長(zhǎng)山群島海域真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)及扇貝攝食選擇性

宋 倫,宋廣軍,吳金浩,楊國(guó)軍,劉 印,劉蘇萱

1 遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院,海洋生物資源與生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連 116023 2 大連海洋大學(xué),大連 116023

大連長(zhǎng)山群島是海水貝類的主要增養(yǎng)殖區(qū),近40年來(lái)為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但近10年,增養(yǎng)殖雙殼貝類死亡率普遍升高,嚴(yán)重制約了貝類增養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。餌料微藻作為濾食性貝類的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ),不同粒級(jí)營(yíng)養(yǎng)含量差異較大,被濾食性貝類利用率也不同[1—2]。

小粒級(jí)微藻會(huì)影響貝類營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備和健康生長(zhǎng),尤其對(duì)質(zhì)量選擇型的貝類影響更大[3]。因此研究小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)演變尤為重要,但目前微藻的分類鑒定依然依靠傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)鏡檢,對(duì)小粒級(jí)微藻的檢出率較低。高通量測(cè)序鑒定技術(shù)可加速小粒徑微藻多樣性的高效檢測(cè)[4—7]。目前,分析海水中微藻粒級(jí)的方法用的最多的是葉綠素a分級(jí)法,將被測(cè)海水依次通過(guò)不同孔徑的濾膜過(guò)濾,檢測(cè)其葉綠素a含量表征微藻粒級(jí)生物量,但該方法會(huì)嚴(yán)重低估中、小粒級(jí)微藻的生物量,而高估>20 μm大粒徑微藻生物量的貢獻(xiàn),研究發(fā)現(xiàn),該方法對(duì)小粒徑微藻生物量的測(cè)算誤差最高超過(guò)80%[8—10]。分子鑒定法相比傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)鑒定更加精準(zhǔn)、高效、符合實(shí)際,應(yīng)用前景廣闊。研究發(fā)現(xiàn),環(huán)境樣本中真核生物rDNA序列多態(tài)性與細(xì)胞中rDNA的拷貝數(shù)成正比[11—12],即真核微藻細(xì)胞體積(生物量)與rDNA的拷貝數(shù)成正比[13—15],因此,不同真核微藻分子鑒定獲取的rDNA序列數(shù)之比即為生物量占比,可用于微藻全粒級(jí)結(jié)構(gòu)深度分析。宋等[16]采用該方法解析了長(zhǎng)海縣大長(zhǎng)山島鄰近海域微藻粒級(jí)組成與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)。

本研究在采集微藻樣品的基礎(chǔ)上,對(duì)長(zhǎng)山群島海域微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)在時(shí)空上的演變,其與蝦夷扇貝攝食選擇性等進(jìn)行分析,探討環(huán)境因子對(duì)各粒級(jí)微藻結(jié)構(gòu)的影響關(guān)聯(lián),采用高通量測(cè)序-分子鑒定分級(jí)技術(shù)對(duì)該海域微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行估算,研究海洋微藻粒級(jí)時(shí)空分布與環(huán)境關(guān)聯(lián)及對(duì)扇貝攝食選擇的影響,為精準(zhǔn)研究濾食性貝類供餌力提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及制備

圖1 采樣站位示意Fig.1 Sampling sites

1.2 微藻基因組DNA提取

采用CTAB法提取真核微藻宏基因組,具體參考相關(guān)文獻(xiàn)[16]。

1.3 18S rDNA V4可變區(qū)的PCR擴(kuò)增

利用自行開(kāi)發(fā)的真核微藻18S rDNA的V4區(qū)基因擴(kuò)增引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,具體步驟參考相關(guān)文獻(xiàn)[19]。

1.4 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

測(cè)序所得原始數(shù)據(jù)處理、有效數(shù)據(jù)質(zhì)量過(guò)濾、物種聚類、微藻注釋等質(zhì)量控制方法參考相關(guān)文獻(xiàn)[20]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

