4 種常見經(jīng)濟(jì)濾食性貝類攝食活動(dòng)對(duì)球等鞭金藻產(chǎn)生二甲基硫化物的影響*

侯 興 王 穎 劉天紅 杜美榮 高亞平 姜娓娓 李鳳雪 董世鵬 李文豪 蔣增杰,4①

(1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東 青島 266071；2. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306；3. 山東省海洋生物研究院 山東 青島 266104；4. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室 山東 青島 266071)

二甲基硫(DMS)是海洋中重要的揮發(fā)性生源硫 化物，被認(rèn)為是一種“負(fù)溫室氣體”，其進(jìn)入大氣的氧化產(chǎn)物增加大氣云凝結(jié)核的數(shù)量，提高云層對(duì)太陽光的反射率，使全球熱量收入減少，進(jìn)而緩解全球氣候變暖(Charlsonet al, 1987)。二甲基巰基丙酸(DMSP)是DMS 的重要前體物質(zhì)，其主要分布在浮游植物和大型藻類中，是滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)(Kirst, 1996)。浮游植物通過浮游動(dòng)物攝食、微生物的新陳代謝、病毒侵蝕、藻細(xì)胞的衰老等途徑在 DMSP 裂解酶作用下產(chǎn)生DMS (Daceyet al, 1986; Malinet al, 1994; 楊桂朋等,2009; Belvisoet al, 1990;Christakiet al, 1996)。其中，浮游動(dòng)物攝食作用是導(dǎo)致DMS 產(chǎn)生的重要途徑，浮游植物細(xì)胞中DMSP 和DMSP 裂解酶分別處在不同細(xì)胞隔室內(nèi)，浮游動(dòng)物攝食使分隔的DMSP 和DMSP裂解酶在其食物液泡中得以混合，從而促進(jìn)DMS 的釋放(張瑜, 2013)；另外，浮游植物細(xì)胞內(nèi)的DMSP 不易通過正常的細(xì)胞膜滲透到細(xì)胞外，經(jīng)浮游動(dòng)物攝食作用使浮游植物細(xì)胞破裂，促進(jìn)了DMSP 的釋放，造成了DMSP 和酶的相互作用(Daceyet al, 1986)。Wolfe等(1996)研究認(rèn)為，浮游動(dòng)物攝食促進(jìn)了浮游植物細(xì)胞中DMSP 裂解酶的活性，從而促進(jìn)DMS 的釋放。

我國是海水養(yǎng)殖大國，貝類占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的70%以上，其中，牡蠣(Ostrea gigas)、蛤、扇貝和貽貝(Mytilus edulis)等濾食性貝類占貝類總產(chǎn)量的90%以上(中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒, 2019)。濾食性貝類與浮游動(dòng)物生態(tài)位相似，食物來源均以浮游植物為主，通過鰓絲和其上著生的前纖毛、前側(cè)纖毛、側(cè)纖毛的相互配合攝取食物顆粒(董波等, 2000)，濾食性貝類攝食活動(dòng)對(duì)浮游植物產(chǎn)生二甲基硫化物[DMS(P)]可能存在重要影響，然而，目前有關(guān)濾食性貝類、浮游植物、DMS(P)三者之間作用關(guān)系的研究較少，僅有Hill 等(2007)研究了靜水條件下，紫貽貝(Mytilus edulis)和海灣扇貝(Argopecten irradians)攝食扁藻(Tetraselmissp.)對(duì) DMS(P)的影響。本研究以長牡蠣(Crassostrea gigas)、櫛孔扇貝(Chlamys farreri)、紫貽貝、菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinarum) 4 種主要經(jīng)濟(jì)濾食性貝類為研究對(duì)象，以DMSP 含量較高的球等鞭金藻(Isochrysis galbana)作為餌料藻種，探討了靜水和擾動(dòng)條件下，水體的DMS(P)變化以及貝類糞便DMS(P)釋放的影響，研究結(jié)果將為深入探討貝類攝食活動(dòng)對(duì)海洋硫循環(huán)的影響提供數(shù)據(jù)支撐，并拓展氣候變化背景下養(yǎng)殖貝類生態(tài)功能的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)藻種和貝類

實(shí)驗(yàn)所用球等鞭金藻由中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所微藻培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室提供。采用脫脂棉過濾后的滅菌自然海水，pH 為8.0，鹽度為35，使用f/2培養(yǎng)液，將藻液置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至指數(shù)生長期待用。光暗周期為12∶12，培養(yǎng)溫度為18℃，每天輕搖2 次，使用血球計(jì)數(shù)板測定微藻密度。

