溞类(Daphnia)反捕食的表型可塑性及其研究进展

表型可塑性指的是生物体在生物或非生物环境发生变化时会呈现出不同的表型能力,是生物在不稳定的生活环境中维持生存的一种主要策略.在淡水生态系统,大量研究表明浮游动物能通过捕食者释放的化学信息物质感知捕食风险的存在,从而导致反捕食的表型可塑性反应的发生.溞类是一类很好的研究浮游动物对捕食者释放的信息素产生表型可塑性反应的模式生物.本文综述了捕食者释放的化学信息素对溞类的生活史、形态特征、行为活动以及生理指标等表型的影响,探讨了其形成机制和生态意义.溞类对捕食风险信息素的表型可塑性是特定种群与捕食者长期相互作用下适应性进化产生的,加强这些研究对了解物种的形成和生物的进化有非常重要的意义.

淮河中游浮游甲壳动物群落结构的季节动态

2007年1—12月对淮河中游浮游甲壳动物群落结构的季节动态进行研究。共记录浮游甲壳动物24种,其中枝角类8属13种、桡足类9属11种。枝角类在4月和9月形成两个峰值,即(28.2±21.6)ind/L和(40.8±10.1)ind/L,其优势种分别为僧帽溞Daphnia cucullata和脆弱象鼻溞Bosmina fatalis。捕食性桡足类—近邻剑水蚤Cyclops vicinus vicinus、广布中剑水蚤Mesocyclops leuckarti和台湾温剑水蚤Thermocyclops taihokuensis分别在4月、5月和6月形成较大的密度。汤匙华哲水蚤Sinocalanus dorrii和中华窄腹剑水蚤Limnoithona sinensis分别在5月和8月占优势。小型浮游植物(≤20μm)生物量在4月达到最大值,之后快速下降,而较大型浮游植物(>20μm)生物量从4月上升,到7月达到最大值。典型冗余分析(RDA)显示,溞属Daphnia的仲春下降与捕食性桡足类(尤其是近邻剑水蚤)的摄食压力、浮游植物生物量的季节变化密切相关。

两种不同株铜绿微囊藻培养液对大型溞的毒性效应研究

为了探讨铜绿微囊藻对浮游甲壳动物溞类的毒害效应,试验选取了两种不同株系(产毒和非产毒)的藻种,采取利用其培养液的方法,以研究铜绿微囊藻在生长过程中向水体中释放的毒素或类毒素物质对溞类的效应以及比较不同株系间效应的差异性。研究结果表明:(1)试验所选铜绿微囊藻产毒和非产毒株系的培养液均能对大型溞(Daphnia magna)的生长繁殖构成影响,表现为低剂量起促进效应,高剂量起抑制效应;(2)铜绿微囊藻产毒株较非产毒株更能影响大型溞的存活;(3)铜绿微囊藻产毒和非产毒株对大型溞的生长影响差异不大,但对其繁殖却存在明显不同,表现为株系942的抑制效应更强。可以初步推断,在以产毒株铜绿微囊藻为优势种形成"水华"的环境下,大型浮游甲壳动物溞类数量和生物量减少的主要原因可能是由于毒素对溞类较高的致死效应;而以非产毒株形成优势群体的水体里,其主要原因可能并非毒素的效应,而是由于其他原因,如藻类群体的形成阻碍摄食,缺乏必需脂肪酸等。

巢湖春夏季节浮游甲壳动物群落演替的围隔实验研究

为研究巢湖浮游甲壳动物春夏季节的群落演替规律,于2012年2月19日至2012年7月24日(22周)在巢湖进行了围隔实验。共设置三个处理组(即A组:鲢鱼+营养盐;B组:鲢鱼+鳙鱼+营养盐;D组:团头鲂+营养盐)和一个对照组(即C组:不添加鱼类和营养盐)。实验共记录浮游甲壳动物14属21种,其中枝角类9属12种,桡足类8属9种。透明溞(Daphnia hyalina)是春季所有围隔的优势种。春季浮游植物生物量和叶绿素a浓度均处于较低水平。夏季以小型枝角类、大型中镖水蚤(Sinodiaptomus sarsi)和剑水蚤占优势,其密度在围隔A、B和C中较低。夏季所有围隔中的Daphnia种群均消失。在没有蓝藻水华和滤食性鱼类存在下,大型枝角类Daphnia仍然被小型枝角类和桡足类所取代。结果显示,鱼类和营养盐共同决定了巢湖围隔浮游甲壳动物群落结构的季节变化。春季较高的Daphnia种群密度也是巢湖Daphnia仲夏消失的重要原因。