物種聚類、注釋分類采用的方法和數(shù)據(jù)庫(kù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[21]。根據(jù)相關(guān)研究,不同粒徑的真核微藻序列數(shù)比例更接近于生物量比例[13—16],將各個(gè)樣本微藻優(yōu)勢(shì)度超過(guò)0.1%的種類作為整體優(yōu)勢(shì)種參與粒級(jí)結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì),根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)將篩查出的優(yōu)勢(shì)種按等效球徑進(jìn)行篩檢分級(jí)[13—15,22—25],根據(jù)各粒徑微藻序列占比統(tǒng)計(jì)其粒級(jí)結(jié)構(gòu),同時(shí)利用序列數(shù)占比和總?cè)~綠素a濃度可測(cè)算各粒級(jí)微藻的葉綠素a濃度,相關(guān)公式：

式中,DBi為某粒級(jí)微藻的葉綠素a濃度(μg/L)；NBi為總?cè)~綠素a濃度(μg/L)；DC為某粒級(jí)微藻的序列數(shù)；NC為所有微藻的序列數(shù)。

物種生物量?jī)?yōu)勢(shì)度(Y)表示微藻群落中某一物種質(zhì)量所占的優(yōu)勢(shì)程度：

式中,nx為第x種微藻種類的OTUs (Operational Taxonomic Units)數(shù),N為OTUs總數(shù),fx為第x種微藻種類在各樣品中出現(xiàn)的頻率。

采用Ivlev選擇指數(shù)E來(lái)分析貝類對(duì)微藻的攝食選擇性[26]：

式中,ri表示微藻i在貝類胃含物中所占的百分比,pi表示微藻i在水體中的生物量百分比。E范圍為[-1,1],當(dāng)E為-1時(shí),表示貝類避食微藻i；當(dāng)E為1時(shí),表示貝類主動(dòng)選擇微藻i；當(dāng)E接近0時(shí),表示貝類隨機(jī)攝食浮游植物i。

本文的小、中、大粒徑微藻表述分別代指微微型藻類(0.22—3 μm)、微型藻類(3—20 μm)及小型藻類(>20 μm)。

對(duì)上述公式計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、RDA排序圖均通過(guò)WPS Office、SPSS 19.0、PRIMER 5.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量和物種注釋

測(cè)序所得有效數(shù)據(jù)春季每個(gè)樣品平均獲得89616條原始序列,夏季獲得91419條原始序列,秋季獲得83722條原始序列,經(jīng)過(guò)拼接和質(zhì)量過(guò)濾,春夏秋季每個(gè)樣品平均得到78709、81392、76988條有效序列,高質(zhì)量序列數(shù)均達(dá)到87%以上,測(cè)序正確率達(dá)到98%以上,測(cè)序數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,可進(jìn)行OTUs聚類和物種分類分析。數(shù)據(jù)處理過(guò)程中各步驟得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 有效序列數(shù)及OTUs數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.2 真核微藻各粒級(jí)優(yōu)勢(shì)種演替規(guī)律

長(zhǎng)山群島各粒級(jí)微藻優(yōu)勢(shì)種及優(yōu)勢(shì)度分析見(jiàn)表2和圖2。其中,春季融合微胞藻(Micromonascommoda)、曼吉尼刺囊甲藻(Blastodiniummangini)、細(xì)小微胞藻(Micromonaspusilla)在小粒級(jí)微藻群落中生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.166、0.119、0.114；夏季細(xì)小微胞藻、金牛微球藻(Ostreococcustauri)、曼吉尼刺囊甲藻生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.342、0.257、0.057；秋季金牛微球藻、曼吉尼刺囊甲藻、細(xì)小微胞藻生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.263、0.231、0.163。綜合來(lái)看,細(xì)小微胞藻和金牛微球藻在小粒級(jí)微藻群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),春夏秋季演替規(guī)律由細(xì)小微胞藻占優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為金牛微球藻控制生態(tài)位。由于小粒級(jí)微藻粒徑較小,細(xì)胞中rDNA的拷貝數(shù)較少,推測(cè)其數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)度在整個(gè)微藻群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

