海洋浮游植物细胞体积与细胞碳氮及叶绿素a含量之间的关系图精.docx
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海洋浮游植物细胞体积与细胞碳氮及叶绿素a含量之间的关系图精
谨以此论文献给投身水产事业的人们!
\。
海洋浮游植物细胞体积与细胞碳、氮及
叶绿素a含量之间的关系。
学位论文完成E1期:
——
指导教师签字:
孑型答辩委员会成员签字:
独创声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得!
洼;翅遗查基丝嚣塞挂型岂明的:
奎拦互窒2或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名:
王瓠签字日期:
2011年s月1日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,并同意以下事项:
1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
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同时授权清华大学“中国学术期刊(光
盘版)电子杂志社"用于出版和编入CNKI《中国知识资源总库》,授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。
(保密的学位论文在解密后适用本授权书)
学位论文作者签名:
王热.签字日期:
知11年j月刁日撕掉铆刷磁毛俐
签字日期:
20I1年r月7日
海洋浮游植物细胞体积与细胞碳、氮及叶绿素a含量之间的关系
捅要
通过构建18种浮游植物的标准细胞几何模拟图形,测量了相应的细胞线性参数,并计算了每种浮游植物的细胞体积;采用干式燃烧法和荧光法测定了每种浮游植物的细胞碳、氮和叶绿素a含量,并分析了细胞体积与细胞碳、氮和叶绿素口含量之间的关系。
结果表明:
18种浮游植物的细胞体积差异显著,最小仅为13.43pm3(小球藻),最大可达到4.50x104pm3(红色赤潮藻)之间,相差3个数量级;浮游植物细胞碳、氮及叶绿素a含量差异较大,对其单位体积细胞碳、氮含量进行比较的结果为黄藻(赤潮异弯藻)>绿藻>定鞭藻>甲藻>硅藻,对其单位体积细胞叶绿素a含量进行比较结果为黄藻(赤潮异弯藻)>定鞭藻>甲藻>绿藻>硅藻;浮游植物的细胞碳、氮含量之间和碳、叶绿素a含量之间均呈显著的正相关线性关系(尸<0.0001);10种甲藻细胞体积和单个细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数均呈显著的正相关线性回归关系(P<O.0001),而其细胞体积和单位体积细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数反而呈显著的负相关线性关系(氏O.0001):
与甲藻不同,3种硅藻和5种非硅甲藻浮游植物细胞体积和单个细胞碳、氮和叶绿素a含量及单位体积细胞碳、氮和叶绿素a含量的对数基本都呈显著的正相关线性回归关系(除硅藻单位体积细胞叶绿素口含量)。
在实验室条件下,研究了温度对赤潮异弯藻和塔马亚历山大藻生长速率、细胞体积和细胞生化组成(细胞碳、氮和叶绿素a含量)的影响。
结果表明:
赤潮异弯藻在10℃ ̄30℃范围内均能正常生长,25℃为其最适生长温度。
赤潮异弯藻细胞体积随着温度的升高呈先减小(10℃ ̄25℃)后增大(25℃一30℃)的趋势,10℃时细胞体积最大(823.89pm3),25℃时细胞体积最小(387.98“m3)。
分析表明,赤潮异弯藻生长速率与细胞体积(对数值)呈显著的负相关性关系(P<O.05)。
在10℃ ̄25℃范围内,赤潮异弯藻单个细胞的碳、氮含量是随着温度的升高逐渐减少的,而单位细胞体积的碳、氮含量则是单峰变化(15℃为峰值);而叶绿素a含量在单个细胞和单位细胞体积两个层次上随温度的变化趋势一致,即在lO℃~30℃的温度区间内随着温度的升高而呈逐渐增加。
赤潮异弯藻细胞C:
Chla和N:
Chla在10℃ ̄25℃之间随着温度的升高呈逐渐减小的趋势,但在30℃时细胞C:
Chla和N:
Chla值又有所增加。
塔马亚历山大藻在20℃时生长最佳,该温度为其最适生长温度。
塔马亚历山大藻细
胞体积随着温度的升高呈先减小后增大的趋势,10℃时细胞体积最大(15406.501.tm3),20℃时细胞体积最小(8170.381am3)。
分析表明,塔马亚历山大藻生长速率与细胞体积(对数值)也呈显著的负相关性关系(尸<0.05)。
在10℃ ̄25℃范围内,塔马亚历山大藻单个细胞生化组成是随着温度的升高呈先减少后增加的趋势,相反,单位体积细胞生・化组成随着温度的升高而是呈先增加后减少的趋势。
塔马亚历山大藻细胞C:
Chla和
N:
Chla均是随着温度的升高呈先减小后增大的趋势,其在30℃时最大(262.01,62.03),在20℃时最小(163.50,49.31)。