實(shí)驗(yàn)貝類選用長牡蠣、櫛孔扇貝、紫貽貝、菲律賓蛤仔，殼長分別為 6.5～7.6、6.0～6.8、5.6～6.4、3.0～3.3 cm，放于水溫為18℃流水池中充氧暫養(yǎng)，每天投喂2 次金藻。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，貝類攝食作用會(huì)導(dǎo)致糞便DMSP 的產(chǎn)生，因此，在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行饑餓處理24 h。選擇規(guī)格相似、活性良好的貝類，除去體表附著物，對(duì)于紫貽貝和櫛孔扇貝2 種具有足絲的貝類，將其足絲沿貝殼邊緣小心剪除。

1.2 靜水條件下，攝食對(duì)金藻產(chǎn)生DMS(P)的影響

1.2.1 不同濃度餌料實(shí)驗(yàn) 為了探究貝類攝食不同濃度的金藻對(duì)水體DMS(P)的影響，選用紫貽貝作為實(shí)驗(yàn)貝類，將指數(shù)生長期的金藻稀釋，分成濃度分別為2×105、3×105、4×105和5×105cells/mL 進(jìn)行投喂。

選用5.6 L 高約30 cm 的聚乙烯塑料桶作為實(shí)驗(yàn)容器，向其中加入藻液至滿，水溫為18℃時(shí)向?qū)嶒?yàn)組容器底部放入1 個(gè)貽貝，以不添加貽貝組作為對(duì)照組，并向其中充入等量的微量O2，保證溶解氧(DO)＞8.0 mg/L，氣石置于貝類上方，確保貽貝進(jìn)行正常的攝食活動(dòng)并不擾動(dòng)糞便。向液面頂部覆蓋保鮮膜以盡量避免與外界接觸，攝食過程避光進(jìn)行。每組設(shè)置3 個(gè)平行。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)得知，饑餓處理的貝類并不會(huì)增加去DMS 海水的DMS(P)濃度。

實(shí)驗(yàn)以貽貝開始攝食計(jì)時(shí)，持續(xù)21 h。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在無擾動(dòng)的條件下，虹吸上層水體約1 L，測定DMS、總DMSP(DMSPt)、溶解態(tài)DMSP(DMSPd)濃度和顆粒態(tài)DMSP(DMSPp)。使用均質(zhì)儀將剩余含貝類糞便的少量水體(100～200 mL)混勻，測定糞便DMSP(DMSPf)濃度。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)得知，對(duì)照組DMSPp在21 h 內(nèi)變化很小，被攝食DMSPp采用對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組DMSPp的差值表示(下同)。

1.2.2 不同貝類攝食實(shí)驗(yàn) 為了探討不同貝類攝食金藻對(duì)水體DMS(P)的影響，選擇長牡蠣、櫛孔扇貝、紫貽貝、菲律賓蛤仔作為實(shí)驗(yàn)貝類，投喂與1.2.1中相同批次濃度為4×105cells/mL 的金藻。采用相同的實(shí)驗(yàn)條件和測定方法。

1.3 擾動(dòng)條件下，糞便對(duì)水體DMS(P)產(chǎn)生的影響

為了探究擾動(dòng)條件下貝類糞便對(duì)水體DMS(P)的影響，選擇紫貽貝作為攝食貝類，貝類及金藻與1.2.1中批次相同，在1.2.2 靜置攝食實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出紫貽貝，選用貝類攝食后的水體，進(jìn)行原水總水體擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)；另選平行組進(jìn)行定量糞便擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

1.3.1 原水總水體擾動(dòng)實(shí)驗(yàn) 使用數(shù)顯恒溫磁力攪拌器(85-2 型, 丹瑞)，設(shè)定5 個(gè)擾動(dòng)速度0 (對(duì)照組)、15、70、200、500 r/min，對(duì)原水總水體(糞便及水體)進(jìn)行5 min 擾動(dòng)處理。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，水溫未出現(xiàn)明顯升高現(xiàn)象，始終穩(wěn)定在18℃～19℃之間，測定各組實(shí)驗(yàn)前后的DMS、DMSPt和DMSPd的濃度，每組各設(shè)置3 個(gè)平行。

