特征色素在淡水魚養殖模式中對浮游植物群落結構的影響

張崗

摘 要：采用傳統的顯微鏡計數法和生化標記法，也就是特征色素分析法和脂肪酸譜分析法，對淡水魚養殖模式中的浮游植物群落進行分析和研究。通過顯微鏡計數表明鰱魚混養中隱藻門中的隱藻等為優良品種，鰱魚的濾食作用使浮游植物的粒級趨于小型化，降低了浮游動物生物量。在無鰱魚混養的草魚單養及草-鯉混養模式中，產生了大量的色球藻和螺旋藻，暴發了大量的藍藻水華。因此通過結果對比分析得到，三元混養最好，草魚、鰱魚和鯉魚的最佳放養密度都比較好。因此采用高效液相色譜的方法將浮游植物群落的標志性特征色素進行分離，并且浮游植物的種類生物量與各特征色素之間呈正比的關系。

關鍵詞：特征色素；脂肪酸；鰱魚；浮游植物

淡水養殖在我國國民經濟的發展中占據著重要的作用，在淡水養殖中草魚比重較大，但是如果草魚的放養密度逐漸增大，導致養殖環境逐漸惡化，引發大量的水華，從而對我國淡水養殖業的健康發展造成了嚴重的威脅。而解決這些問題最有效的辦法就是放養濾食性魚類，如鰱魚。在淡水養殖模式的研究中，發現濾食性魚類可以影響浮游植物群落的結構。特征色素分析法也就是應用高效液相色譜（HPLC）分析浮游植物的特征色素，將浮游植物的表征表現出來。特征色素分析法克服了傳統分析模式的缺點，能夠在較短的時間內分析較大的樣品，且分析結果更加客觀，大大提高了研究的效率。在本次的研究中使用高效液相色譜（HPLC）分析浮游植物的特征色素，觀察浮游植物的結構和群落變化。

1 材料和方法

1.1 實驗設計

實驗在某研究所的養殖池塘中進行，在面積為0.26 hm2水深1.2 m的池塘中設置8 m×8 m的圍隔18個，將雙面涂塑的高密度聚乙烯編織布將池塘包圍起來，各組的放養密度如表1所示。

1.1.1 浮游植物計數 每個月的15號采集一次樣本，使用5 L的取水器在每個圍隔當中取出表層的水作為樣品，進行浮游植物計數。將這些水樣分成兩份在顯微鏡下進行計數。將15 mL的魯哥氏液加入1 L的水樣本中進行固定，等待48 h使用虹吸法將水樣本的體積濃縮到一半。將01mL水樣本放置在浮游植物計數板上，并在光學顯微鏡下分別在100倍和400倍下進行計數。計數后選取50個左右的浮游植物細胞，測量其大小。

1.1.2 色素分析 另外取1 L的水樣本應用高效液相色譜（HPLC）分析，水樣采集后要立即進行抽濾防止色素沉降。將抽濾后的水樣濾膜上的水分吸干后使用鋁箔包好，放置在零下20 ℃左右的環境中保存，之后轉移到實驗室的零下80 ℃的保溫箱中，色素分析在3個月以后。

取出冷凍的濾膜，剪成條狀，進行離心，并加入2 mL90%的丙酮，使用超聲波降解5 min。離心后去除雜質和玻璃纖維。整個操作過程在無光亮的條件下進行，以免出現色素沉降。使用色素提取液進行分析，最終得到校準曲線。通過與色素標準品比較保存時間和吸收光譜圖來對樣品中的色素進行定性分析。采用外標法進行定量分析。

