黄河口日本鳗草(Zostera japonica)在环境胁迫下的光合响应研究

针对黄河口日本鳗草面临的水体浊度变化造成的光限制及重金属污染等双重胁迫,综合野外监测和室内控制实验,分别研究了水体浊度、重金属Cu胁迫以及重金属Cu与浊度耦合胁迫下的日本鳗草光合响应特征.研究发现:浊度胁迫、浊度与低浓度重金属Cu耦合胁迫下,日本鳗草叶片叶绿素含量降低,光合色素的合成受到抑制;叶绿素a与叶绿素b的质量比值较高,表明捕光色素复合体II含量低的同时,叶片通过减少对光能的捕获,降低了日本鳗草光合机构遭受破坏的风险;而在单一的浊度胁迫下,随着光化学猝灭系数下降,日本鳗草用于电子传递的能量逐渐减少,光能利用效率降低;随胁迫时间延长,日本鳗草最大光化学效率也出现下降;同样单一重金属Cu胁迫下,日本鳗草对Cu长期处理表现出抗性差,其光合作用也受到较大影响.据此推测,日本鳗草是对浊度胁迫有一定适应性的海草种类,但污染胁迫如重金属Cu对日本鳗草光合作用影响比水体浊度胁迫影响更大.

黄河口互花米草对日本鳗草Zostera japonica的入侵生态效应

日本鳗草(Zostera japonica)是中国沿海潮间带较为常见的海草种类,随着全球变化和人类活动干扰的影响,面临着生境破碎化、种群退化的巨大威胁。互花米草(Spartina alterniflora)入侵是当前中国滨海生态系统中突出的生态问题之一,对黄河口日本鳗草种群带来巨大影响。通过野外控制实验发现,不同密度互花米草对其共生的日本鳗草植株个体和种群有明显的抑制作用,茎枝密度、茎枝高度和总生物分别下降了92.6%~99.9%、56.6%~78.7%、98%~100%。通过分类遥感影像得出,日本鳗草生境格局经历了2009年至2013年的扩张期至6.42 km^2,以及2013年至2017年的萎缩期,鳗草的生境面积下降为3.98 km^2。黄河口互花米草入侵日本鳗草生境规模由2009-2013年的0.32 km^2扩大到2013-2017年的1.77 km^2,占到日本鳗草生境总面积的27.55%。互花米草入侵对本地物种的生境侵占是导致日本鳗草种群退化的重要原因,因此对互花米草入侵的控制、防御以及日本鳗草的监测、保护与修复将是当前和未来中国滨海湿地海草床保护领域的重大研究议题。

中国温带海域新发现较大面积(大于50ha)的海草床:Ⅰ黄河河口区罕见大面积日本鳗草海草床

日本鳗草(Zostera japonica)原是中国沿海潮间带较为常见的海草种类,近些年来随着生境的破坏其分布面积急遽下降,较大面积连续分布的海草床已经非常少见。2015年5月和8月,在山东黄河河口区发现了超过1000 ha几乎连续分布的日本鳗草海草床,与互花米草生境相邻,形成独特的生态景观。对日本鳗草生物量和种群补充等基本生物学指标也进行了调查。该发现极大丰富了中国海草数据库,并为日本鳗草的深入研究及保护提供了得天独厚的实验基地。

富营养化和海水盐度对日本鳗草生物量和碳氮含量的协同影响

营养盐和盐度对海草的生长和生理都具有重要影响,但二者对海草的协同作用还未见报道。本研究以日本鳗草(Zostera japonica)为对象,在室内可控条件下进行营养盐和盐度对日本鳗草的协同影响研究。实验结果显示,营养盐和盐度对日本鳗草地上生物量、地上部分C含量、地下部分C含量均有显著的协同影响。日本鳗草组织中的营养盐含量(Nt)与盐度有显著相关性,但并未受到营养盐和盐度的协同影响。营养盐和盐度会协同影响海草的固碳能力,并同时影响其对硝酸盐的吸收。

