氣候變化可以改變環(huán)境因素,如水生生態(tài)系統(tǒng)的鹽度、溫度和溶解氧含量等,特別是鹽度易受氣候變化的影響。鹽度變化可直接或間接影響水生生物的存活、生長和繁殖,導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)中特定物種、種群動(dòng)態(tài)和群落組成發(fā)生變化。許多研究表明,鹽度脅迫可導(dǎo)致水生生物生理功能改變。了解生物體響應(yīng)和適應(yīng)新鹽度的機(jī)理是探索由鹽度引起的生理、生態(tài)響應(yīng)的研究重點(diǎn)。
原生動(dòng)物纖毛蟲是微型生物食物環(huán)中的重要一環(huán),了解原生動(dòng)物對(duì)鹽度變化的響應(yīng),對(duì)于預(yù)測(cè)環(huán)境變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。原生動(dòng)物易于培養(yǎng),生命周期短,沒有復(fù)雜的發(fā)育階段,除了在生態(tài)研究中發(fā)揮了重要作用外,利用原生動(dòng)物纖毛蟲作為模式生物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)研究的優(yōu)勢(shì)也日益得到認(rèn)證。
本試驗(yàn)所用的黃色偽角毛蟲(Pseudokeronopsis flava)屬于多膜綱,腹毛目,偽角毛蟲屬,是一種較為少見的大型海洋纖毛蟲。目前對(duì)其研究多集中在分類和細(xì)胞發(fā)生等方向,而生態(tài)學(xué)研究較少。扇形游仆蟲(Euplotes vannus)屬于多膜綱,游仆目,游仆蟲屬,是一種常見的趨底性纖毛蟲,被廣泛應(yīng)用于生態(tài)毒理學(xué)研究。黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲均可作為水質(zhì)檢測(cè)的潛在生物指示物。本試驗(yàn)通過研究黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲對(duì)鹽度變化的適應(yīng)性,旨在豐富黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲的基礎(chǔ)生物學(xué)資料,并為檢測(cè)海水侵蝕和海水淡化提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1蟲體的來源和馴化
試驗(yàn)用扇形游仆蟲和黃色偽角毛蟲均來自中國海洋大學(xué)原生動(dòng)物細(xì)胞庫,在11℃下保種。在(25±1)℃下,用鹽度為30的滅菌人工海水,以米粒喂食,分別對(duì)蟲體進(jìn)行單克隆培養(yǎng)。將在鹽度30下培養(yǎng)的黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲分別接種于10~70鹽度的人工海水中培養(yǎng)。針對(duì)過高和過低鹽度的黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲,采用緩慢過渡方式逐個(gè)鹽度馴化。
1.2方法
試驗(yàn)人工海水鹽度梯度分別:10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65和70。由蒸餾水與海水晶(中鹽工程技術(shù)研究院有限公司)按照一定比例配制而成。配置好的海水用0.2μm的針孔濾膜抽濾,隨后用高溫滅菌鍋滅菌,冷卻后備用。
試驗(yàn)在六孔培養(yǎng)板中進(jìn)行,每個(gè)處理組的海水體積為3 mL,蟲體密度為10 ind.·mL-1,設(shè)3個(gè)平行,每24 h觀察計(jì)數(shù)一次不同鹽度下兩種纖毛蟲種群生態(tài)學(xué)變化。從每組隨機(jī)挑取30只蟲體,測(cè)量其體長和體寬,以觀察記錄各鹽度下蟲體的形態(tài)差異。
1.3數(shù)據(jù)分析
使用Excel 2016做圖,這兩種纖毛蟲在不同鹽度下的種群生長模型使用修正的Logistic模型(式1)建立,并在Origin 2018中實(shí)現(xiàn),以估計(jì)每種鹽度下每個(gè)種群的最大比生長速率(式2)、停滯期的持續(xù)時(shí)間(式3)。