1.2 數據處理

使用統計學分析軟件SPSS13.0對色素的濃度與浮游生物量的相關性進行分析，以P<0.05，差異具有統計學意義。同時分析各個色素數據。

2 結果

2.1 浮游植物群落結構

各組內的浮游植物生物量之間的差異較大，說明了浮游植物的組成和數量受營養鹽和魚類的活動影響。8月份，在草魚鯉魚組中，藍藻生物量占據總生物量的65.3%，其中優勢種主要包括色球藻和螺旋藻。在其他組中硅藻生物量占據總生物量的60.23%，其中優勢種包括針桿藻、冠盤藻和小環藻。9月份，草魚鯉魚組中硅藻的生物量占總生物量的58.6%，其他組中，藍藻、綠藻和隱藻在總生物量中占有優勢。10月份，草魚鯉魚組中的裸甲藻暴發了水華，其他組沒有發生明顯的變化。草魚、鯉魚和鰱魚混合組中生物量與其他幾組相比明顯減小。9月份和10月份，三種混合中沒有出現明顯的優勢種。

2.2 色素組成和含量

實驗中鑒定出來的色素不同組之間的色素濃度和組成具有很大的差異，這也說明了浮游植物具有多樣性的特征。其中色素最高的是葉綠素酸酯，其次為葉綠素c3。在實驗中，8月份和10月份，草魚鯉魚組的兩者之和與其他幾組相比明顯要高，且與浮游植物生物量具有很大的相關性。葉綠素酸酯是葉綠素降解的產物，來源于衰老的硅藻細胞。在10月份它的含量明顯比其他月份要高。在本次實驗中金藻的標志物19′-已酰基氧化巖藻黃被檢查出來，且含量極小。硅藻和甲藻的標志物墨甲藻黃素與它具有很大的相關性。甲藻的色素標志物多甲藻素與甲藻具有很大的相關性。隱藻的色素標志物變異花黃素與隱藻的生物量具有很大的相關性。

3 小結與討論

3.1 色素分析

在本次試驗中使用色素分析的方式顯示色素標志物與相應的浮游植物生物量具有很大的相關性，這也說明了使用色素分析法分析浮游植物的生物量具有很大的可行性。色素分析法精確度較高，能夠鑒定一些微型的藻類，環境的變化會對藻類細胞中的色素含量造成很大的影響，同時由于環境因素，浮游植物的生物多樣性也會受到很大的影響。

3.2 浮游植物群落結構分析

本次實驗采用養殖圍隔進行人工控制，形成一個較小的生態系統，且群落的結構比較簡單，系統自身的自我調節能力比較弱，生存環境容易發生變化，因此對生物群落的多樣性產生了較大的影響。本次實驗的研究結果顯示魚類的攝取食物量以及活動對浮游植物的變化產生了較大的影響。在不同的養殖環境下，鰱魚對浮游植物的影響主要與生物群落的結構和放養的密度等有很大的相關性，鰱魚能夠有效地控制藍藻的水華，并且使浮游植物小型化，甚至引起水體的富營養化。而鯉魚能夠攪動底泥促進營養鹽的循環，促進浮游植物的生長。在本次實驗中，鰱魚能夠抑制水華的發生，鯉魚通過攪動底泥，降低了水的透明度，控制水華的發生。墨甲藻黃素和變異藻黃素對本次研究的相似性貢獻最大，包含這些色素的硅藻、甲藻和隱藻大量存在于各組中，這些藻類為鰱魚的生長提供了豐富的營養價值，因此在分析浮游植物群落結構的基礎上草魚、鯉魚和鰱魚三種混養模式比較好。

3.3 結論

特征色素與對應的浮游植物種類生物量之間具有很大的相關性。8月和9月份各組之間的特征比較顯著，在10月份各組之間的特征不顯著。8月份鰱魚能夠抑制藍藻水華，而草魚和鯉魚沒有這種能力。在9月份和10月份，鰱魚抑制藍藻水華的能力減弱，草魚和鯉魚抑制藍藻水華的能力增強，鯉魚能夠攪動底泥翻動，抑制水華的發生。在混養模式中葉綠素酸酯a的含量增高，也說明了葉綠素a出現大量的沉降現象。說明了特征色素分析法可以分析出各種混養模式中浮游植物群落的生物量和結構的變化。

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（收稿日期：2015-11-23）