《Aquatic Ecology》:Environment and phytoplankton relative abundances in a hypersaline lake: 27 years in Great Salt Lake, USA and experiments
编辑推荐:
为探究大盐湖(GSL)浮游植物相对丰度变化的驱动因素,研究人员开展了环境条件对 GSL 南臂浮游植物影响的研究。结果发现,实验室结果与湖内观测的相关性较弱,可能因底栖微生物岩生物膜释放硅藻和蓝藻。该研究揭示了 GSL 浮游植物与底栖区的潜在联系。
大盐湖(Great Salt Lake,GSL)作为世界上第四或第五大的高盐湖,在生态系统中扮演着独特而重要的角色。长久以来,人们对高盐湖浮游植物相对丰度变化的驱动因素知之甚少,传统研究多为短期,且常聚焦于生物多样性分类和生态群落结构,简单认为盐度主导生态关系。对于大盐湖而言,过去的研究描述较为简单,其生态系统中浮游植物群落的变化存在诸多未解之谜,比如盐度变化是否能解释浮游植物丰度和组成的年际变化,以及浮游植物群落结构如何受多种环境因素共同影响等。为了深入了解这些问题,美国圣母大学(University of Notre Dame)的研究人员展开了一系列研究。
研究人员通过长期的监测和实验,旨在探究环境条件(盐度、温度和营养物质)对大盐湖浮游植物最大丰度和生长速率的影响,以及这些因素能否解释浮游植物组成的变化。最终研究结果发表在《Aquatic Ecology》上,为高盐湖浮游植物群落结构的研究提供了新的视角。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,从大盐湖南臂分离出绿藻(Dunaliella viridis)、硅藻(Nitzschia epithemioides)和蓝藻(Euhalothece sp.)的细胞,并进行单种培养。通过控制实验条件,研究不同盐度、温度、氮和硅水平下各物种的生长情况。同时,对大盐湖南臂的浮游植物进行了长达 27 年(1994 - 2020 年)的月度监测,获取现场数据。利用统计分析方法,如方差分析(ANOVA)和逐步回归等,对实验数据和监测数据进行处理和分析。
研究结果如下:
实验室实验 :在实验室条件下,绿藻(D. viridis)在较低温度和较高盐度下表现最佳,硅藻(N. epithemioides)和蓝藻(Euhalothece sp.)则在较低盐度和较高温度下表现更好。所有物种的生长都随着氮含量的增加而改善,硅藻(N. epithemioides)的生长还随着硅含量的增加而提升。
湖内采样 :从 1994 年到 2020 年,大盐湖南臂浮游植物的年平均绝对丰度变化较大,绿藻(D. viridis)在年浮游植物丰度中占主导地位,但各浮游植物类群的年相对和绝对丰度存在显著差异。通过逐步回归分析发现,绿藻的相对和绝对丰度与实验室预期相符,受盐度和温度的影响符合实验结果;而硅藻和蓝藻的相对和绝对丰度虽然在盐度影响上与实验室预期一致,但在温度影响上却不一致,且它们在湖内的实际丰度变化无法完全由实验结果解释。
研究结论与讨论: 综合实验结果和湖内观测数据,研究人员发现,大盐湖绿藻的相对丰度与实验室中有利于其生长的温度和盐度高度相关,但硅藻和蓝藻的相关性较弱。在湖内,硅藻和蓝藻的相对丰度有时会在实验室中不利于其生长的温度和盐度条件下出现峰值。经过对多种可能因素的探讨和排除,研究人员认为底栖微生物岩生物膜释放硅藻和蓝藻可能是导致这一现象的重要原因。微生物岩生物膜覆盖了大盐湖底栖区的 34%,其附着藻类(periphyton)中硅藻和蓝藻的含量丰富。当微生物岩生物膜受到寒冷温度或物理干扰(如风浪等)时,可能会释放出硅藻和蓝藻,从而影响浮游植物的相对丰度。这种底栖 - 浮游的潜在联系对大盐湖的食物网、生态保护和经济发展具有重要意义。例如,硅藻和蓝藻相对丰度的变化会影响滤食性卤虫(Artemia franciscana)的数量,进而影响卤虫越冬卵的商业收获,同时也可能影响依赖微生物岩生物膜为食和化蛹场所的卤蝇幼虫的数量,最终对水鸟的食物供应产生影响。
总之,该研究揭示了大盐湖浮游植物群落结构变化与环境因素之间的复杂关系,为深入理解高盐湖生态系统提供了重要依据。研究人员提出的底栖 - 浮游联系这一观点,为后续研究指明了方向,未来可进一步利用分子和稳定同位素技术来区分底栖和浮游来源的硅藻和蓝藻,量化其绝对丰度,从而更全面地认识大盐湖生态系统的运作机制,为保护和管理这一独特的生态系统提供有力支持。
打赏
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析!
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》