中国温带海域新发现较大面积(大于0.5 km^2)海草床:Ⅱ声呐探测技术在渤海唐山沿海海域发现中国面积最大的鳗草海草床

近些年来随着生境的破坏其分布面积急遽下降,较大面积连续分布的海草床已经非常少见。本研究首次将声呐探测技术应用到海草床时空分布特征的相关研究中,在河北唐山乐亭-曹妃甸沿海发现目前中国面积最大的鳗草(Zostera marina)海草床,海草床面积高达29.17 km2,绘制了鳗草分布图和水深分布图,并对鳗草生物量和茎枝高度等基本生物学指标进行了调查。该发现极大丰富了中国海草数据库,并为鳗草的深入研究及保护提供了得天独厚的实验基地,也为周边海洋牧场的构建打下良好的基础。

温度胁迫对日本鳗草(Zostera japonica)叶际可培养细菌的影响

叶际微生物对海草的生理代谢和生态功能具有重要意义,目前全球温度升高对日本鳗草叶际微生物的影响还不明确。本研究在实验室条件下通过梯度升温(26、28、30和32℃)胁迫实验,利用培养分离、RFLP分型、测序和系统发育分析等手段,研究了温度升高对日本鳗草叶际可培养细菌的影响。随着温度的升高,叶际可培养细菌的数量先增加后降低,32℃数量最多。共分类获得363株菌株,分为24个OTU,均来自α和γ-变形菌纲,未发现所有温度梯度共有的OTU。海单胞菌(Marinomonas)为最优势的类群,其在28℃相对丰度最高,达到86.8%;假单胞菌(Pseudomonas)和Thalassospira属细菌随温度升高锐减;海杆菌属(Marinobacter)和弧菌(Vibrio)在30℃被富集;而32℃时,红螺菌科(Rhodobacteraceae)和玫瑰杆菌(Ruegeria)激增。26和32℃细菌的多样性和均匀度较高,28℃最低。

中国温带海域新发现较大面积(大于50 ha)海草床:Ⅳ烟台沿海海草分布现状及生态特征

海草床是珍贵的“海底草原”,具有十分重要的生态服务功能。20世纪90年代,烟台曾分布有4种海草,尚不明确海草的分布现状。本研究结合了现场调查、声呐探测等手段,查清了烟台市莱州市至莱山区沿海海草的分布现状,发现了一处位于烟台市套子湾的面积为51.90 ha的鳗草-日本鳗草混合草床,并对鳗草、日本鳗草的生态特征进行了调查。调查发现烟台现存海草仅有2种,部分草床严重退化,亟需对现存海草进行保护与监测,以遏制海草的退化速度。

高温对鳗草氧化损伤和抗氧化系统的影响

全球变暖等环境变化引起海水温度升高,是海草场退化的重要原因,而抗氧化能力在海草植物应对高温胁迫的过程中发挥着重要作用。本文研究了高温条件下鳗草叶片的生理指标变化。研究表明,温度升高会引起鳗草叶片过氧化氢(H_(2)O_(2))含量升高,抗坏血酸-谷胱甘肽(ASA-GSH)循环中相关抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加;15℃温度条件下,抗氧化酶活性和抗氧化剂含量保持稳定,25℃和30℃组抗氧化酶活性和抗氧化剂含量与H_(2)O_(2)含量的变化趋势基本一致,达到新的平衡;35℃温度胁迫下以上几种酶自始至终活性均很低,且持续胁迫会破坏鳗草抗氧化系统,引起鳗草死亡。这说明,鳗草对高温具有一定的耐受性,其抗氧化系统调节对适应高温胁迫起到重要作用,但调节能力是有限的,若温度超过鳗草耐受阈限,持续高温胁迫会破坏植物体抗氧化系统,导致鳗草死亡。