1.3.2 定量糞便擾動(dòng)實(shí)驗(yàn) 將上層水體虹吸移除，僅保留糞便，使用改裝后的一次性塑料滴管小心移取，使用分析天平稱量5 份0.08 g 紫貽貝糞便，分別置于2 L 聚乙烯塑料桶中，加入1 L 經(jīng)高溫滅菌處理后的去DMS 海水，使用數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，設(shè)定5 個(gè)擾動(dòng)速度0 (對(duì)照組)、15、70、200、500 r/min，對(duì)水體進(jìn)行5 min 擾動(dòng)處理。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，水溫未發(fā)生明顯變化，始終穩(wěn)定在18℃～19℃之間，測定各組DMS、DMSPt和DMSPd的濃度。

1.4 二甲基硫化物分析

1.4.1 檢測方法建立及工作曲線繪制 使用固相微萃取-氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用法(solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry)測定DMS，具體操作方法及工作曲線繪制如下：

QP2010SE 氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用儀(島津，日本)搭配 AOC-5000 自動(dòng)進(jìn)樣器(CTC)，使用 60 m ×0.32mm 1.8 μm Vocol 色譜柱(Supleco)進(jìn)樣口溫度為210℃，使用分流模式，分流比為7.5∶1，離子源溫度為 200℃，載氣為高純氦氣(99.999%)，流速為3mL/min，進(jìn)樣時(shí)間為1 min，柱前壓為85.0 kPa，柱箱溫度為35℃，保持3 min 后，以3℃/min 的速率升到40℃，保持1 min 后，以10℃/min 的速率升到100℃，再以20℃/min 的速率升到210℃，保持10 min，溶劑延遲時(shí)間為1 min，MS 檢測器電壓為100 eV，檢測和數(shù)據(jù)采集選擇SIM 模式，質(zhì)荷比m/z 選擇47和62。萃取溫度為24℃，萃取時(shí)間為20 min，解析時(shí)間為 2 min，使用Carboxen/Polydimethylsiloxane(CAR/PDMS)萃取纖維(75 μm, Supleco)。

將DMS 標(biāo)準(zhǔn)品(色譜純，Sigma-Aldrich)加入甲醇(色譜純，ThermoFisher 公司，美國)中，配制成1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，-20℃避光保存。繪制工作曲線時(shí)，取10.0 mL 去DMS 海水裝于預(yù)先加入2.5 g NaCl (分析純)的20.0 mL 頂空瓶中，再加入一定量的DMS 儲(chǔ)備液配制成一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)品，擰緊瓶蓋，使用外標(biāo)法定量并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在10～100,000 ng/L 的范圍內(nèi)均展現(xiàn)出良好的線性，方法的性能參數(shù)見表1。

表1 方法的性能參數(shù)Tab.1 Performance parameter of SPME-GC/MS

1.4.2 樣品分析 DMS 的分析：待測樣品采取與DMS 標(biāo)準(zhǔn)品同樣的操作方法，吸取10 mL 待測樣品注入到裝有2.5 g NaCl 的頂空瓶中，擰緊瓶蓋，放于自動(dòng)進(jìn)樣器中待測。

DMSP 的分析：DMSP 在強(qiáng)堿作用下(pH≥13)會(huì)按1∶1 的比例完全轉(zhuǎn)化為DMS 和丙烯酸(Daceyet al,1987)，故通過測定DMS 含量即可間接得到DMSP 的含量。DMSP 樣品(濃度過高時(shí)進(jìn)行稀釋)分成2 份，取10 mL DMSP 樣品直接加入預(yù)先裝有2.5 g NaCl 的頂空瓶中，加入0.5 mL 10.0 mol/L 的NaOH，密封玻璃瓶，4℃避光保存24 h，使DMSP 完全堿解為DMS，通過測定DMS 含量間接得到DMSPt的含量；另一份DMSP 樣品經(jīng)0.45 μm Whatman GF/F 濾膜進(jìn)行小體積重力過濾(SVDF)(Kieneet al, 2006)，濾液使用相同處理方法測定DMSPd。DMSPp由DMSPt減去DMSPd得到。DMSPf測定步驟同DMSPt，注意扣除水體DMS和DMSPt濃度。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理和柱狀圖繪制采用Excel 2016 軟件，差異顯著采用SPSS 19.0 分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 靜水條件下，貝類攝食金藻對(duì)DMS(P)產(chǎn)生的影響

