CN111289701A - 一种检测浮游植物垂直运动能力的方法 - Google Patents

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王依涛
王巍
范晓
徐东
张晓雯
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Abstract

本发明提供了一种检测浮游植物垂直运动能力的方法，属于生态领域，所述方法将活化后对数期的浮游植物悬浮液注入一管状体的底部，所述管状体内盛有浮游植物的培养基，管状体的高度不小于14cm，管状体遮光，在管状体的开口端用平行光诱导光束照射，10‑30分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样10次；测定浮游植物的趋光速度；将浮游植物悬浮液注入培养基的上方，同样用光照射并取样，检测浮游植物的避光速度。本发明能够提供了计算浮游植物在光照射下的运动速度，在浮游植物运动角度为生态环境的监测提供数据支持，快速掌握气候变化对我国近海区域海洋浮游植物生态和海洋生态系统结构、功能产生的影响。

Description

一种检测浮游植物垂直运动能力的方法
技术领域
本发明属于生态领域，具体地涉及一种检测浮游植物垂直运动能力的方法。
背景技术
受全球气候变化的影响，海水升温和海洋酸化现象日益加剧，海洋酸化和海洋变暖致使珊瑚礁严重退化、生态功能降低、生物丰富度和生产能力下降，导致沿海国家的总体水产养殖生产潜力下降，进而对海洋生物链和全球生态系统造成严重影响，这诸多问题也是近年来各国政府、海洋研究机构和学者的研究热点。自养生物在生长与繁殖过程中所合成与存贮的有机物质，被称为初级生产力。在海洋中，表层自养生物通过光合作用制造有机物质，以满足自身新陈代谢和生态系统中异养生物的需求.这部分有机物质，即初级生产力，是维持海洋生态系统的基础，也是构成大洋中生物地球化学循环及全球碳元素循环的重要组成部分。浮游植物的丧失对于海洋食物链来说是一个巨大问题，这是因为海洋中的每一种生物要么以浮游植物为食，要么就以把浮游植物当食物的生物为食。一旦它们的数量开始下降，那么这些物种的种群数量也将开始下降。剩余的食物网基本上也在收缩。海洋上层浮游植物数量下降与全球变暖导致的海洋表层温度上升有关。在过去一个世纪里，大部分海洋的表层海水温度上升了0.5-1摄氏度，导致海水分层现象更为明显，限制了下层海水中的营养成分进入上层海水，从而危及上层海水中的浮游植物生存。此外，浮游植物的数量在那些温暖的海域可能下降得更为明显，这意味着气候变化对海洋浮游植物的减少负有责任。有数据表明：浮游植物的数量在过去30年里一直在减少,同时帮助浮游植物进行光合作用的一种绿色色素-叶绿素的浓度正在下降。全世界海洋上层的浮游植物的数量平均每年下降约1％。如果这种趋势继续下去，将对海洋食物链造成毁灭性影响，并加速全球变暖。
海洋覆盖着地球表面积的71％，能够吸收40％人类排放的二氧化碳，海洋浮游植物是海洋中最主要的初级生产者，通过光合作用将无机碳(CO2)转化为有机碳，其生物量及群落结构的变化在全球碳循环乃至气候变化中有着重要的作用。海洋浮游植物因具有运动灵敏快速、代表性强和受人类捕捞活动影响小等优点，而成为海洋环境和气候变化的良好指标。一旦浮游植物数量下降，海洋固碳能力将会被削弱，意味着会有更多的二氧化碳滞留在大气中。这将催生一个更加温暖的世界，反过来又将消灭更多的浮游植物。因此，探讨海洋浮游植物生态长期变化及其与环境和气候变化的关系，有助于我们了解过去、分析现在和预判未来气候变化对海洋生物生态的影响。
然而，相对于陆地植物生态，迄今人们对海洋生物生态与气候变化关系的认识远远不足。最近研究显示，我国近海区域的增暖或降温的速度均高于陆地及全球平均水平，这表明我国近海区域是全球气候变化的敏感区。如何适应或减缓气候变化对我国近海区域海洋浮游植物生态、海洋生态系统结构和功能产生的影响，是我们迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种检测浮游植物垂直运动能力的方法，本发明能够提供给我们了解浮游植物在光照射的运动速度，用于指导浮游植物竖直运动能力的测量。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种检测浮游植物垂直运动能力的方法，将浮游植物培养至对数期后，离心后重悬浮获得一定浓度的浮游植物悬浮液，将浮游植物悬浮液放在单质光红光下活化50分钟；在趋光实验中，用注射器将浮游植物悬浮液缓慢注入一管状体的底部，所述管状体内盛有浮游植物的培养基，管状体的高度不小于14cm，管状体的外表面套有一个遮光体，在管状体的开口端用平行光诱导光束照射，10-30分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样10次；
在避光实验中，在管状体中注入培养基，同时管状体的外表面套有一个遮光体，仅留管状体的开口端敞开，在培养基表面缓慢注入浮游植物悬浮液，利用浮游植物的趋光性将浮游植物悬浮液稳定在培养基上方，在管状体的开口端用垂直地面放置的平行光诱导光束照射；10-30分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样11次，去除第一次取样，第2-11次取样样品统计浮游植物数；
为了计算浮游植物速度，将加样间隔作为一个没有体积的点，采样间隔到加样间隔的平均距离为每个采样间隔的浮游植物运动距离。移动距离依次为0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5cm。平均速度计算公式如下：v＝(C1V1×S1+C2×V2×S2+……+C10×V10×S10)/t/(C1×V1+C2×V2+……+C10×V10)
v：平均速度，Cn：第n次取样的浮游植物浓度，Vn：第n次取样的取样体积，Sn：第n次取样浮游植物的运动距离，其中n＝1、2、3……10，t：运动时间。
本发明与现有技术相比的有益效果：
本发明解决了室内微尺度实验过程中由于体系过小造成的取样误差大、样品收集繁琐、配套仪器设备复杂的问题，同时弥补了野外实验缺乏验证水体、水体环境不稳定、实验周期长的问题。本发明方法用于指导浮游植物竖直运动能力的快速测量，在浮游植物运动角度为生态环境的监测提供数据支持，快速掌握气候变化对我国近海区域海洋浮游植物生态和海洋生态系统结构、功能产生的影响。
具体实施方式
下面通过实施例来对本发明的技术方案做进一步解释，但本发明的保护范围不受实施例任何形式上的限制。
实施例1
一种检测浮游植物垂直运动能力的方法，将浮游植物培养至对数期后，离心后重悬浮获得一定浓度的浮游植物悬浮液。将浮游植物悬浮液放在单质光红光下活化50分钟。在实验室微尺度实验中，管状体是长14厘米，内径4.4厘米的圆管。趋光实验中，注入150毫升培养基，然后用注射器将15毫升浮游植物悬浮液(2.4×106个/mL)缓慢注入管状体的底部，管状体的高度为40cm。在管状体的开口端用平行光诱导光束照射。20分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样10次。
在避光实验中，在管状体内注入150毫升培养基，在培养基表面缓慢注入15毫升浮游植物悬浮液(2.4×106个/mL)，利用浮游植物的趋光性将浮游植物悬浮液稳定在培养基上方。在管状体开口端用平行光诱导光束照射。20分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样11次，去除第一次取样，剩余样品统计浮游植物数。
为了计算浮游植物速度，我们认为采样间隔到加样间隔(作为一个没有体积的点)的平均距离为每个采样间隔的浮游植物运动距离。移动距离依次为0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5cm。平均速度计算公式如下：
v＝(C1V1×S1+C2×V2×S2+……+C10×V10×S10)/t/(C1×V1+C2×V2+……+C10×V10)
v：平均速度，Cn：第n次取样的浮游植物浓度，Vn：第n次取样的取样体积，Sn：第n次取样浮游植物的运动距离，其中n＝1、2、3……10，t：运动时间。
检测结果见表1。
表1不同处理条件下三种浮游植物的垂直运动速度(平均值±方差，μm/s)
Figure BDA0002435270610000051

