基于种群动力学特征探讨原生动物对海洋近岸水体营养盐变化的响应机制

Researches about the eutrophication in coastal waters have been always one of the most important topics in the areas of marine environmental biology. Protozoa has been one of the most popular bio-indicators for environmental monitoring considering their key ecological functions in the marine microbial food web. Present studies indicated that our understandings on the response mechanisms of protozoa community to environmental factors are still comparatively superficial. Therefore, this project will select the typical coastal waters, to investigate the response mechanisms of protozoa community to the variations of nitrogen and phosphorus nutrients based on the population dynamics. Researches will focus on the following studies. 1) To characterize the protozoa community structure and dominant population succession dynamics as well as their response patterns to mariculture environments by in situ field and laboratory studies; 2) To measure the ecophysiological parameters of the key species by the dynamics tests of population growth, interspecies competition and predation under the interactions between gradient concentration of nutrients with different food levels; 3) To establish mathematical dynamics models based on the ecophysiological parameters to illustrate the response mechanisms by integrating the species coexistence theories. This work will be the first study investigating the response mechanisms of the protozoa community structure to the variation of nitrogen and phosphorus nutrients in coastal waters by incorporating ecophysiological parameters into species coexistence theories. The results will hopefully provide theory basis for marine biomonitoring and a better understanding on the maintaining mechanisms of community diversity in marine ecosystems.

海洋近岸水体的富营养化一直是海洋环境生物学研究的热点之一。原生动物因其在微食物网内的重要功能而成为海洋生态、环境监测等领域重要的环境指示生物。目前的研究表明我们对原生动物群落响应水体营养化水平变化机制的了解仍较粗浅。为此，本课题拟选择海洋近岸水体典型生境，基于种群动力学特征探讨其原生动物群落对氮磷营养盐变化的响应机制。①借助in situ模式及实验生态学手段探讨原生动物群落结构、种群动态演替规律及其对环境因子变化的响应模式；②开展种群生长、种间竞争和捕食动力学试验，测定其在梯度营养盐浓度和食物水平相互作用下的生态生理学特征；③构建种群动力学数学模型并④结合物种共存机制探究原生动物群落多样性对氮磷营养盐变化的响应机制。本工作首次将种群生态生理学特征与物种共存机制整合并据此探讨原生动物群落多样性对海洋近岸水体营养盐变化的响应机理，将为海洋生物监测、海洋生态系统群落多样性的维持机制提供理论依据。

海洋近岸水体的富营养化一直是海洋环境生物学研究的热点之一。原生动物因其在微食物网内的重要功能而成为海洋生态、环境监测等领域重要的环境指示生物。目前对原生动物群落响应水体营养化水平变化机制的了解仍较粗浅，已经严重阻碍了原生动物作为指示生物在环境监测和生态风险评估中的应用。本项目结合群落生态学、种群生态学以及生态毒理学等实验手段，从不同生物学水上（主要群落、种群水平，乃至亚细胞等），探讨了原生动物对营养盐（氮营养盐为主）浓度变化的响应机制以及营养盐的生态毒性效应模式。.本课题为期4年。研究内容和取得的成果如下：①选择惠州大亚湾近岸典型养殖水体为研究客体，借助in situ模式及实验生态学手段, 研究了原生动物群落结构、种群动态演替规律及其对环境因子变化的响应模式，同期完成原生动物模型动物的筛选，补充了典型养殖水体中原生动物本底生物学信息；②建立了扇形游仆虫-红色伪角毛虫为模型生物的种间竞争模型以及栉毛虫-草履虫为基础的猎物-捕食者捕食模型，测定了梯度营养盐浓度和食物联合作用下对种群生长、种间竞争和捕食动力学特征的影响；③在种群、细胞和亚细胞水平开展了环境污染物（氮营养盐为主）对受试原生动物的生态学毒性，确定了典型生物标记物（例如，代谢酶和抗氧化物酶）对污染物暴露的响应模式，为生物标记物的筛选和污染物生态毒性评价体系的建立提供参考。本工作首次将种群生态生理学特征与物种共存机制整合并据此探讨原生动物群落多样性对海洋近岸水体营养盐变化的响应机理，为海洋生物监测、环境生态风险评估、海洋生态系统群落多样性的维持机制的研究提供重要理论依据。但是，有关营养盐对原生动物的直接作用和种间作用的间接作用以及原生动物对上述两种作用的响应机制还需要深入的研究。.成果主要以学术论文形式体现。在国内外权威刊物上发表论文10篇，8篇为SCI论文；申请专利1项；培养毕业研究生8人；参加国内外学术会议9人次，邀请国外学者来访1人次。