3讨论
3.1纤毛虫对盐度的耐受及适应性机制
盐度是影响浮游生物生存的重要理化因子之一,在自然条件下,生物体内渗透压必须保持稳定。然而,随着盐度变化,生物体需要调节自身以维持渗透压平衡。Kaneshiro等研究发现,降低外部渗透压导致纤毛虫细胞内游离氨基酸减少,提高外部渗透压导致纤毛虫细胞内游离氨基酸增加;Weinisch等发现,甘氨酸甜菜碱(GB)和四氢嘧啶(Ect)是纤毛虫渗透压调节的主要相容性溶质,与外界渗透压变化呈正相关。然而,生物体对渗透压的调节有一定限度,超过生物体的调节限度,会逐渐失水死亡。在高盐度或低盐度环境下纤毛虫的丰度明显降低。本试验中,黄色伪角毛虫和扇形游仆虫在10~70盐度下均可生存,盐度适应性较广。
3.2盐度对纤毛虫种群生长的影响
本研究中,不同盐度下黄色伪角毛虫和扇形游仆虫的种群生长曲线符合逻辑斯蒂增长模型。在低盐度下(10~40)黄色伪角毛虫的最大种群密度以及最大比生长率均随着盐度的升高而增高,而高盐度(45~70)下黄色伪角毛虫的最大种群密度以及最大比生长率均随着盐度的升高而下降,最适生长出现在盐度35~40。扇形游仆虫的最大种群密度随着盐度变化呈先上升后下降的趋势,最大比生长率在高盐度下无明显变化,最适生长盐度为30~40,升高盐度均抑制黄色伪角毛虫和扇形游仆虫的种群生长。Joshi研究发现,盐度在5~35之间,随着盐度变化褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)的最大种群密度也呈现先上升后下降的趋势;卞伯仲等将盐蚕豆虫(Fabrea salina)接种到35~120盐度的海水中,发现盐蚕豆虫的最大种群密度总体上先升后降,在盐度100达到峰值。这与本研究的结果基本一致,推测是由于盐度变化导致渗透压改变,而高渗产生渗透压梯度,降低了细胞的相对含水量,留下高度浓缩的细胞质,严重时会导致细胞中核酸、蛋白质和其他大分子变性并失去其功能,破坏细胞膜系统的通透性,影响扇形游仆虫和黄色伪角毛虫正常的代谢活动。而张立坤等研究发现,贪食迈阿密虫(Miamiensis avidus)在盐度5~40范围内,种群增长率没有明显变化,盐度高于40时,贪食迈阿密虫的种群增长率下降,盐度60时负增长。这与本研究结果不同,推测是不同纤毛虫对盐度的耐受性不同。
纤毛虫在进行二分裂前通常存在一个较短的停滞时期,这是纤毛虫种群对外界环境变化的一种生态策略。不同的初始密度、食物、盐度、温度等条件下,纤毛虫的种群生长状态变化很大。Melo等发现,温度的增高会延长嗜热四膜虫(Tetrahymenathermophila)停滞期。本研究中,盐度40~70组的黄色伪角毛虫的停滞期明显上升,推测是高盐度对黄色伪角毛虫的种群生长产生了抑制作用,推迟了黄色伪角毛虫进入指数生长期的时间;扇形游仆虫则随着盐度变化,停滞期呈先下降而后上升的趋势(除65盐度组外),推测是低盐度和高盐度抑制了扇形游仆虫的生长。扇形游仆虫相较黄色伪角毛虫对环境变化更敏感,适合作为预测环境变化的指示生物。本研究结果进一步证明了滞后期在生物种群动力学中及在环境变化响应中的重要性。
3.3盐度对纤毛虫细胞形态的影响
黄色伪角毛虫在正常的生活条件下活体大小约150~240×40~60μm,虫体柔软,基本呈细长带状,前后端略细缩,长宽比约为4∶1。扇形游仆虫在正常的生活条件下的虫体长约90~40μm,通常为具有棱角的长方形(而非卵圆形),在营养充足时虫体常变形为阔椭圆形。本研究中,黄色伪角毛虫在高盐度培养下,虫体明显缩小变形,体长缩短,长宽比下降;扇形游仆虫在高盐度下虫体缩小,虫体长短轴均下降。李佳佳研究发现,暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)鳃丝上氯细胞在盐水处理组中发生细胞皱缩的现象。宫钰莹分析了盐度对于杜氏藻(Dunaliella salina)细胞形态的影响发现,低盐渗透胁迫下细胞迅速增大,而高盐渗透胁迫下细胞会迅速变小。王梅等研究了拟伍氏游仆虫(Euplotes parawoodruffi)对渗透压的适应与调节,发现在盐度5和45的培养条件下,拟伍氏游仆虫会出现短暂的休克现象和虫体的变形、膨胀。这些研究结果说明,在盐度的变化时生物会通过调节自身细胞的形状来适应渗透压的变化,然而不同物种的变化不同。
结论
本研究结果表明,盐度变化会抑制黄色伪角毛虫和扇形游仆虫的种群生长,延长停滞期时间,细胞皱缩。盐度40可作为黄色伪角毛虫和扇形游仆虫的最适宜盐度,此盐度的人工海水不仅可以用作虫体的保种,还可用作种群的扩大培养以实现在较短的时间内快速扩大种群数量。黄色伪角毛虫和扇形游仆虫对盐度变化敏感,可作为指示生物来预测盐度环境变化。
不同盐度下纤毛虫(黄色伪角毛虫和扇形游仆虫)的生长曲线(一)
不同盐度下纤毛虫(黄色伪角毛虫和扇形游仆虫)的生长曲线(二)