关键词:
浮游植物、细胞体积、几何模拟图形、碳、氮、叶绿素a、温度
Relationshipbetweencellvolumeandcellcarbon、cellnitrogenandcellchlorophyllaformarinephytoplankton
Abstract
Eighteencommontaxonsofphytoplanktonwereinvestigatedtodeterminetherelationshipbetweencellvolumeandtheircontentsofcarbon,nitrogenandchlorophylla.Firstly,themorphologicalcharacteristicsofeighteentaxonswereobservedusingaNikonECLIPSETE2000・・UopticalmicroscopeSOthatcell・-geometryanalogousmodelswerebuiltappropriately.Fromthesemodels,theresultingcellvolumesforeachphytoplanktoncanbecalculatedbymicroscopemeasurementofdistancesincludingcelllength,widthordiameter,breadth.Furthermore,cellcarbonandnitrogencontentwasdeterminedusingaCHNanalyzer,cellchlorophyllacontentWasdeterminedusingaTurnerDesignanalyzer.Thentherelationshipsbetweencarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsandcellvolumecouldbeestablishedandanalyzed.
Asetofcellgeometricmodelsissuggestedasapracticalandaccuratemethodforcalculatingphytoplanktoncellvolumes.Inthepresentstudy,eightgeometricmodelswereconstructedforeighteenspeciesbelongingtofivephylawhileformulasofcellvolumesweredetermined.A.tamarense,A.affine,Preticulatum,Chlorellasp.,上galbanaandDicrateriasp.wereconstructed私sphere.A.sanguinea,A.carterae,只donghaiense,户minimum,Zgracilewereconstructedasellipsoid.GspiniferaWasconstructed弱coneandhalfsphere.L.polyedraWasconstructedastwocones.&costatumwasconstructedascylinderandtwohalfsphere.ZrotulaWasconstructedascylinder.Ccurvisetuswasconstructed嬲prismonellipticbasePhelgolandicaandH.akashiwowerebot}lconstructedasprolatespheroid.Socellvolumeofeachtaxoncouldbedetermined.Theresultsshowedthatlargedifferenceswereobservedamongthetendinoflagellates,threediatomsandotherfivealgaesincellvolume.Andtherangeofcellvolumesofdinoflagellateswerefrom2.97x102pm3(Amphidiniumcarterae)to4.50x104pm3(Akashiwosanguinea).Therangeofcellvolumesofthreediatomswerefrom1.55x102(&costatum)to5.74×103pm3(Zrotula).ThecellvolumeofH.akashiwoamongotherfivealgaeswasthegreatest(3.91xl02tim3),next户
helgolandica(3.60×102}tm3)andZgalbana(53.57I.tm3)andDicrateriasp.(56.74pm3),however,thecellvolumeofChlorellasp.wasthelowest(13.43I-tmj).
