生活在海洋桡足类上的动表生硅藻的多样性与生态作用研究

Diatom is the major food of marine copepod and researchers have usually paid more attention to planktonic and benthic diatoms as well as their role of food for copepods. In contrast, diatoms that live on copepod, or so-called epizoic diatoms, keep poorly known and have not been investigated in China seas. In fact, epizoic diatoms are common in nature and may have special ecological relationship with their host copepods. In this project, samples will be collected seasonally or monthly from different waters of China seas. Morphological observation and species identification will be made with light microscopy and electron microscopy (SEM and TEM) to study the morphological characteristics, species composition, epibiotic forms, and ecological characteristics of epizoic diatoms on copepods. The biodiversity and ecological distribution of epizoic diatoms in coastal waters of China will be investigated. The relationship between epizoic diatoms and copepods, and its potential ecological mechanism will be studied with different culture experiments in laboratory. The morphological description and photograph of each species, and a taxonomic list of marine epizoic diatoms in China will be given. This project will contribute to the taxonomic studies of marine diatoms in China and may result in a potential ecological mechanism of epizoic diatoms with their host copepods, which is essential and significant for marine plankton and ecology study.

硅藻作为海洋桡足类的主要食物，人们普遍关注的是浮游和底栖硅藻类群，而在桡足类体表上生活的硅藻，即动表生硅藻(epizoic diatom) 这一特殊硅藻类群一直很少被关注，在我国沿海的分布情况更不明确。而实际上，动表生硅藻在自然界中普遍存在，且与桡足类之间可能存在着复杂的生态关系。本项目拟通过光学和电子显微镜形态学观察，研究我国沿海常见海洋桡足类上生活的动表生硅藻的形态特征、种类组成和附生模式等，阐明动表生硅藻的多样性与生态分布特征；结合室内培养实验，初步探明动表生硅藻与桡足类之间的相互关系和生态学机制; 同时提供我国首个桡足类动表生硅藻的名录、图谱和特征描述。本项目研究结果将丰富我国海洋硅藻分类学研究内容，可望发现硅藻新种和/或新记录种，并为揭示海洋硅藻和桡足类之间的复杂关系提供新的思路和证据，对海洋浮游生物学和海洋生态学研究具有重要的理论和实际意义。

生活在海洋桡足类上的动表生硅藻在自然界中普遍存在，且与桡足类之间可能存在着复杂的生态关系。然而，这一特殊类群一直没有引起足够的重视，在中国海域的分布更不明确。针对这一问题，本项目对我国各海区浮游桡足类上的动表生硅藻进行了系统的物种多样性和分类学研究，共收集或采集浮游动物样品242个、浮游植物水样333个。通过光学和电子显微镜观察，鉴定到我国沿海生活在桡足类上的常见动表生硅藻共有2纲6目8科16属40种，其中菱形藻属、舟形藻属和双眉藻属的种类最多；明确了专性的桡足类动表生硅藻3属3种，分别是伪镰刀藻属(Pseudofacula)、原缝藻属(Protoraphis)、Pseudohimantidium，以及它们各自的模式种：透明伪镰刀藻(Pseudofacula hyalina)、胡氏原缝藻(Protoraphis hustedtiana)、Pseudohimantidium pacificum，其中，原缝藻属及其模式种胡氏原缝藻均为中国首次记录；修订并详细描述了1种非特异性动表生硅藻：拟对纹号角藻(Olifantiella pseudobiremis)。研究结果表明，已发现的专性生活在桡足类上的动表生硅藻均为无壳缝类硅藻，其附着方式有顶端簇生和胶质柄附着两种，附着部位可分为全身附着和局部附着；东海和南海的桡足类动表生硅藻多样性高于黄海和渤海；桡足类动表生硅藻的细胞密度和种类在春季中期至夏季初期最多，夏季中期至秋季中期最少。成功分离并培养了包括透明伪镰刀藻在内的3种生活在海洋桡足类上的动表生硅藻，发现动表生硅藻在实验室培养条件下易发生细胞变形。动表生硅藻与宿主桡足类的室内共培养结果显示，动表生硅藻在游离状态下可为宿主桡足类提供一定的食物来源，初步提出了二者之间为兼性共生的生态关系模式。本研究明确了我国海洋桡足类动表生硅藻的种类组成与分布，丰富了动表生硅藻的全球分布信息和我国海洋硅藻分类学研究内容，对海洋浮游生物学和海洋生态学研究具有重要的理论和实际意义。