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摘要
长江口是中纬度太平洋区域生物多样性最丰富的河口区域,得益于地表径流带来的大量营养盐,季风气候和多样化的盐度梯度,生活在其中的浮游动物具有群落组成复杂,种类繁多,优势种变化频繁等特点。其中关于长江口近海海域的浮游动物研究大部分集中在群落结构与时空分布上,揭示了河口生境变化下群落结构的相关变化规律。这些研究不仅推动了对浮游动物在物质循环与能量运输中的作用的理解,同时反应出在河口和沿海水域的浮游动物面临着高度动态变化的环境的特点。各种生物与非生物在不同时间尺度下引起水体中浮游动物的季节性和空间波动,生物数量时常快速增加,或者快速减少甚至消失,并会在几个月后再次出现。休眠卵是浮游动物和其他水生无脊椎动物度过不良环境,维持种群长期稳定的生存策略之一,休眠卵的产生可能由高温或低温,光周期或者可利用食物的减少等因素诱导。对于长江口浮游动物休眠卵的研究,将有助我们更加全面理解浮游动物群落的结构和功能变化。本文主要拟解决的科学问题是探究长江口浮游动物休眠卵的种类及群落结构特征有何特点,是否存在时间尺度下的季节变化,休眠卵的分布是否与水体环境与沉积物的物理性质存在相关性,盐度梯度下的休眠卵的孵化是否存在差异,除此之外,还分析了特定物种休眠卵的遗传结构,探讨剧烈环境变化是否在长江口海域形成了种群差异结构。围绕着以上科学问题,本文进行了如下方面的研究。首先为获得休眠卵的种类信息,本研究采用基于单卵DNA条形码分类方法,获取休眠卵的种类信息并记录发现的物种,建立关于长江口浮游动物休眠卵图鉴数据。在鉴定物种之后,对水平样和垂直柱样中的沉积物中休眠卵进行种类鉴别和计数,获取研究群落的物种多样性指数。研究结果共鉴别19种休眠卵,群落相似性分析结果显示季节之间不存在差异,休眠卵种类与密度随离岸距离增加而递减,随沉积深度增加而递减,特定物种呈现区域化分布特征,冬季休眠卵密度最高,丰度从夏季-秋季-冬季的转变呈现增加-减少-增加的变化特点,圆唇角水蚤为优势休眠卵,密度最高达到1.68 ind.g~(-1)。其次为探究休眠卵的分布与孵化是否与水体环境与沉积物的物理性质存在相关性,将研究水域划分为河口区与外海区,从垂直与水平两个方面分别进行分析。结果发现休眠卵分布特征受一系列环境参数以及剧烈的水流变化共同作用,不同季节下影响休眠卵的分布的显著环境因子略有差异,其中水体叶绿素α含量、溶氧含量、沉积物叶绿素α含量等环境因子均有显著指示作用,环境参数的总解释度在36.5%-95.2%之间,而盐度变化作为河口生态系统下最明显变化的环境因子并不影响休眠卵的分布特征,可能是区域内的休眠卵均有宽范围的盐度适应区间,能适应不同盐度梯度。孵化实验同时表明,休眠卵的孵化率与环境因子相关性并不显著,孵化率高的样点聚集在淡盐水交汇的122.5°E,水深10-30m,具有明显水层温度差异位置。最后为分析长江口海域休眠卵是否形成了遗传结构差异,利用获得的COI序列对圆唇角水蚤休眠卵进行生物地理学分析,探讨河口的独特生态环境是否在小生境下造成了浮游动物种群内的分化。结果显示虽然圆唇角水蚤没有存在环境因子或地理距离造成的种群间的差异,但是种群内却存在高单倍体多样性和高核酸多样性,单倍体网络图和系谱地理学分析结果显示圆唇角水蚤没有任何明显的地理种群分布结构,预测在长江口拥有数量较大的单倍体差异个体。AMOVA显示在三种种群结合模式下均没有种群分化现象,种群间_()值差异普遍较小。中性检测显示种群处于一个快速扩张状态,种群间基因流交流频繁。圆唇角水蚤的COI多样性可能由于两个理论原因引起:休眠卵的储藏效应与物种个体差异。本文从休眠卵的分布,孵化及内在遗传结构三个方面为长江口及其领近海域浮游动物休眠卵提供了基础数据,并揭示不同时空尺度下环境因素的影响差异。其中有关柱状沉积物中的休眠卵与遗传结构内容不仅补充了长江口休眠卵的研究的不足,还为海洋生态系统研究提供有价值的信息和新的思路。
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