球形棕囊藻生活史转换的生态优势及受控机制

球形棕囊藻是我国东南沿海常见有害藻华物种，其复杂的异形生活史中包含单细胞和囊体两种形态。囊体是藻华发生时的优势形态，其直径最高可达3 cm，但是球形棕囊藻生活史转化机制及其生态优势尚未明确。本项目拟通过现场调查并结合室内受控研究等手段，分析巨型囊体克服因体积扩大化导致的营养盐扩散阻滞、沉降加速以及囊体细胞生长迟缓等限制的补偿机制；比较研究囊体和单细胞生态策略的差异评估球形棕囊藻生活史转化的生态优势；研究高摄食压力对棕囊藻囊体形成的刺激效应探索球形棕囊藻生活史转换的控制因素；最终阐明巨型囊体在中国海区形成的原因。本项目的研究结果丰富了对棕囊藻生物学特征和生态学效应的认识，有助于深入理解棕囊藻对海洋碳通量的贡献及其对海洋食物链结构的重塑功能，同时为阐明我国沿海大规模球形棕囊藻藻华形成过程和机制提供了理论依据。

球形棕囊藻是我国沿海常见有害藻华物种，具有复杂的异形生活史，我国南海发现的球形棕囊藻囊体直径最高可达3 cm，为目前世界上发现的最大棕囊藻囊体。巨大体积会产生营养盐扩散阻滞、囊体细胞生长迟缓、沉降速率提高等生态限制，而单细胞则不会出现类似的限制，但是极易被浮游动物摄食。因此球形棕囊藻两种生活史阶段可能具有不同的生理特征和生态效应。《球形棕囊藻生活史转换的生态优势及受控机制》主要研究我国南海常见有害藻华物种--球形棕囊藻的不同生活史阶段的生理特征及其生态效应。研究内容主要包括：球形棕囊藻游离单细胞和囊体间的关系；球形棕囊藻生活史转换同浮游动物摄食信息的联系；球形棕囊藻囊体形成的生态利益和弊端。本次研究发现球形棕囊藻囊体直径同囊体内细胞数量正相关，囊体直径提高伴随着囊体内细胞数量的提高，但是同时引发囊体外被碳含量的降低，导致囊体外被不稳固，受到水体搅动后易破碎；球形棕囊藻通过增大囊体体积造成同摄食者间的粒径不匹配，浮游动物对其无法进行有效摄食。囊体体积的增大并不依赖摄食者物种的不同，桡足类、纤毛虫和异养甲藻摄食信息的存在均引起球形棕囊藻囊体体积的增高。囊体体积的增高有助于保护囊体细胞，然而囊体的形成将导致囊体承受更高的沉降速率，囊体无法保持在水体表层。囊体形成将导致营养盐扩散界面的产生，不利于营养盐向囊体细胞的扩散，囊体细胞生长所需的营养盐无法满足，降低了囊体细胞的生长。摄食信息的存在引发球形棕囊藻的摄食响应，同时引起囊体种群生长率的降低，体积越大的囊体生长率越低。因此球形棕囊藻诱导性摄食防御在保护囊体细胞同时导致种群生长率的降低，成为摄食防御的生态弊端。营养盐及光照均能够影响球形棕囊藻囊体的形成，硝酸盐是支持囊体形成的主要氮源,因此球形棕囊藻藻华的发生多发生于硝酸盐限制的海区。由于囊体内含有有机物质能够支撑囊体细胞在黑暗中继续生长，因此囊体细胞经常比游离单细胞具有更高的生长率。当囊体处于24小时光照条件下，囊体细胞几乎不生长。随着黑暗周期的延长，囊体数量和囊体内细胞密度也逐渐提高。通过本次研究，球形棕囊藻囊体藻华的形成受到氮源、光照和摄食压力的影响。囊体的形成有利于保护球形棕囊藻囊体细胞免受浮游动物的摄食，但是同时导致囊体细胞营养盐供给不足、沉降速率增大、以及囊体容易破碎等生态弊端。本次研究为深入理解球形棕囊藻有害藻华的发生了提供理论依据。