**部分九大湖泊硅藻研究的历史与样品的采集与制片
我国的湖泊按照地貌和气候特征差异可以分为五大湖群,即青藏高原湖群、蒙新高原湖群、云贵高原湖群、东北平原湖群和长江中下游平原湖群。其中,云贵高原湖群多集中分布于云南省,云南省位于青藏高原东南缘,地处中国西南,分布了数量众多、形态大小不一的断陷湖盆,其中,水面面积均大于30 km2的湖泊有:滇池、洱海、抚仙湖、程海、泸沽湖、杞麓湖、星云湖、异龙湖和阳宗海,即云南的九大高原湖泊(董云仙,2014)。这些湖泊在维持高原区域社会经济的可持续发展方面具有重要作用,如提供淡水、养殖、防洪、发电、航运、水产养殖和旅游等功能,因此,水生生态系统的保护和管理是极其重要的(Dong,2010)。
一、九大湖泊硅藻研究的历史
目前,硅藻因为自身的优点已成为环境监测、生态评价以及古环境重建等领域的重要研究对象(Bennion & Battarbee,2007;Kociolek,2007;Caraballo,2008)。关于云南九大高原湖泊硅藻的研究,主要集中在以下三个方面。
(一)九大湖泊关于硅藻种类的记载
有关云南硅藻种类的描述可能要追溯到20世纪,1914~1918年一奥地利人Handel-Mazzetti在云南、四川、横断山区采集的标本,之后1937年由拉脱维亚人Skuja H.做了藻类研究,并出版了Algae,in H.Handel-Mazzetti Symbolae Sinicae I,书中记载了硅藻281个分类单位。黎尚豪等(1963)发表的《云南高原湖泊调查》记录了1957年采集抚仙湖、阳宗海、滇池、星云湖、异龙湖、杞麓湖、洱海的藻类,文中只记录硅藻的优势种。1994年出版的《西南地区藻类资源考察专集》记载了抚仙湖、滇池及洱海的藻类,其中包括这三个湖泊1957年种类,共记载硅藻182种(变种)。Li等(2007)对1957年的样品进行再次鉴定发现中国云南高原8个湖泊硅藻包括56属296个分类群,其中在抚仙湖和阳宗海湖,Cyclotella rohomboideo-elliptica和Cyclotella rohomboideo-elliptica var.rounda占优势;在星云湖,Cyclotella rohomboideo-elliptica和Gomphonema minutum占优势;在异龙湖,Cymbella subleptoceros和Gomphonema intricatum占优势;在滇池,Gomphonema intricatum,Navicula crytocephala和Cymbella simonsenii占优势;在洱海,Gomphonema coronatum,Gomphonema turris,Lemicola hungarica和Fragilaria unla占优势;在杞麓湖,Cymbella simonsenii,Cymbella neocistula和Navicula cocquytae占优势。赵婷婷(2017)和程雨(2019)对云南省包括泸沽湖在内的部分地区进行硅藻标本的采集,分别观察到桥弯藻科共7属41种,双壳缝类16科32属157个分类单位。同时,也有很多研究集中于某个湖的硅藻多样性。例如,1982~1983年,钱澄宇等人对滇池进行了定点采集,鉴定出硅藻门植物19个属,48个种(钱澄宇等, 1985)。1984~1985年,王若南和钱澄宇对云南省境内的程海进行调查研究,共鉴定出硅藻门80种(王若南和钱澄宇,1988)。2005年,Li等(2011a)对抚仙湖14个表层沉积物的分析表明,在湖的北部有38个分类群,在湖的南部有63个分类群。在2009年10月~2010年9月,董云仙对程海藻类植物进行了逐月采样调查,发现硅藻门2纲5目9科26属62种(董云仙等,2012)。2011年,李杰等采集异龙湖淡水藻类样品,共发现4门36种,其中包括硅藻门7种(李杰等,2014)。
在九大湖泊中,还发现了很多新种。目前报道的新种主要包括Aulacoseira的1个种,即Aulacoseira dianchiensis Yang,Stoermer & Kociolek(滇池)(Yang et al.,1994);Cymbella的1个种,即Cymbella fuxianensis Li and Gong(抚仙湖)(Gong et al.,2011),Cymbella xingyunnensis Li et Gong种(星云湖)(Hu et al.,2013);Gomphosinica的1个种,即Gomphosinica lugunsis Liu,Kociolek,You & Fan(泸沽湖)(Cheng et al.,2018);Navicula的7个种,即Navicula gongii Metzeltin & Y.Li(抚仙湖)(Gong et al.,2015),Navicula craticuloides Li & Metzeltin(抚仙湖和洱海)(Gong et al.,2015),Navicula yunnanensis Li & Metzeltin(抚仙湖和泸沽湖)(Gong et al.,2015),Navicula australasiatica Li & Metzeltin(抚仙湖)(Li et al.,2020),Navicula perangustissima Li & Metzeltin(抚仙湖)(Li et al.,2020),Navicula turriformis Li & Metzeltin(抚仙湖)(Li et al.,2020),Navicula fuxianturriformis Y.-L.Li,J.-S.Guo & Kociolek(抚仙湖)(Zhang et al.,2022);Sellaphora的3个种,即Sellaphora fuxianensis Li(抚仙湖)(Li et al.,2010a),Sellaphora yunnanensis Li & Metzeltin(抚仙湖)(Li et al.,2010b),Sellaphora sinensis Li & Metzeltin(抚仙湖)(Li et al.,2010b)。
