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有害藻类如何应对水温上升

随着气候变化导致全球海洋温度升高,在过去的几十年中,有害藻华(HAB)的频率,强度和地理范围显着增加。当一小部分由有害藻类组成的海洋浮游植物群落大量繁殖,从而对其生态系统产生不利影响时,就会发生HAB。夏季和夏季,当水体变成绿色或棕色时,就可以在特拉华州乃至全世界看到。这些HAB中的一些会产生毒素,这些毒素会通过食物网传播,并导致鱼类和贝类死亡,从而影响人类健康。

有害藻类如何应对水温上升

为了帮助更好地了解温度如何影响特拉华州的HAB,特拉华大学的研究人员研究了温度变化对生活在特拉华州内陆湾的三种HAB物种的生理影响:Karlodium veneficum,Heterosigma akashiwo和Chattonella subsalsa。

研究人员包括Nayani Vidyarathna,他是最近发表的论文的主要作者,也是UD的地球,海洋与环境学院(CEOE)的博士后研究员。马克·沃纳(Mark Warner),海洋科学与政策学院教授;艾琳·帕普克(Erin Papke),他于2018年从UD毕业并在华纳实验室工作; CEOE副教授乔纳森·科恩(Jonathan Cohen);卡西·科恩(Kathy Coyne),CEOE海洋生物科学副教授,特拉华海补助计划负责人。

他们的发现发表在科学期刊《有害藻类》上,其工作是一项更大的研究的一部分,该研究被称为“ HABs的生态学和海洋学”(ECOHAB),由美国国家海洋与大气管理局(NOAA)资助。

温度和HAB

华纳说,当他们开始在特拉华州进行HAB的研究时,他们意识到他们对各种有害藻类如何对温度升高做出反应并不了解。

华纳说:“通过本文,我们研究了在较宽温度范围内的生长方式,并研究了这些生长方式与毒性和藻类生理学其他参数的比较。”

他们之所以选择专注于卡尔洛丁草的原因之一,是它经常在切萨皮克湾盛开。

沃纳说:“它杀死鱼类,也是一个小藻类,这意味着像牡蛎这样的东西可能正试图食用这种藻类,因此它在生态上很重要,原因很多。”

藻类大量繁殖,与世界各地河口和沿海水域的鱼类死亡有关。它产生的毒素已经过化学表征,因此研究人员意识到它产生毒素的方式。

他们研究的其他两种藻类物种-赤子藻(Heterosigma akashiwo)和盐沼Chattonella subsalsa-被发现是重要的有害藻类物种,但与Karlodinium不同,它们的毒性方式尚不清楚,并且尚不完全了解它们的毒性。

测量毒性

为了测量与水温升高有关的毒性变化,研究人员首先将藻类暴露于64至89华氏度的温度范围内,从有害藻类细胞中提取所有物质,然后将其暴露于哺乳动物红细胞中。或鱼ill细胞。通过有害藻类细胞的提取物分解其他细胞的速度来测量毒性。

Vidyarathna说,温度升高也增加了有害藻类的生长,并扩大了增长率为正的温度范围。

该实验室工作是马克·沃纳(Mark Warner)领导的研究的一部分,马克·沃纳是UD的地球,海洋与环境学院海洋科学与政策学院的教授。图片来源:特拉华大学

Vidyarathna说:“总体而言,我们的结果表明,气候变化(海洋变暖)可能促进有毒有害藻类的繁殖,从而导致严重的负面生态影响。” “温度升高还提高了文氏假丝酵母的细胞毒性,这意味着当温度升高时,文氏假丝酵母可能会促进潜在毒性更大的水华。”

尽管随着温度的升高,veneficum会增加毒性,但藻类的实际生长在华氏83度(摄氏28.6度)达到峰值。

华纳说:“如果继续升高温度,生长会下降,但毒性仍然很高。” “因此,对于那个特定的藻类,我们意识到,“也许它们不会开花太多,但是当它们开花时,如果水温变暖(我们希望水温随着时间的推移而持续升高),它们可能会有毒。“”

同样地,赤头神牛(Heterosigma akashiwo)也显示出相似的生长模式,在最佳温度下达到峰值(在本例中为华氏81度(27.3摄氏度)),然后迅速下降。在实验过程中,没有一个物种在华氏89度(32摄氏度)下生长。

大量的C. subsalsa

关于盐沼沙门氏菌,与其他两个沙门氏菌相比,它的细胞更大,研究人员发现其随着温度的升高而持续增长。

Vidyarathna说:“苏萨沙门氏菌对温度升高非常有弹性,这意味着该物种可能在抑制其他HAB物种生长的温度下开花。”

与veneficum相比,虽然沙通氏菌在高温下生长较快,但在高温下似乎没有毒性。

但是,华纳指出,由于该特定物种的毒性模式尚不清楚,因此,如果研究小组未能正确地测量毒性,则不一定意味着在高温下沙门氏菌的毒性不会更大。

华纳说:“关于它们的毒性有不同的想法,它们可能会使用我们在本文中没有测量到的另一种毒性模式。”

市民监察组

当研究人员检查由公民监测计划收集的特拉华州内陆湾藻类物种的历史数据时,这是一个由公民组成的监测志愿者专用队,自1991年以来,他们定期在特拉华州沿海集水区进行水采样,他们看到了与他们在实验室中发现的结果的良好关联。

他们使用2002年至2018年的数据发现,在特拉华州低于30摄氏度的水温中,大量发现了异特异种(Aterosigma akashiwo)和百日草(Karlodinium veneficum),并且盐沼沙爹菜(Chatonella subsalsa)在更高的温度下持续生长。

Vidyarathna说:“看到我们的结果与那些历史数据如此接近,我感到非常惊讶。” “这显示了诸如UD公民监视计划之类的本地监视程序的重要性,该程序收集了数据并与我们共享。”

研究的下一步是研究海洋变暖和海洋酸化对有害藻类的综合影响。这很重要,因为全球变暖不仅导致海洋温度升高,而且导致海洋酸化增加,这可能会改变有害藻类的生理。

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点击次数:更新时间2020-10-13【打印此页】??【关闭
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