鲢鳙占优势的千岛湖浮游动物群落结构特征及其与环境因子的相关性

为了解以鲢鳙占优势的千岛湖中浮游动物群落结构特征以及与水温、溶解氧等环境因子的关系,采用方差分析、典范对应分析等方法,对千岛湖河流区、过渡区、湖泊区3个地区的浮游动物种类、数量以及环境因子的月变化特征进行了调查。结果表明:2007—2008年,共鉴定出浮游动物115种,其中原生动物16种、轮虫51种、枝角类23种、桡足类25种。浮游动物密度在春季(2007年:840.9/L,2008年:850.5/L)形成高峰;生物量在春季(2007年:1.89mg/L,2008年:0.837 mg/L)和秋季(2007年:1.63 mg/L,2008年:0.802 mg/L)形成双高峰;现存量从河流区至湖泊区依次递减。河流区和过渡区的浮游动物密度均于4 m水层达最大值,湖泊区于8 m水层达到最大值。各位点4～12 m水层的大型浮游甲壳动物优势种透明溞、蚤状溞、球状许水蚤等和小型浮游甲壳动物优势种长额象鼻溞、颈沟基合溞、台湾温剑水蚤等的生物量较高。原生动物、桡足类生物量与溶解氧显著正相关;轮虫、枝角类生物量与总氮、硝态氮、浮游植物生物量极显著正相关。典范对应分析(CCA)表明,溶解氧、温度、总氮、总磷、硝态氮是影响浮游动物时空分布的主要因子。透明溞在2—6月份主要受到以浮游植物为食物的上行效应的影响较大,而其他月份主要受水温的影响较大。

大型溞强化生物操纵修复富营养化水体研究

为了探究大型溞对生物操纵技术修复富营养化水体的影响,文章通过大型溞投放实验,分析大型溞影响下富营养化水体水质变化特征。结果表明:大型溞投放后能够迅速增殖成为优势种,并引发水质的显著改善。水体透明度显著提高,达到最大水深2 m。Chl-a、TP、SRP、TN、NH4+-N和高锰酸盐指数分别下降95%、92%、82%、56%、61%和69%。藻细胞密度较实验前降低了83%,表明大型溞能有效控制水体中浮游植物的生长。同时浮游植物的群落结构也发生较大变化,蓝藻比例大幅度降低,藻类多样性得到提高。水体富营养化程度从重度富营养化降低至中营养水平,水体富营养化状态得以消除。

无鱼和贫营养条件下盔形溞对浮游动物群落的影响

为了解无鱼条件下贫营养水体中大型枝角类盔形溞(Daphnia galeata)的种群动态及其对浮游动物群落结构的影响,于2010年3月5日至4月18日在流溪河水库进行围隔试验,设置1个对照组和3个处理组,每个处理有3个重复。对照组(C)为用孔径约2 mm的网过滤后的水库水抽入围隔,试验组抽入过滤后的水库水后添加高、中、低密度(H,M,L)的盔形溞,对照组和试验组添加的盔形溞密度梯度分别为0、0.3、0.6、1.0个/L。无鱼条件下盔形溞种群快速形成高峰,但随后由于食物限制又快速下降。盔形溞高密度种群的建立对轮虫种群产生了显著影响,试验开始后轮虫受到盔形溞抑制而密度下降。在试验后期,食物数量下降,盔形溞密度下降并维持在较低的密度,而大型桡足类中的舌状叶镖水蚤(Pyllodiaptomus tunguidus)密度增加,显示了竞争优势。由于大型围隔试验对浮游动物操作的可重复性较差,个别围隔中出现了透明薄皮溞(Leptodora kindti),也对盔形溞种群及浮游动物群落结构产生了影响。

