硅藻生物监测和初步鉴定.ppt

报告人 马沛明 Email：mapm@水利部中国科学院水工程生态研究所河溪硅藻生物监测方法及技术 “水生态监测与保护”培训班 湖北 襄阳 2015 05 27提纲• 1. 基本概念 • 2.方法与技术2.1 野外采样方法2.2实验室操作方法2.3 数据分析 • 3.硅藻简单鉴定 • 4.参考文献什么是硅藻？生物圈中的硅藻• 重要的初级生产者占全球总生物量25%（Werner 1977） • 全球碳和硅循环中起重要作用环境中超过20%的CO2被硅藻吸收，与全球所有热带雨 林的吸收量相当 • 种类丰富，分布广泛250属，约100,000种（Mann & Droop 1996）；10,000种（Guillard & Kilham 1977）两极到热带，淡水到海水，潮湿的地表到干燥的岩壁为什么选择硅藻？• 固着生长，不能通过迁移或其他形式来躲避污染或胁 迫的危害 • 多样性高，几cm2基质上就可能出现100多种藻类• 较短的生命周期，能快速对环境的变化作出相应； • 样片标本可永久保存，使资料的积累和检验成为可能 • 分类学和生态学历史数据和资料积累深厚，种群数据 可提供广泛生态学信息 • 样品采集、处理便捷，标准化程度高，管理成本低 • 作为生物生态监测工具已许多国家和地区接受样 品 采 集天然基质人工基质样品预处理 和标本制作酸化水浴离心洗涤 上片封片整理鉴定可用于指示河流状况的硅藻参数参数 指标结构 参数生物量无灰干重、Chla及其他色素、细胞密度、 细胞体积、藻体营养元素（N、P等）物种组成物种相对丰度、多样性、物种丰富度、物 种均匀度、色素体比率 个体生态学指数 （硅藻指数）指示种，各种硅藻指数（PTI, SPI, GDI, TDI, DAIpo, DAI-pH, DAI-TP,IPS等）形态学参数紫外辐射造成的大细胞数，金属污染导致 的变形细胞数 化学指标比值Chla/AFDM，Chla/脱鎂叶绿素，N/P, N/C, P/C, 重金属/AFDM功能 参数生长率和扩散率生产率，再生产率，自然增长率，迁入率 ，迁出率 代谢率光合率，呼吸率，磷酸酶活性可用于指示河流状况的硅藻参数• 生物多样性指数——种、属及科的丰富度——香农多样性指数和均匀度指数等——相似性指数可用于指示河流状况的硅藻参数• DI（硅藻指数）Aj：第j个中的相对丰度Ij： 第j个种对污染的敏感系数Vj：第j个种的指示值DI实际上是个加权平均数，综合了硅藻群落的信息其他重要硅藻生物指标• 硅藻－环境因子转换函数通过多元统计分析理论与多元线形回归模 型建立硅藻与环境变量之间定量关系• 底栖藻类生物完整性指数（P-IBI）是一种多指标方法（multimetrics）,此方 法通过对观测点一系列不同生物组织层次 上生物特征指标与参考点的对应比较并计 分，累计加分进行河流健康的综合评价硅藻门 Bacillariophyta一、硅藻门的主要特征：1. 细胞壁: 除含果胶质外，含有大量的硅质上壳 下壳 壳面 带面壳缝 上壳缝 下壳缝中央节 极节 纹饰1. 极节 2. 壳缝 3. 中央节 4. 带面 5. 壳面 6. 环带二、硅藻鉴定特征：群体形态连状连接具胶质柄壳面形态Radial symmetryRotational symmetryTriradiate form壳缝中央节 Central fissure极节Terminal fissure纹饰三、硅藻的演化地位硅藻和黄藻、金藻关系密切，有的学者把它 们放在一个门: 叶绿素是 a 和 c四、硅藻门的分类系统 1703年，一位英国人第一次描述硅藻应该是现在的Tabellaria flocculosa 18世纪后半期，O. F. Müller发现的种类Vibrio paxillifer， 成为硅藻第一个属—杆状藻属Bacillaria Gmelin（1791）的模式种：Bacillaria paradoxa Gmelin 1824至1870 是硅藻分类早创时期Agardh、Kutzing、Rabenhost等人的工作 1872至二十世纪70年代初是近代硅藻分类奠基时期H. L. Smith (1872)分成3大类15小类；De Toni，Van Heurch，Schütt，Mann，Karsten，Lebour，Hustedt 20世纪70年代到现在是现代硅藻分类发展时期扫描电镜的应用；分子系统学的应用等 我国的硅藻研究 解放前的工作；中国淡水藻类；西藏硅藻；中国淡水藻志，海洋硅藻研究等Hustedt，1930系统：将硅藻分成 1 纲 2 目 7 亚目硅藻纲 Class Diatomatae中心目 Order CentralesSuborder Discineae管形藻亚目Suborder Soleniineae盒形藻亚目Suborder Biddulphiineae 羽纹目 Order Pennales无壳缝亚目 Suborder Araphidineae短壳缝亚目 Suborder Raphidioidineae单壳缝亚目 Suborder Monoraphidineae双壳缝亚目 Suborder BiraphidineaeKrammer & Lange-Bertalot，1988系统：将硅藻分成 1 纲 2 目 4亚目硅藻纲Class Bacillariophyceae中心目 Order Centrales圆筛藻亚目 Coscinodiscineae根管藻亚目 Rhizosoleniineae 羽纹目 Order Pennales无壳缝亚目 Suborder Araphidineae 具壳缝亚目 Suborder RaphidineaeRound et al.，1990 系统： 将硅藻分成 3 纲 11亚纲圆筛藻纲 Class Coscinodiscophyceae Round & Crawford海链藻亚纲Subclass Thalassiosirophycidae Round & Crawford.