Largedifferenceswereobservedamongthetendinoflagellatesincellcarbon,nitrogenandchlorophyllacontents.A.carteraehadthelowestcarbonandnitrogencontents(60.18Pg・cell~,12.71Pg・cell‘1),whileGspiniferahadthegreatestcarbonandnitrogencontents(1993.64Pg・cell~,395.63Pg・cell。
1).A.tamarensehadthelowestchlorophyll口(1.26Pg’cellq)while三.polyedrahadthegreatestchlorophylla(21.45Pg。
cell-1).AndA.sanguineahadthelowestcarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsperunitvolume(0.042Pg。
I-tm-3,0.009Pg・I-tm'3,0.0004pg・pm。
3)while旦minimumhadthegreatestcarbonandnitrogencontentsperunitvolume(0.213Pg・lam‘3,0.053pg‘pm。
)andA.carteraehadthegreatestchlorophyllacontentperunitvolume.
Amongthediatoms,&costatumhadthelowestcarbon,nitrogenandchlorophyllacontents(5.37Pg・cell一,1.42Pg・cell~and0.205Pg・cell。
1),onthecontrary,Zrotulahadthegreatestcarbon,nitrogenandchlorophyllacontents(299.11Pg’cell~,142.32pg。
cellqand6.33Pg・cell以).AndZrotulaalsohadthegreatestcarbonandnitrogencontentperunitvolume(O.052pg・lam。
,0.025Pg・Otto"3)while。
&costatumhadthelowestones(0.035pg’“m。
3,0.009Pg・pm。
).But&costatumhadthegreatestchlorophyllacontentperunitvolume(0.0013Pg。
pmd),C.curvisetushadthelowestone(O.0003Pg’pm。
).
Forotherfivealgae,thecarbon,nitrogenandchlorophyllacontentspercellofH.akashiwoweregreatest(194.13Pg・cell一,45.82Pg・cell—and4.76Pg・cell‘1),next只helgolandicaand上galbanaandDicrateriasp.,thecarbon,nitrogenandchlorophyllacontentpercellofChlorellasp.we佗lowest(2.71Pg・cell~,0.55Pg・cell~and0.01Pg・cell’1).SimilarlgH.akashiwohadthegreatestcarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsperunitvolume(O.498Pg・cell~,0.117Pg・ceU~and0.0123Pg・cell‘1)whileZgalbanahadthelowestcarbonandnitrogencontentsperunitvolume(0.123Pg‘pm-3,0.02Pg‘pm。
)'andChlorellasp.hadthelowestchlorophyllacontentperunitvolume(0.0008Pg’pmq).
Itwasfoundsignificantlinearrelationshipbetweencarbonandbothnitrogenandchlorophyllacontentsoftendinoflagellages,threediatomsandotherfivealgaes(尸<0.OOO1).
Inordertoallowconversionamongcellvolume,carbon,nitrogenandchlorophyllainthemarineecologyfield,itisimportanttoestablishregressionequationsbetw'eenthese
parameters.Itwasfoundmoreappropriateanalyzetheserelationshipsbylogarithmicmodelsduetothewiderangeofcellvolume,cellcarbonandnitrogen
contentsinagreementwithVerityetal(1992).
Inthepresentstudy,thecellvolumethusdeterminedfromthedinoflagellates,positivelineardistancescorrelatedtotheircarbon,nitrogenandchlorophyllacontentspercellsignificantly妒<o.0001),however,negative
lineardistancescorrelatedtotheircarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsperunitvolumesignificantly俨<O.0001).Therefore,the
resultsindicatedthatcarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsbot}lpercellandperunit
volumewerenotconstantsandcarbon,nitrogenandchlorophyllacontentspercell
increased诵tllcellvolumeincreasing,butcarbon,nitrogenandchlorophyllacontentsperunit
volumedecreased、^,itllcellvolumeincreasing.Sothesmallercellscontainedmorecarbon,nitrogenandchlorophyllacontents.