不同密度的大型溞对浮游植物群落的影响

为了了解在不滤出原水中浮游动物的条件下,不同密度的大型溞(Daphnia magna)对浮游植物的直接和间接影响,以及控藻效果最佳的大型溞添加密度。于2016年5月进行了大型溞添加模拟实验。实验设一个对照组(C0)和C1、C2、C3、C4 4个处理组,大型溞的添加密度分别为0、5、15、25、50 ind/L,每个实验组设3个平行,实验期10 d。结果显示:(1)与对照组相比,低密度处理组(C1和C2)和高密度处理组(C3和C4)均可抑制藻类密度,后者最为明显。(2)大型溞摄食优先选择绿藻和粒径介于20~30μm的藻类。(3)大型溞对原水中的颈沟基合溞(Bosminopsis deitersi)、长肢秀体溞(Diaphanosoma leuchtenbergianum)、剑水蚤、轮虫和原生动物均有抑制作用,在本文所设密度范围内,添加的密度越大抑制作用越强(除原生动物),从而间接的影响浮游植物群落。(4)当添加的大型溞密度为25 ind/L时,控藻的效果最佳,实验4 d后,藻类密度降至最低,约下降至原来的24.9%。

洋澜湖浮游动物群落结构对生态修复的响应

生态修复广泛应用于温带湖泊并取得了良好效果,但在亚热带湖泊中的应用还较少.亚热带浅水湖泊中浮游动物群落主要以小型枝角类和轮虫为主,往往缺乏大型浮游动物.因此,经典生物操纵理论在亚热带湖泊的应用效果受到质疑.为探究亚热带浅水湖泊中浮游动物群落结构对生态修复的响应及其影响因子,于2017年8月开始在湖北鄂州洋澜湖实施鱼类去除、添加锁磷剂和聚合氯化铝及重建沉水植被等生态修复措施.修复后,修复区水体营养盐、叶绿素a的浓度显著低于未修复区,水体透明度显著上升;浮游动物种类数(43种)高于未修复区(33种);大型枝角类的密度和生物量增加并在冬季成为优势种类,但在春末消失,而未修复区优势类群主要以轮虫(晶囊轮属、臂尾轮属)和小型枝角类为主;体长在1.60-2.25 mm的个体仅出现在修复区,而未修复区浮游动物体长<0.6 mm的个体占94%.本研究表明包括鱼类去除在内的修复手段可以提高洋澜湖大型浮游动物的密度,但难以长时间维持;因此,亚热带浅水富营养化湖泊修复必须结合沉水植物恢复等其他手段,才能建立稳定的清水态生态系统.(图6参44)

净水厂水蚤类浮游动物的生物风险及影响因素研究

针对净水厂水蚤类浮游动物带来的感官问题及潜在的生物安全风险,考察了净水厂沉淀池出水中水蚤类浮游动物死体溶出物的微生物含量和有机物浓度、超声时间和频率对水蚤类浮游动物的影响,以及不同预氧化剂投加量和排泥周期时对水蚤类浮游动物的控制效果。结果表明,净水厂沉淀池出水中水蚤类浮游动物体内携带细菌,超声破体后溶出,使水中的细菌总数增多;水蚤类浮游动物死体的溶出物导致水样中有机物浓度增大;超声处理使水蚤类浮游动物的活跃性显著降低,且随着超声时间的增加,水蚤类浮游动物活跃性下降;相同超声时间下,随着超声频率的增加,水蚤类浮游动物活跃性降低;夏季和冬季时,投加预氧化剂和缩短排泥周期都可以有效控制水蚤类浮游动物的丰度,且随着预氧化剂投加量的增加,浮游动物去除率增大,当预氧化剂投加量达到1.5 mg/L后,去除率趋于稳定,约为92%。