Claims (1)

1.一种检测浮游植物垂直运动能力的方法，其特征在于所述的方法为将浮游植物培养至对数期后，离心后重悬浮获得一定浓度的浮游植物悬浮液，将浮游植物悬浮液放在单质光红光下活化50分钟；在趋光实验中，用注射器将浮游植物悬浮液缓慢注入一管状体的底部，所述管状体内盛有浮游植物的培养基，管状体的高度不小于14cm，管状体的外表面套有一个遮光体，在管状体的开口端用平行光诱导光束照射，10-30分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样10次；
在避光实验中，在管状体中注入培养基，同时管状体的外表面套有一个遮光体，仅留管状体的开口端敞开，在培养基表面缓慢注入浮游植物悬浮液，利用浮游植物的趋光性将浮游植物悬浮液稳定在培养基上方，在管状体的开口端用垂直地面放置的平行光诱导光束照射；10-30分钟后，关闭诱导光用注射器快速取样，每次取样高度1cm，共取样11次，去除第一次取样，第2-11次取样样品统计浮游植物数；
为了计算浮游植物速度，将加样间隔作为一个没有体积的点，采样间隔到加样间隔的平均距离为每个采样间隔的浮游植物运动距离；移动距离依次为0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5cm；平均速度计算公式如下：
v＝(C1V1×S1+C2×V2×S2+……+C10×V10×S10)/t/(C1×V1+C2×V2+……+C10×V10)
v：平均速度，Cn：第n次取样的浮游植物浓度，Vn：第n次取样的取样体积，Sn：第n次取样浮游植物的运动距离，其中n＝1、2、3……10，t：运动时间。
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