表2 3不同粒級(jí)微藻優(yōu)勢(shì)種

圖2 各粒級(jí)微藻第一優(yōu)勢(shì)種及優(yōu)勢(shì)度Fig.2 The first dominant species and dominant degree of microalgae in each grain size 物種下方數(shù)字為該物種在本粒級(jí)中優(yōu)勢(shì)度

春季劇毒卡爾藻(Karlodiniumveneficum)和三葉原甲藻(Prorocentrumtriestinum)在中粒級(jí)微藻群落中生物量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)度分別為0.457、0.151；夏季劇毒卡爾藻(Karlodiniumveneficum),蟲(chóng)黃甲藻(Ansanellagranifera),三葉原甲藻生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.362、0.128、0.121；秋季劇毒卡爾藻和三葉原甲藻生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.678、0.084。綜合來(lái)看，各季節(jié)劇毒卡爾藻在中粒級(jí)微藻群落中一直占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

春季柔弱幾內(nèi)亞藻(Guinardiadelicatula),北極多甲藻(Islandiniumminutum),微型裸甲藻(Gymnodiniummicroreticulatum),矮小短棘藻(Detonulapumila),中肋海鏈藻(Thalassiosiramala)在大粒級(jí)微藻群落中生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.245、0.193、0.151、0.142、0.131；夏季平野亞歷山大藻(Alexandriumhiranoi)和紅色赤潮藻(Akashiwosanguinea)生物量?jī)?yōu)勢(shì)度較高,分別為0.591、0.092；秋季多紋膝溝藻(Gonyaulaxpolygramma)生物量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),優(yōu)勢(shì)度為0.905。大粒級(jí)微藻優(yōu)勢(shì)種在各季節(jié)演替較大,分別由不同種類占據(jù)主要生態(tài)位。

綜合整個(gè)真核微藻種群優(yōu)勢(shì)分析,春季由中粒徑的劇毒卡爾藻占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),占比23.9%,其他微藻占比均小于8%；夏季由大粒徑的平野亞歷山大藻占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),占比29.4%,其他微藻占比均小于10%；秋季由大粒徑的多紋膝溝藻占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),占比高達(dá)66.8%,其他微藻占比均小于11%。由此可見(jiàn),雖然整個(gè)微藻群落由大粒級(jí)微藻控制生態(tài)位,但都是有毒的甲藻,對(duì)長(zhǎng)山群島海域增養(yǎng)殖的貝類貝毒累積風(fēng)險(xiǎn)較高。

2.3 微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)特征

圖3給出了春夏秋季不同粒級(jí)葉綠素a含量,春季長(zhǎng)山群島海域微藻生物量由中小粒級(jí)控制,夏季中小粒級(jí)生物量減低至與大粒級(jí)水平,秋季大粒級(jí)生物量猛增,主要是由有毒的多紋膝溝藻貢獻(xiàn)所致。

真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示,春季小粒級(jí)微藻組成平均(42±4)%,中粒級(jí)微藻組成平均(47±4)%,大粒級(jí)微藻組成平均(11±1)%(圖4)；夏季小粒級(jí)微藻組成平均(39±13)%,中粒級(jí)微藻組成平均(23±11)%,大粒級(jí)微藻組成平均(38±21)%,各站位分布差異比較大(圖5)；秋季小粒級(jí)微藻組成平均(22±8)%,中粒級(jí)微藻組成平均(18±6)%,大粒級(jí)微藻組成平均(60±8)%,各站位分布差異比較大(圖6)。

圖3 春、夏、秋季真核微藻各粒級(jí)含量Fig.3 Size fractions of eukaryotic microalgae in spring,summer and autumn

圖4 春季真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.4 Size fractions of eukaryotic microalgae in spring

圖5 夏季真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.5 Size fractions of eukaryotic microalgae in summer

圖6 秋季真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)Fig.6 Size fractions of eukaryotic microalgae in autumn