(二)九大湖泊硅藻在环境方面的研究
在2007年和2008年,裴国凤等人采集研究了滇池6个样点不同季节的底栖硅藻样品,通过分析其群落结构的物种组成、细胞密度和多样性指数等,表明入湖河流的污染负荷对受纳湖湾底栖硅藻的密度和时空变化有较大影响(裴国凤等,2010)。胡竹君等(2012)于2004~2005年对洱海水体的硅藻群落进行逐月监测及研究,共发现71个种,分属于18个属。硅藻群落结构的季节变化显著,冬季的主要优势种为Fragilaria crotonensis,春季Aalacoseira ambigua与F.crotonensis的组合占优势地位,夏季以Cyclotella ocellata为主,秋季则A. ambigua 与Cyclostephanos dubius组合为优势种。Chen等(2015)对抚仙湖和滇池硅藻的研究发现,初级生产力是驱动两个湖泊硅藻群落变化的主要环境梯度。Wang等(2015)在研究2011年泸沽湖硅藻的演替时,发现硅藻组合的季节性模式与光照、养分有效性和热状况有关。李蕊(2018)于2015年对抚仙湖的16个采样点开展了表层水体硅藻和水环境指标的逐月调查与综合分析,共发现抚仙湖硅藻31属、167种,且以浮游类型为主,影响群落结构时空变化的主要驱动因子是气象与物理因子(包括水温、风速、降雨量和透明度等)。Wang等(2018)在研究2012年12月至2014年7月泸沽湖硅藻群落的湖内时空动态时,发现水体混合和营养的增加则引发了春季的硅藻爆发。Hu等(2019)对异龙湖硅藻的研究发现,养分和水文波动对硅藻的丰度和组成方面具有调节作用。
(三)硅藻的古生态与古环境研究
Wang等(2005)、陶建霜等(2016)和Wu等(2021)利用阳宗海硅藻群落组合,反演了近百年来阳宗海水体的富营养化、燃煤大气污染、水体污染、水文调控和人类活动的历史。Gong等(2009)和陈小林(2015)利用滇池硅藻群落组合,反演了近百年来滇池水体的富营养化、鱼类引入、水生植被和生产力变化。Li等(2011b)和陈小林(2015)利用抚仙湖硅藻群落组合,反演了近百年来抚仙湖水体的富营养化、鱼类引入和生产力的影响。蔡燕凤等(2013)利用洱海硅藻群落组合,反演了近百年来洱海水体的富营养化和生物多样性变化的时空模式。Ji等(2013)、刘园园等(2016)和Liu等(2017)利用星云湖硅藻群落组合,反演了近百年来星云湖水体的富营养化、气候变化、水文变化、水生植被、水利建设与水文改造、鱼类引入、人类活动以及抚仙湖—星云湖的连通性的影响。Chen等(2014)和Liu等(2021)利用泸沽湖硅藻群落组合,反演了近百年来泸沽湖水体的气候变化、植被覆盖和土地利用。刘园园(2016)、刘园园等(2020)和Liu等(2021)利用程海硅藻群落组合,反演了近百年来程海水体的富营养化、气候变暖、植被覆盖、水生植被退化、水动力条件、土地利用以及水利建设与水文改造变化。钱福明等(2018)利用杞麓湖硅藻群落组合,反演了近百年来杞麓湖水体的富营养化和水文条件的历史。Hu等(2019)利用异龙湖硅藻群落组合,反演了近百年来异龙湖水体的富营养化和水文条件波动的影响。
在过去千年,九大湖泊沉积物硅藻群落的研究主要集中在洱海和程海。例如,张振克等(2000)和Zhang等(2001)根据硅藻等环境指标分析结果,分析了洱海全新世大暖期(8.1~3.0 ka B.P.)的气候演化历史,并发现其主要受亚洲季风强弱转换和时空迁移的影响。Li等(2015)利用硅藻分析跨越*后7.8 ka青藏高原东南边缘程海湖的沉积物岩芯发现,硅藻组合主要由Cyclotella rhomboideo-elliptica,Cyclostephanos dubius和小型脆杆藻类和附生藻类组成,这些硅藻分类群被解释为对营养状态和/或水柱湍流的变化敏感,这些变化可能与亚洲季风引起的降水和温度变化有关。在过去万年的时间跨度上,九大湖泊沉积物硅藻群落的研究主要集中在泸沽湖。例如,Wang等(2014)在研究末次冰期期间泸沽湖的硅藻对气候强迫的响应时,发现泸沽湖沉积物硅藻组合的组成反映了直接和间接(即通过流域过程)的气候强迫,特别是西南季风的强度。Wang等(2016)研究了泸沽湖11000年湖泊沉积物硅藻群落对气候变化的响应,表明区域变暖和西南季风是造成泸沽湖硅藻组成变化的主要驱动因素,其中,气候变化(包括温度和降水)可以通过热分层和流域养分出口的变化间接影响湖泊生态。
二、九大高原湖泊硅藻植物的采集
标本均采集于九大湖泊,采集时间分别是1957年、2000年和2021年,共采集标本40号。1957年标本保存在中国科学院水生生物研究所标本馆,2000年和2021年的标本保存于云南大学高原湖泊生态与治理研究院。
(一)硅藻样品的采集与处理
1957年的硅藻主要来自各个湖泊浮游和沿岸带植物的混合样品,2000年后的样品主要采自湖泊表层沉积物和岸边石头。
1957年的样品主要采用酸处理方法,步骤如下。
①用吸管吸取少量标本放入小玻璃试管中;
②加入与标本等量的浓硫酸;
③然后慢慢滴入与标本等量的浓硝酸,此时即产生褐色气体;
④要在酒精灯上微微加热直至标本变白,液体变成无色透明为止;
⑤等标本冷却后,将其沉淀;
⑥吸出上层清液,加入几滴重铬酸钾饱和溶液;
⑦将标本沉淀后,吸出上层清液,用蒸馏水重复洗4~5次,每次洗时必须
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