2.1.1 靜水條件下，貽貝攝食不同濃度金藻對(duì)DMS(P)產(chǎn)生的影響 從圖1 可以看出，不同濃度餌料實(shí)驗(yàn)中，金藻濃度分別為2×105、3×105、4×105、5×105cells/mL，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的DMS 濃度分別為(177.93±7.42)和(181.83±8.50)、(240.33±9.50)和(230.03±10.05)、(299.09±9.67)和(297.17±12.00)、(391.93±17.04)和(384.69±16.06) nmol/L。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的DMS 變化范圍在97.0%～104.6%之間，差異不顯著(P＞0.05) (圖1a)。

DMSPd實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的濃度分別為(27.93±11.24)和(36.10±16.15)、(45.33±17.00)和(40.38±15.73)、(39.67±18.44)和(30.33±19.73)、(45.01±14.11)和(45.33±11.50) nmol/L。各實(shí)驗(yàn)組均并未有顯著的升高或者降低現(xiàn)象(P＞0.05)，且無論對(duì)照組還是實(shí)驗(yàn)組，相對(duì)于DMSPp，DMSPd的濃度較低，約為DMSPp的1% (圖1b)。

DMSPp實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的濃度分別為(40.99±40.29)和(3234.83±208.90)、(81.97±91.06)和(4908.58±318.25)、(97.58±55.29)和(6503.17±458.98)、(968.67±463.19)和(8220.42±302.08) nmol/L。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組DMSPp濃度均呈顯著降低趨勢(P＜0.01)，且貝類的攝食百分比越高，對(duì)應(yīng)的DMSPp降低程度越大(圖1c)。

DMSPf分 別 為 1305.8、 1421.8、 3259.6、2507.5 nmol/L，分別占據(jù)攝入 DMSPp的 40.9%、29.5%、50.9%和34.6% (圖1d)。貽貝攝食量分別占投喂總量的99.0%、98.7%、99.0%和87.2% (圖1e)。

圖1 貽貝攝食不同濃度金藻對(duì)DMS(P)產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移的影響Fig.1 Effects of mussel feeding on I. galbana at different concentrations on production and transfer of DMS(P)

2.1.2 靜水條件下，不同貝類攝食金藻對(duì)DMS(P)產(chǎn)生的影響 從圖2 可以看出，對(duì)于DMS，在牡蠣、貽貝、扇貝、蛤仔的攝食下，實(shí)驗(yàn)組濃度分別為(288.17±12.35) 、 (299.01±9.55) 、 (305.17±17.23) 、(310.97±10.55) nmol/L，對(duì)照組DMS 濃度為(297.17±12.00) nmol/L，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的DMS 變化范圍在 97.0%～104.6%之間，差異不顯著(P＞0.05)(圖2a)。

DMSPd實(shí)驗(yàn)組濃度分別為(20.33±18.02)、(39.67±18.43)、(26.01±14.19)、(28.67±30.33) nmol/L，對(duì)照組濃度為(30.33±19.74) nmol/L。各實(shí)驗(yàn)組中均并未有顯著的升高或者降低現(xiàn)象(P＞0.05)，無論對(duì)照組還是實(shí)驗(yàn)組，相對(duì)于DMSPp，DMSPd的濃度較低，約為DMSPp的1% (圖2b)。

DMSPp實(shí) 驗(yàn) 組 濃 度 分 別 為(23.36±24.74)、(60.33±17.50)、(78.67±28.02)、(3433.44±451.09) nmol/L，對(duì)照組為(6304.2±384.32) nmol/L。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組DMSPp濃度均極顯著降低(P＜0.01)，并且貝類的攝食百分比越高，對(duì)應(yīng)的DMSPp濃度降低程度越大(圖2c)。

牡蠣、貽貝、扇貝和蛤仔組DMSPf濃度分別為2510.8、3467.8、3604.5 和1200.5 nmol/L，分別占據(jù)了攝入DMSPp的40.0%、55.5%、57.9%和41.8% (圖2d)。

牡蠣、貽貝、扇貝和蛤仔組攝食量分別占投喂總量的100.0%、99.0%、99.70%和49.4% (圖2e)。

圖2 不同貝類攝食金藻對(duì)DMS(P)產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移的影響Fig.2 Effects of feeding on I. galbana by different bivalves on production and transfer of DMS(P)

