮游植物主要由羽纹纲硅藻如舟形藻、菱形藻、双眉藻、双壁藻等组成Lugomela 等 1995年Alexandra 岛和 Manjera 地区的红树林 (主要是正红树 Rhi2zophora apiculata)区海水中的浮游植物浮游植物主要是由中心纲硅藻如角毛藻、盒形藻、圆筛藻和甲藻的角藻属组成Roy 1995 年Andaman 南面 Chouldari 区域的红树林区海水中的浮游植物浮游植物主要由中心纲硅藻 (如盒形藻、圆筛藻) 、斜纹藻、甲藻的角藻属、夜光虫属组成Damroy 1995 年广西英罗湾红树林区 海水中的浮游植物硅藻无论在数量或种类上都是占有绝对的优势 (硅藻 92 种 ,甲藻 3 种 ,蓝藻 1 种)陈坚等 1993 年深圳福田 5 个红树林区域 海水中的浮游植物每区均以硅藻门藻类为绝对优势的种类 ,硅藻最大出现率可达 87. 5 %。刘玉等 [2 ]的富营养化程度 , 从而监测、预报水体的质量。这种生物监测安全、无污染 , 且可靠性高 , 不会象化学监测那样引起“二次污染”。4. 3 硅藻在红树林生态系物质循环和能量流动中的作用硅藻不仅是红树林生态系中重要的初级生产者 , 而且有的种类为异养或兼养 , 在红树林的有机物转换中起一定的作用。Cookey 等1978 年利用两种硅藻 Amphora cof2feaeformis var. perpusilla , A. coffeae2formis 来研究海滨湿地沉积物中可溶性有机碳的变化时发现在 6～9月份即红树 Rhizophora mangle 落叶期间 , 沉积物中含有促进两种硅藻异养和兼养生长的物质。Cookey等1976 年研究表明 , 在实验室培养条件下沉积物中一些羽纹纲硅藻具有兼性的异养生长。红树林底栖硅藻对红树林泥沼营养元素循环起到一定的作用 , 并且可能通过光合作用显著改变土壤的 pH值和氧化还原电势 , 菱形藻则具有吸收重金属的能力 , 对土壤重金属具有脱毒功能。4. 4 其他作用硅藻是光合放氧生物 ,可以进行光合作用放出氧气 , 从而增加水中溶氧含量 , 有利于高层食物链上动物的呼吸耗氧。对红树植物根上的附着硅藻的报道表明存在着丰富的硅藻群落 , 而红树植物上硅藻的大量附着可能对红树植物的生长有一定的影响 , 同时可能存在某种程度的寄生关系。Praksah 1971 年发现红树植物的滤出物中一些低分子量的有机物能够促进硅藻和甲藻 Pyradinium bahamense 的生长 ,这些有机物可能会螯合离子并使之易于被藻类所吸收。5 结语在许多热带和亚热带地区 , 对红树林硅藻的研究仍很缺乏 , 对红树林硅藻大量准确的分类研究有助于开展生物物理、生态、生态物理等方面的研究。以前的红树林硅藻研究大多集中于小型硅藻 (20～200μm) , 然而目前人们发现海洋微型浮游生物 (小于 20μm) 在生态系统中占有相当重要的位置 , 特别是在初级生产力中占有很重要的比例 ,微型食物网的特点是营养盐的快速更新 , 能量的高速转换 , 与碎屑紧密联系 , 以及具有复杂的摄食类型 ,包括吞噬营养。因此对红树林微型硅藻的研究是很有必要的。同时硅藻与红树植物的关系 ,包括硅藻的胞外分泌物对红树植物的影响、附着硅藻是否与红树植物存在着一定程度的寄生关系、红树植物的分泌物对硅藻的影响等等都是以后可以研究的一些方向。参考文献1 李 博主编。生态学。北京 :高等教育出版社 ,2000。290～2942 刘 玉、陈桂珠。深圳福田红树林区藻类群落结构和生态学研究 ,中山大学学报 (自然科学版) ,1997 ,36(1) :102～1063 Beltrones DAS. , Castrejon. EN. .Structure of benthic diatom assemblagesfrom a mangrove environment in aMexican subtropical lagoon ,Biotropica , 1999 , 31(1) : 48～704 Egge J K. . Are diatoms poor compe -titors at low phosphate concentra -tions ? Journal of marine systems ,1998 , 16 : 191～198(本文编辑 :张培新)SCIENCE SCOPE科学视野

红树林区硅藻研究进展

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