圆筛藻亚纲Subclass Coscinodiscophycidae Round & Crawford盒形藻亚纲Subclass Bidduphiophycidae Round & Crawford石丝藻亚纲Subclass Lithodesmiophycidae Round & Crawford棘冠藻亚纲Subclass Corethrophycidae Round & Crawford波形藻亚纲Subclass Cymatosirophycidae Round & Crawford根管藻亚纲Subclass Rhizosoleniophycidae Round & Crawford角毛藻亚纲Subclass Chaetocerotophycidae Round & Crawford脆杆藻纲 Class Fragilariophyceae Round 脆杆藻亚纲Subclass Fragilariophycidae Round 硅藻纲 Class Bacillariophyceae Haeckel 短壳缝亚纲 Subclass Eunotiophycidae D. G. Mann硅藻亚纲 Subclass Bacillariophycidae D. G. MannMedlin & Kaczmarska 2004系统： 将硅藻分成 2 亚门 3 纲，目比较多硅藻门 Division Bacillariophyta 圆筛藻亚门 Subdivision Coscinodiscophytina Medlin & Kaczmarska 圆筛藻纲 Class Coscinodiscophyceae Round & Crawford. 硅藻亚门 Subdivision Bacillariophytina Medlin & Kaczmarska.中型硅藻纲 Mediophyceae Medlin & Kaczmarska 硅藻纲 Bacillariophyceae Haeckel emend. Medlin & Kaczmarska中国硅藻分类系统采用金德祥1978年分类系统将硅藻分成 2 纲 9 目硅藻门 Division Bacillariophyta（Jin，1978）中心纲 Class Centricae圆筛藻目 Coscinodiscales盒形藻目 Biddulphiales根管藻目 Rhizosoleniales羽纹纲 Class Pennatae无壳缝目 Order Araphidiales褐指藻目 Order Phaeodactylales拟壳缝目 Order Raphidionales双壳缝目 Order Biraphidinales 单壳缝目 Order Monoraphidiales双菱藻目 Order Surirellales中国淡水硅藻分类采用将硅藻分成 2 纲 6 目硅藻门 Division Bacillariophyta（Jin，1978）中心纲 Class Centricae中心目 Order Centrales羽纹纲 Class Pennatae无壳缝目 Order Araphidiales拟壳缝目 Order Raphidionales双壳缝目 Order Biraphidinales 单壳缝目 Order Monoraphidiales双菱藻目 Order Surirellales五、硅藻的分类 分为两个纲中心纲：辐射对称，色素体多数羽纹纲：两侧对称，色素体 2个• 中心纲（一）中心目：特征同纲1. 直链藻属 Melosira2. 小环藻属 Cyclotella3. 根管藻属 Rhizosolenia4. 盒形藻属 Biddulphia1. 直链藻属 Melosira： 壳体圆柱形， 壳面相连成链状直链藻属 MelosiraLMSEM2. 小环藻属 Cyclotella： 壳体圆盘形或鼓形，细胞单生小环藻属 Cyclotella小环藻属 Cyclotella3. 根管藻属 Rhizosolenia：细胞长筒形，壳面椭圆形，末端具刺4. 盒形藻属 Biddulphia：细胞常呈扁柱形，壳面椭圆形或几 乎近圆形，壳面长轴的两端各生一丘状隆起或长角状突出。

羽纹纲（二）无壳缝目Araphiales：上下壳面均无壳缝5. 平板藻属 Tabellaria6. 星杆藻属 Asterionella7. 等片藻属 Diatoma8. 扇形藻属 Meridion9. 峨眉藻属 Ceratoneis10. 脆杆藻属 Fragilaria11. 针杆藻属 Synedra5. 平板藻属 Tabellaria：带面观，具平行于壳面的纵隔膜纵隔膜平板藻属 Tabellaria6. 星杆藻属 Asterionella: 常形成星状群体，壳面两端不等宽7. 等片藻属 Diatoma：具肋纹，上下两端等宽肋纹8. 扇形藻属 Meridion：具肋纹，上下两端不等宽肋纹扇形藻属 Meridion9. 峨眉藻属 Ceratoneis：无肋纹，弓形，腹侧中部具假节假节10. 脆杆藻属 Fragilaria：活体细胞连接成带状11. 针杆藻属 Synedra： 活体细胞连接成放射状针杆藻属 Synedra（三）双壳缝目Biraphidinales：上下壳面均具壳缝12. 胸隔藻属 Mastogloia13. 布纹藻属 Gyrosigma14. 双壁藻属 Diploneis15. 辐节藻属 Stauroneis 16. 舟形藻属 Navicula 17. 羽纹藻属 Pinnularia 18. 桥弯藻属 Cymbella 19. 双眉藻属 Amphora20. 双楔藻属 Didymosphenia21. 异极藻属 Gomphonema。