2.2 擾動(dòng)條件下，貝類糞便對(duì)水體DMS(P)產(chǎn)生的影響

2.2.1 原水總水體擾動(dòng) 不同擾動(dòng)程度對(duì)原水總水體DMS(P)的影響見圖3。從圖3 可以看出，在0、15、70、200 和500 r/min 轉(zhuǎn)速下，原水總水體DMS分別為(302.21±11.59)、(318±11.11)、(345.07±15.31)、(353.09±18.02)和(349.57 ±14.05) nmol/L。隨著擾動(dòng)程度的增加，DMS 濃度均有增加的現(xiàn)象，其中，70、200 和500 r/min 組與對(duì)照組相比差異顯著(P＜0.05)，擾動(dòng)能促進(jìn)糞便中DMS(P)的釋放而導(dǎo)致水體DMS 濃度顯著增加，最大可使原水總水體DMS 增加16.8%(圖3a)。

原水總水體DMSPd濃度分別為(38.01±19.08)、(29.98± 22.00)、(46.99±23.10)和(41.07±19.00) nmol/L，擾動(dòng)處理下，與對(duì)照組相比均未出現(xiàn)顯著的升高或者降低現(xiàn)象(圖3b)。

原水總水體DMSPf濃度分別為58.32、672.91、2200.40、2305.82 和2641.28 nmol/L，隨著水體擾動(dòng)程度的增加，糞便向水體的擴(kuò)散量增加，DMSPt濃度逐漸增加，最大可使原水總水體DMSPt增加38.5 倍(圖3c)。

圖3 不同擾動(dòng)程度對(duì)原水總水體DMS(P)的影響Fig.3 Effects of different disturbance velocity on total original water DMS(P)

2.2.2 定量糞便擾動(dòng) 不同擾動(dòng)程度水體中DMS(P)濃度變化情況見表2。從表2 可以看出，在0～500 r/min 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，隨著擾動(dòng)程度的加強(qiáng)，水體中DMS 和DMSPt的濃度均呈現(xiàn)升高的趨勢，二者的濃度分別從靜置狀態(tài)下的7.6 和906.4 nmol/L 升高到最大21.3 和2505.9 nmol/L，分別增加了180%和174%。

表2 不同擾動(dòng)速度下糞便水體中DMS(P)濃度變化Tab.2 Variation of DMS(P) concentration in fecal water with different disturbance velocity

