巴里坤盐湖浮游生物多样性研究
巴里坤盐湖是一个典型的内陆高原湖泊,也是巴里坤县重要的湿地生态系统。由于独特的地理位置和环境气候,湖内矿产资源和生物资源丰富,然而随着全球气候变化和人类活动的影响,巴里坤盐湖不断萎缩,湖区小气候干燥,甚至出现季节性的部分湖面干涸,湖面缩小及水质恶化已经成为新疆哈密地区较为突出的环境问题。为了解巴里坤盐湖浮游生物资源现状,探讨巴里坤盐湖近三十年浮游生物群落变化特征,2020年至2021年期间,本研究分别于2020年10月、2021年5月和2021年8月对巴里坤盐湖浮游生物进行了3次采样,共设立4个采样区域,每个采样区随机设3个采样点进行浮游生物调查。基于传统形态学方法和高通量测序技术,统计分析了巴里坤盐湖浮游生物的群落物种组成、密度和生物量、优势种和常见种以及Shannon-Wiener指数、Pielous均匀度指数和Margalef物种丰富度指数,比较了两种鉴定方法在浮游生物群落组成方面的差异,探究了基于形态学鉴定的群落结构同文献记载的上世纪九十年代巴里坤盐湖浮游生物物种组成的变化,主要研究结果如下:基于形态学鉴定的三次采样调查,共鉴定浮游植物7门62属,浮游动物（除卤虫外）3门30属40种。种类组成上浮游植物以硅藻门、蓝藻门和绿藻门为主,浮游动物以原生动物和轮虫为主;浮游植物全年优势种均属硅藻门、蓝藻门和绿藻门,浮游动物全年优势种为表壳虫（Arcella sp.）和螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）;浮游植物平均密度为9.34×10~4 ind./L,平均生物量为1.97mg/L;浮游动物平均密度为146.45 ind./L,平均生物量为0.51 mg/L;浮游植物Shannon-Wiener生物多样性指数变化范围为0.822~3.509,浮游动物为0~2.919。从群落结构来看,具有明显的季节变化和水平分布差异,5月采样期浮游生物种类多而密度和生物量较低,西湖入水口和湖中心物种数均高于其它两个采样区,盐度波动和水温变化是引起这一差异的主要原因。基于高通量测序对采自2021年8月样品中的全部浮游生物进行鉴定,结果表明:基于16S r RNA的高通量测序共注释物种38门538属136种,其中367（40.55%）个分类单元无法注释到属水平,1510（91.74%）个分类单元无法注释到种水平;基于18S r RNA的高通量测序共注释到18门59属23种,其中24（28.92%）个分类单元无法注释到属水平,101（81.45%）个分类单元无法注释到种水平。原核生物以耐盐的动性球菌（Planococcus）相对丰度最高;真核生物除卤虫（Artemia）外,以维希尼克氏酵母属（Vishniaco）相对丰度最高。总体来看,基于高通量测序的巴里坤盐湖浮游生物以超微型（≤5μm）生物为主,且在种水平物种注释效果较差。基于传统形态学和高通量测序技术对巴里坤盐湖浮游藻类和浮游动物进行鉴定,两种鉴定方法共鉴定浮游生物10门110属,共有鉴定7门14属。蓝藻门形态学鉴定的大部分物种（66.67%）可以通过16S测序鉴定出来,而16S测序的大部分物种（89.66%）无法通过形态学鉴定出来;除蓝藻外形态学鉴定的大部分浮游生物物种（85.96%）无法通过18S测序获得,而18S测序36.36%的物种可以通过形态学鉴定出来。两种鉴定方法在物种组成上相关性较差,可能与引物的偏好性、标记基因的选择以及数据库的不健全有关。基于传统形态学鉴定的浮游生物群落组成,同上世纪九十年代文献记述的巴里坤盐湖浮游生物群落结构比较可知,近30年来巴里坤盐湖浮游生物群落结构发生明显变化。物种组成上,硅藻门种类占比上升而绿藻门和蓝藻门比例降低,浮游生物密度显著降低（P=0.049）,生物量有所增加（P=0.101）。相比1990s,本次调查浮游动物出现个体较大型的枝角类和桡足类,这与尕海、锡林郭勒盟以及西藏阿里地区的盐湖文献报道一致,气候变化和人类活动影响下水环境因子的改变可能是引起这一差异的主要原因。基于传统形态学和高通量测序技术对巴里坤盐湖浮游生物群落结构进行研究,可了解盐湖资源现状,有利于挑选浮游生物经济物种,实现盐湖资源高效利用,为盐湖的科学管理提供参考资料;基于两种鉴定方法的巴里坤盐湖浮游生物的比较研究,对今后浮游生物研究方法的选择具有一定的参考价值。
- 作者：
- 史楠楠
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 王智超
- 中图分类号：
- Q16
- 关键词：
- 巴里坤盐湖；浮游植物；浮游动物；形态学鉴定；高通量测序技术
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- 基金项目：
- 国家自然科学基金项目“新疆盐湖卤虫寄生性绦虫区系调查及绦虫感染对卤虫繁殖策略的影响”（项目编号:31760626）