Differentfromdinoflagellates,thecellvolumethusdetermined
fromboththediatomsandotheralgaespositivelineardistancescorrelated
tOtheircellcarbon,nitrogenandchlorophylla,contentssignificantly(尸_<0.0001),whichindicatedthatthebiggercells
containedmorecarbon,nitrogenandchlorophyll口contents.
Effectoftemperatureongrowth,cellvolumeandcellbiochemicalcompositionforHeterosigmaakashiwoHadaandAlexandriumtamarense(Lebour)Baleehwerestudied.Theresultsshowedthattemperaturehadsignificant
effectsongrowth,cellvolume,cellbiochemicalcomposition,C:
Chla
andN:
ChlaofH.akashiwoTentothjrtytemperaturewereallsuitablefor
normalgrowthofHakashiwo.Thehighestgrowthrate(0.49d叫)wasobservedat25"12,whichWastheoptimumtemperatureforgrowthofHakashiwo.Cell
volumeofHakashiwotendedtosignificantlydecreasedfirstly(10"C-25"C)andthen
increased(25。
C-30‘C)withincreasingtemperature,whichWasthegreatest
at10℃(823.89I-tm))andtheleastat25"C(387.98pm’).AnalysisindicatedthatthereWasanegative
correlationbetweenLog(cell
volume)andLog(growthrate)ofHakashiwo(P<O.05).CellcarbonandnitrogencontentsofHakashiwoweredetermined
significantlydecreasedtosomeextent,however,cellcarbonandnitrogen
contentsperunitvolumeof//.akashiwoweredeterminedsignificantlychanginglikesingle-peal【type诵t11temperatureincreasingly.
Chlorophyllacontentpercellandperunitvolumechangedconsistentlywithtemperatureincreasingly.ResultindicatedthatcellC:
ChlaandN:
Chlaof月=akashiwodecreasedfirstlyandthenincreasedwithincreasingtemperature,whichWasthegreatestat1032,69.98and2.78respectively,theleastat2532,27.05and5.67respectively.
Theresultsshowedthattemperaturehadsignificanteffectsongrowth,cellvolume,cellbiochemicalcomposition,C:
ChlaandN:
ChlaofA.tamarense.20"(3WastheoptimumtemperatureforgrowthofA.tamarense.CellvolumeofA.tamarensetendedtosignificantlydecreasedfn'stlyandthenincreasedwithincreasingtemperature,whichWasthegreatestat1032(15406.50p.m3)andtheleastat2032(8170.38pm3).AnalysisindicatedthattherewasanegativecorrelationbetweenLog(cellvolume)andLog(growthrate)ofA.tamarense(尸<0.05).CarbonandnitrogencontentspercellofA.tamarenseweredeterminedsignificantlydecreasedfirmlyandthenincreasedgradually,onthecontrary,cellcarbonandnitrogencontentsperunitvolumeofA.tamarenseweredeterminedsignificantlyincreasedfirstlyandthendecreased、析thtemperatureincreasingfromIO'Cto2532.ResultsindicatedthatcellC:
ChlaandN:
ChlaofA.1amarensedecreasedfirstlyandthenincreasedwitllincreasingtemperature,whichwasthegreatestat3032,262.01and62.03respectively,theleastat20"(2,163.05and49.31respectively.
K呵words:
phytoplankton,cellvolume,geometricmodels,carbon,nitrogen,chlorophyll口,temperature
1文献综述…………………………………………………………………………1
1.1浮游植物……………………………………………………………………………….11.2浮游植物生物量…………………………………………………………………….21.2.1浮游植物细胞计数法……………………………………………………………。
21.2.2浮游植物叶绿素口测定方法……………………………………………………41.2.3浮游植物碳、氮含量测定方法…………………………………………………51.2.4浮游植物生物量的其它测量方法………………………………………………61.3浮游植物生物量的转换方法…………………………………………:
:
…………..61.3.1浮游植物碳和叶绿素a之间的转换……………………………………………61.3.2浮游植物细胞体积转换生物量…………………………………………………71.4浮游植物粒径………………………………………
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