整體而言,長(zhǎng)山群島海域春季真核微藻以中、小粒級(jí)為主,整體生物量較高,小、中、大粒級(jí)微藻生物量比例為42∶47∶11；夏季以小、大粒級(jí)為主,各站位粒級(jí)結(jié)構(gòu)波動(dòng)較大,整體生物量較低,小粒級(jí)微藻主要分布在近岸海域,大粒級(jí)微藻主要分布在離岸海域,小、中、大粒級(jí)微藻比例為39∶23∶38；秋季以大粒級(jí)為主,生物量上升較大,各站位粒級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較均衡,小、中、大粒級(jí)微藻比例為22∶18∶60。

2.4 扇貝對(duì)微藻粒級(jí)的攝食選擇性

采用Ivlev選擇指數(shù)E對(duì)小長(zhǎng)山島海域5—7月蝦夷扇貝胃含物與水體中微藻粒級(jí)進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)筏養(yǎng)蝦夷扇貝對(duì)小粒級(jí)和大粒級(jí)微藻的選擇性較低,對(duì)中粒級(jí)微藻的選擇性較高(圖7—9),尤其對(duì)水體中優(yōu)勢(shì)種劇毒卡爾藻一直表現(xiàn)出主動(dòng)選擇,5、6、7月選擇性指數(shù)均為正值,分別為0.23、0.39、0.88(表3)。圖10也顯示了蝦夷扇貝主要攝食甲藻,主要種類也為劇毒卡爾藻。蝦夷扇貝對(duì)水體中優(yōu)勢(shì)種小粒級(jí)的金牛微球藻、細(xì)小微胞藻、抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens),中粒級(jí)的阿米巴藻屬(Amoebophryasp.)、球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)、雷克斯棕囊藻(Phaeocystisrex),大粒級(jí)的旋轉(zhuǎn)海鏈藻(Thalassiosiracurviseriata)、絲狀短棘藻(Detonulaconfervacea)、多米尼環(huán)溝藻(Gyrodiniumdominans)、平野亞歷山大藻顯示出明顯回避性,選擇性指數(shù)均為負(fù)值。

圖7 蝦夷扇貝胃含物與水體中微藻粒級(jí)生物量占比Fig.7 The proportion of stomach contents and microalgae particle biomass in water of Mizuhopecten yessoensis

圖8 蝦夷扇貝胃含物與水體中小粒級(jí)微藻生物量占比Fig.8 Biomass ratio of stomach contents and small and medium sized microalgae in water of Mizuhopecten yessoensis

圖9 蝦夷扇貝對(duì)不同粒級(jí)微藻的選擇指數(shù)Fig.9 Selectivity index of Mizuhopecten yessoensis prawns to microalgae of different grain sizes

圖10 蝦夷扇貝對(duì)不同類群微藻的選擇指數(shù)Fig.10 Selectivity index of different groups of microalgae in Mizuhopecten yessoensis

2.5 真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)與環(huán)境因素關(guān)聯(lián)

春、夏、秋季長(zhǎng)山群島真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的RDA分析見(jiàn)圖11,RDA分析中微藻種類縮寫編碼見(jiàn)表4,環(huán)境因子的解釋量及顯著性檢驗(yàn)見(jiàn)表4。其中,春季顯著控制小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有重金屬Cd(P<0.01)、水深和COD(P<0.05),顯著控制中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素只有DO(P<0.05),顯著控制大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素只有COD(P<0.05)。

夏季顯著控制小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有重金屬Cd和DIN(P<0.05),顯著控制中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有DIN、pH、Oil(P<0.05),顯著控制大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有重金屬As和鹽度Sal(P<0.05)。

秋季顯著控制小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有COD和Sal(P<0.01),顯著控制中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素只有Oil(P<0.05),顯著控制大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素有重金屬Hg(P<0.01)和DO(P<0.05)。總體來(lái)看,COD、DIN、DO、Oil及部分重金屬Cd、As、Hg影響著整個(gè)真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)空演變。

表3 蝦夷扇貝對(duì)微藻的選擇指數(shù)

表4 環(huán)境因子的解釋量及顯著性檢驗(yàn)