式中:N0(ind.·mL-1)為初始種群密度,Nt(ind.·mL-1)為時(shí)間t時(shí)的種群密度,μmax[lg(ind.·d-1)]為最大比生長速率,λ(d)為停滯期時(shí)間,xc為達(dá)到μmax所需的時(shí)間,k為xc時(shí)的相對(duì)生長速率,a為穩(wěn)定期種群數(shù)量與初始種群數(shù)量的差值。
2結(jié)果與分析
2.1黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲在不同鹽度下的種群動(dòng)態(tài)
不同鹽度下,黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲的種群生長曲線符合邏輯斯蒂增長曲線,即存在停滯期和指數(shù)生長期,穩(wěn)定期不明顯(圖1-a,b)。隨著鹽度的升高這兩種纖毛蟲的種群峰值均出現(xiàn)在35鹽度組,黃色偽角毛蟲的種群密度最低值出現(xiàn)在70鹽度組,而扇形游仆蟲則出現(xiàn)在65鹽度組。
圖1不同鹽度下纖毛蟲的生長曲線
兩種纖毛蟲的種群生長Logistic曲線擬合結(jié)果如圖2所示。黃色偽角毛蟲的Logistic曲線在所有鹽度下擬合情況良好;在高鹽度下扇形游仆蟲的Logistic曲線結(jié)果較差,因此鹽度50~70組使用前5 d數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。
圖2不同鹽度下纖毛蟲的Logistic曲線擬合
兩種纖毛蟲的比生長率和停滯期時(shí)間如圖3所示。在低鹽度下,隨著鹽度升高,黃色偽角毛蟲的最大比生長率逐漸升高,在40鹽度組中達(dá)到峰值;然而在高鹽度組,黃色偽角毛蟲的最大比生長率隨著鹽度的升高下降,最低值出現(xiàn)在70鹽度組。隨著鹽度變化,扇形游仆蟲的最大比生長率總體上也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。扇形游仆蟲的最大比生長率的峰值出現(xiàn)在40鹽度組,最低值在55鹽度組。
圖3不同鹽度下纖毛蟲的最大比生長率(μmax)和停滯期(λ)
隨著鹽度升高,黃色偽角毛蟲的停滯期逐漸增長,在低鹽度組停滯期增加較緩慢,高鹽度組,停滯期時(shí)間增加迅速。在10鹽度組黃色偽角毛蟲的停滯期為1.19 d,40鹽度組停滯期增加到1.57 d,增加了32.17%,而70鹽度下黃色偽角毛蟲的停滯期為3.02 d,相較于10鹽度組,增加了154.98%。扇形游仆蟲的停滯期在低鹽度組隨著鹽度升高逐漸下降,在高鹽度組,則隨鹽度升高而升高(除65鹽度處理組外)。
2.2黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲在不同鹽度下的細(xì)胞形態(tài)變化
鹽度明顯影響黃色偽角毛蟲的細(xì)胞大?。▓D4)。在鹽度由55向60變化時(shí),黃色偽角毛蟲的長、短軸長度明顯下降,分別下降68.17%和69.26%;黃色偽角毛蟲的長寬比在鹽度高于45時(shí)明顯下降,細(xì)胞形狀發(fā)生變化(圖6),在高鹽度培養(yǎng)下,黃色偽角毛蟲蟲體縮皺(圖5-i、j),鹽度升高到60之后,黃色偽角毛蟲的游動(dòng)速度減慢甚至停止(圖5-k),在鹽度70下,蟲體變?yōu)閳A形、梭形或其他不規(guī)則形狀(圖5-m)。
圖4鹽度對(duì)黃色偽角毛蟲細(xì)胞形狀的影響
圖5鹽度對(duì)黃色偽角毛蟲細(xì)胞形態(tài)的影響
圖6鹽度對(duì)扇形游仆蟲細(xì)胞形狀的影響
鹽度對(duì)扇形游仆蟲的細(xì)胞大小影響如圖6。鹽度由55向60變化時(shí),扇形游仆蟲的長、短軸長度分別下降了69.88%和72.01%,但長寬比隨著鹽度變化不明顯。鹽度對(duì)扇形游仆蟲的細(xì)胞形態(tài)影響如圖8。在鹽度為70的培養(yǎng)條件下,蟲體變?yōu)閳A型(圖7-m);鹽度升高至65后,扇形游仆蟲的游動(dòng)速度減慢甚至停止游動(dòng);食物泡逐漸擴(kuò)大直至充滿整個(gè)蟲體,使蟲體的顏色也發(fā)生改變(圖7-l、7-m)。
圖7鹽度對(duì)扇形游仆蟲細(xì)胞形態(tài)的影響
不同鹽度下纖毛蟲(黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲)的生長曲線(一)
不同鹽度下纖毛蟲(黃色偽角毛蟲和扇形游仆蟲)的生長曲線(二)
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