圖11 春季小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.11 Community structure of microalgae and RDA ranking of environmental factors in spring RDA：冗余分析;COD：化學(xué)需氧量;DIP：無(wú)機(jī)磷;DIN：無(wú)機(jī)氮;DO：溶解氧;Dep：水深;Oil：石油類;Cd：鎘;Kar mic 微小卡羅藻 Karlodinium micrum;Coc pol：阿米巴藻屬有害甲藻 Cochlodinium polykrikoides;Hal sp：海球藻屬 Halosphaera sp.;Bat pra：綠色葡萄藻 Bathycoccus prasinos;Euk clone：真核微藻;Euk clo2：真核微藻;Mic Com：融合微胞藻 Micromonas commoda;Mic pus：細(xì)小微胞藻 Micromonas pusilla;Pte cri：具翅冠突藻 Pterosperma cristatum;Cer fal：共甲藻 Ceratoperidinium falcatum;Ost tau：金牛微球藻 Ostreococcus tauri;Pyc pro：密球藻 Pycnococcus provasolii;Bla man：曼吉尼刺囊甲藻 Blastodinium mangini;Aur ano：抑食金球藻 Aureococcus anophagefferens;Pra sp：青綠藻屬 Prasinophyceae sp.;Pro mic：海洋原甲藻 Prorocentrum micans;Pro min：微小原甲藻 Prorocentrum minimum;Eud cre：波緣杜波斯克藻 Euduboscquella crenulata;Ima rot：棕囊藻屬 Imantonia rotunda;Mam gil：青綠藻 Mamiella gilva;Bla con：扭曲刺囊甲藻 Blastodinium contortum;Amo sp：阿米巴藻屬 Amoebophrya sp.;Mar sp：共球藻屬 Marsupiomonas sp.;Fav arc：杜波斯克屬 Favella arcuata

圖12 春季中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.12 Community structure of medium size microalgae and RDA ranking of environmental factors in spring Sal：鹽度；SS：懸浮物；Pro tri：三葉原甲藻 Prorocentrum triestinum；Cha sp：角毛藻屬 Chaetoceros sp.；Tha con：凹海鏈藻 Thalassiosira concaviuscula；Tha nor：諾登海鏈藻 Thalassiosira nordenskioeldii；Gui str：斯氏幾內(nèi)亞藻 Guinardia striata；Ske sub：敏鹽骨條藻 Skeletonema subsalsum；Ast gla：冰河擬星桿藻 Asterionellopsis glacialis； Ske men：曼氏骨條藻 Skeletonema menzellii；Cha mue：牟氏角毛藻 Chaetoceros muellerii；Tha nod：結(jié)線形海鏈藻 Thalassiosira nodulolineata；Pyr sp：青綠皮藻屬 Pyramimonas sp.；Chr lea：里氏金色藻 Chrysochromulina leadbeateri；Ans gra：蟲(chóng)黃甲藻 Ansanella granifera；Kar ven：劇毒卡爾藻 Karlodinium veneficum；Nep pyr：雙鞭綠藻 Nephroselmis pyriformis；Spu sp：色金藻屬 Spumella sp.；Tha pro：深海鏈藻 Thalassiosira profunda；Chl kuw：庫(kù)瓦達(dá)衣藻 Chlamydomonas kuwadae；Ske tro：熱帶骨條藻 Skeletonema tropicum；Hem cry：球半隱藻 Hemiselmis cryptochromatica

圖13 春季大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.13 Community structure of macroalgae and RDA ranking of environmental factors in spring Gym mic：微型裸甲藻 Gymnodinium microreticulatum；Lev fis：菲斯環(huán)溝藻 Levanderina fissa；Per qui：五刺多甲藻 Peridinium quinquecorne endosymbiont；Oxy oxy：高氧鰭藻 Oxyphysis oxytoxoides；Tha mal：中肋海鏈藻 Thalassiosira mala；Ale aff ：相關(guān)亞歷山大藻 Alexandrium affine；Pse mul ：多列擬菱形藻 Pseudo-nitzschia multiseries；Gra ton：通洋多甲藻Grammatodinium tongyeonginum；Cer pel：大洋角管藻 Cerataulina pelagica；Gui del：柔弱幾內(nèi)亞藻 Guinardia delicatula；Tha rot：圓海鏈藻 Thalassiosira rotula；Gon spi：具刺膝溝藻 Gonyaulax spinifera；Det pum ：矮小短棘藻 Detonula pumila；Par imp：無(wú)孔近囊胞藻 Paraphysomonas imperforata

3 討論

3.1 真核微藻優(yōu)勢(shì)種及粒級(jí)結(jié)構(gòu)演變

本研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)山群島海域第一優(yōu)勢(shì)種均為有毒甲藻,春季為劇毒卡爾藻占比23.9%,夏季為平野亞歷山大藻占比29.4%,秋季為多紋膝溝藻占比66.8%,均高于黃海北部?jī)?yōu)勢(shì)種平均值(3種優(yōu)勢(shì)種分別占比21.3%、23.6%、56.6%)[7],說(shuō)明該海域?yàn)橛卸炯自逯饕植紖^(qū),應(yīng)引起注意。從粒級(jí)結(jié)構(gòu)看,長(zhǎng)山群島海域小粒級(jí)真核微藻占比(春季42%、夏季39%、秋季22%)與黃海北部整體水平(39%、夏季40%、秋季26%)相差不大,春夏季略微偏高,不利于濾食性的貝類營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備[7]。本次調(diào)查的小粒級(jí)真核微藻優(yōu)勢(shì)種主要為細(xì)小微胞藻和金牛微球藻,而2018年大長(zhǎng)山島臨近海域調(diào)查的優(yōu)勢(shì)種為抑食金球藻[16],雖然優(yōu)勢(shì)種年度間發(fā)生演替,但金牛微球藻和抑食金球藻作為褐潮致災(zāi)種,應(yīng)引起關(guān)注[10,19,27],當(dāng)然,微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)算方法需不斷完善和優(yōu)化,使研究結(jié)果更趨于客觀實(shí)際[3,9,16]。

3.2 不同微藻粒級(jí)對(duì)扇貝攝食的影響

本研究發(fā)現(xiàn)筏養(yǎng)蝦夷扇貝對(duì)小粒級(jí)和大粒級(jí)微藻的選擇性都較低,對(duì)中粒級(jí)微藻的選擇性確較高,尤其對(duì)水體中優(yōu)勢(shì)種甲藻劇毒卡爾藻一直表現(xiàn)出主動(dòng)選擇。有研究表明,濾食性貝類對(duì)甲藻的攝食選擇性要高于其他類群[26]。本研究發(fā)現(xiàn),同樣作為水體中的優(yōu)勢(shì)種,小粒級(jí)的金牛微球藻、細(xì)小微胞藻、抑食金球藻,蝦夷扇貝卻選擇避食,表明扇貝攝食選擇的復(fù)雜性。Cranford等[28]發(fā)現(xiàn)濾食性貝類偏好攝食微型藻類,Strohmeier等[29]發(fā)現(xiàn)紫貽貝(Mytilusedulis)對(duì)藻類的截留率從小粒徑到大粒徑逐漸增大,最大的截留率在7—35 μm。Rosa等[30]研究發(fā)現(xiàn)貽貝對(duì)4 μm及以上的藻類有較高的截留率,Dunphy[31]也發(fā)現(xiàn)牡蠣6 μm微藻的截留效率低于15 μm粒徑的微藻。張繼紅[32]發(fā)現(xiàn)紫貽貝對(duì)于2 μm的微藻截留率為19%、長(zhǎng)牡蠣為17%、櫛孔扇貝僅為8%,對(duì)2 μm以下的顆粒物截留效率更低。上述研究結(jié)論與本研究發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象一致。該海域作為蝦夷扇貝主產(chǎn)區(qū),不但微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)影響其攝食營(yíng)養(yǎng)與存活[33],有毒藻類更影響其質(zhì)量安全,因此應(yīng)推進(jìn)微藻分子鑒定法應(yīng)用,并加強(qiáng)貝毒潛在風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)[34]。

3.3 環(huán)境因子對(duì)微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

水體中環(huán)境因子對(duì)微藻生長(zhǎng)、繁殖影響較大,進(jìn)而控制其種群及群落在時(shí)空上的演變。本研究發(fā)現(xiàn),不同季節(jié)控制各粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)空間分布的環(huán)境因素不盡相同,總體而言,COD(春秋季)對(duì)小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)影響較大,說(shuō)明某些小粒級(jí)微藻可對(duì)有機(jī)物進(jìn)行高效利用[10],一般真核微藻都偏好無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽,如無(wú)機(jī)氮、磷、硅都是微藻生長(zhǎng)的必須元素[35—37]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)春夏季重金屬Cd都顯著控制小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)在空間上的分布,且對(duì)小粒級(jí)真核微藻優(yōu)勢(shì)種細(xì)小微胞藻和金牛微球藻均是正向影響,應(yīng)加強(qiáng)河流陸源入海重金屬的消減防控。當(dāng)然,微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)演變除受環(huán)境因子的上行效應(yīng)影響之外,貝類及浮游動(dòng)物大量攝食的下行效應(yīng)也會(huì)影響微藻的粒級(jí)結(jié)構(gòu)[38—39]。該海域幾十年來(lái)主要增養(yǎng)殖扇貝、牡蠣等濾食性貝類,對(duì)天然餌料微藻需求量較大。隨著陸源氮磷的消減,海域無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽逐漸減少,可能會(huì)加劇微藻小型化趨勢(shì),希望能得到有關(guān)方面的關(guān)注。

4 結(jié)論

(1)長(zhǎng)山群島海域真核微藻春季以中(47%)、小粒級(jí)(41%)為主,主要優(yōu)勢(shì)種為劇毒卡爾藻(23.9%)；夏季以小(39%)、大粒級(jí)(38%)為主,主要優(yōu)勢(shì)種為平野亞歷山大藻(29.4%)；秋季以大粒級(jí)(60%)為主,主要優(yōu)勢(shì)種為多紋膝溝藻(66.8%)。

圖15 夏季中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.15 Community structure of medium size microalgae and RDA ranking of environmental factors in summer

圖16 夏季大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.16 Community structure of macroalgae and RDA ranking of environmental factors in summer Ale lee：李氏亞歷山大藻 Alexandrium leei；War sp：?jiǎn)窝墼鍖?Warnowia sp.；Pol sch：斯氏多溝藻 Polykrikos schwartzii；Aka san：紅色赤潮藻 Akashiwo sanguinea；Ale hir：平野亞歷山大藻 Alexandrium hiranoi；Pol kof ：科夫多溝藻 Polykrikos kofoidii；Isl min：北極多甲藻 Islandinium minutum；Tha hen：亨氏海鏈藻 Thalassiosira hendeyi；Cos sp：圓篩藻屬 Coscinodiscus sp；Gon pol：多紋膝溝藻 Gonyaulax Polygramma；Pyr ste：斯氏扁甲藻 Pyrophacus steinii

圖17 秋季小粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.17 Community structure of microalgae and RDA ranking of environmental factors in autumn

圖18 秋季中粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.18 Community structure of medium grain microalgae and RDA ranking of environmental factors in autumn

圖19 秋季大粒級(jí)微藻群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA排序Fig.19 Community structure of macroalgae and RDA ranking of environmental factors in autumn Lau bor：北方勞德藻Lauderia borealis

(2)小粒徑微藻中金牛微球藻和抑食金球藻曾在渤海引發(fā)褐潮,潛在威脅貝類養(yǎng)殖業(yè)。另外有毒甲藻在該海域中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),中粒徑的劇毒卡爾藻在春季優(yōu)勢(shì)明顯,優(yōu)勢(shì)度在0.2以上,貝毒累積風(fēng)險(xiǎn)較高。

(3)蝦夷扇貝對(duì)小粒級(jí)和大粒級(jí)微藻的選擇性較低,對(duì)中粒級(jí)微藻的選擇性較高,尤其對(duì)水體中優(yōu)勢(shì)種劇毒卡爾藻一直表現(xiàn)出主動(dòng)選擇。

(4)COD、DIN、DO、Oil及部分重金屬Cd、As、Hg影響著整個(gè)長(zhǎng)山群島海域真核微藻粒級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)空演變。