3 討論

自Dacey 等(1986)首次通過室內(nèi)橈足類攝食鞭毛藻(Gymnodinium nelson)的研究表明，浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的攝食作用可促進(jìn)水體中DMS 的增加，已有眾多研究得到了類似的結(jié)論(Belvisoet al, 1990; Lecket al,1990; Christakiet al, 1996; 張瑜, 2013)。Kasamatsu等(2004)研究指出，浮游動(dòng)物的“Sloppy feeding”攝食方式，使其攝食過程中對(duì)浮游植物細(xì)胞攝食不完全，機(jī)械破碎導(dǎo)致DMS 的產(chǎn)生。與上述結(jié)果不同，Kwint等(1996)在橈足類近親真簾水蚤(Eurytemora affinis)攝食浮游三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)和威氏海鏈藻(Thalassiosira weissflogii)研究中發(fā)現(xiàn)，橈足類的攝食活動(dòng)并未導(dǎo)致水體中的DMS 增加，DMSP幾乎均以糞便顆粒的形式排出，進(jìn)一步分析表明，浮游動(dòng)物攝食最重要的作用是將浮游植物中的DMSP轉(zhuǎn)移到糞便顆粒中。Hill 等(2007)對(duì)靜水條件下，紫貽貝和海灣扇貝攝食扁藻(Tetraselmissp.)的研究也表明，濾食性貝類的攝食活動(dòng)對(duì)微藻DMS 的釋放未產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用，這與本研究結(jié)果相一致。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與濾食性貝類的攝食機(jī)制有關(guān)，貝類通過選食器官(鰓、唇瓣、食物選擇盲囊)完成食物顆粒的收集、運(yùn)輸、截取和篩選后，進(jìn)入消化道進(jìn)行消化吸收，未消化的食物顆粒以糞便形式排出體外(董波等, 2000)，這種攝食機(jī)制使得浮游植物以被鰓分泌黏液包裹的形式進(jìn)入消化器官內(nèi)完成同化，同時(shí)，排出的糞便也被代謝產(chǎn)生的黏液包裹，使得靜水條件下，糞便中的DMS(P)難以通過固-液界面形成擴(kuò)散，由此導(dǎo)致靜水條件下，水體中DMS 沒有出現(xiàn)顯著增加的現(xiàn)象。對(duì)于紫貽貝和櫛孔扇貝等具有足絲的貝類來說，除了攝食活動(dòng)是影響水體DMS 濃度因素外，足絲腺分泌的足絲蛋白極強(qiáng)的吸附作用也是可能的因素之一。凌文康等(2019)研究表明，紫貽貝足絲分泌的足絲蛋白對(duì)海水中的重金屬等化學(xué)物質(zhì)具有很強(qiáng)的吸附能力，但關(guān)于足絲蛋白吸附作用與DMS 遷移和轉(zhuǎn)化之間潛在的關(guān)系目前尚未見相關(guān)報(bào)道，值得在后續(xù)的研究進(jìn)一步深入探討。在靜水實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，糞便中約占據(jù)了貝類攝入DMSPp的40%，如此高的含量可能對(duì)水體DMSP 和DMS 產(chǎn)生潛在的影響。濾食性貝類通過生物沉積過程在水環(huán)境和沉積環(huán)境之間發(fā)揮著生物耦聯(lián)作用。在廣島灣牡蠣養(yǎng)殖區(qū)，一臺(tái)200 m2筏架在300 d 養(yǎng)殖期內(nèi)可產(chǎn)生19.3 t 糞物質(zhì)(干重)。Hatcher 等(1994)在加拿大的一個(gè)封閉海灣觀察到貽貝養(yǎng)殖區(qū)的沉積速率是非養(yǎng)殖海區(qū)的2 倍以上；在煙臺(tái)四十里灣，殼高為41.1 mm 的櫛孔扇貝生物沉積速率最高達(dá)230 mg/(g·d)(周毅等, 2003)。穩(wěn)定碳氮同位素的研究結(jié)果表明，長牡蠣生物沉積物對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)率平均為(13.96±8.62)% (任黎華,2014)。濾食性貝類養(yǎng)殖活動(dòng)的主要區(qū)域在淺海，由于受到海底地形、區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、徑流、海洋環(huán)流等影響，淺海的環(huán)境復(fù)雜而多變(尹燕欣, 2012)。擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著糞便中DMSP 的擴(kuò)散，水體中DMSPt和DMS 的量增加。在總水體擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，相比對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組DMS 和DMSPt濃度最大分別增加了16.8%和38.5 倍。同時(shí)海區(qū)調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，在近岸海域Niel海灣(Jean, 2009)、威尼斯瀉湖(Gambaro, 2002)甚至白令海海盆西南部海域的深層海水中(＞2000 m) (Liet al,2007)均具有很高的DMS(P)濃度，高DMS(P)含量的沉積物再懸浮和擴(kuò)散作用可能是誘發(fā)此現(xiàn)象的原因。在這樣的背景下，僅僅基于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的靜水實(shí)驗(yàn)結(jié)果將大大局限對(duì)于DMS(P)生物地球化學(xué)過程的認(rèn)識(shí)，這也是本研究嘗試開展一定程度擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。對(duì)于養(yǎng)殖海區(qū)來說，外界環(huán)境對(duì)生物沉積物的擾動(dòng)作用主要有2 個(gè)過程：一個(gè)過程是在生物沉積物向海底沉降的過程中。研究表明，中等規(guī)格(5.46±0.54) cm 的長牡蠣生物沉積物的平均沉降速率約為(1.16±0.54) cm/s (任黎華, 2014)。以桑溝灣的平均水深為7 m 來估算，需要10 min 到達(dá)海底，在此過程中，浪、流等作用導(dǎo)致生物沉積物破碎、擴(kuò)散、懸浮，生物沉積物與水體接觸的比表面積增大，接觸時(shí)間延長，使沉積物-水界面得到充分的物質(zhì)交換。另一個(gè)過程發(fā)生在沉降到海底的生物沉積物的再懸浮作用。王丕波等(2005)研究表明，在淺水區(qū)海底沉積物再懸浮更為顯著，風(fēng)浪、潮汐、潮流等因素引起的海水運(yùn)動(dòng)是重要誘因。以我國典型濾食性貝類養(yǎng)殖海灣桑溝灣為例，沉積物再懸浮通量的數(shù)量級(jí)在10-5～10-6kg/(m2·s)之間，全年約有171 d 沉積物處于再懸浮狀態(tài)(蔣增杰, 2008)；淺水湖Apopka 湖每年70%時(shí)段有50%沉積物受到風(fēng)浪擾動(dòng)而懸浮(蔣增杰,2008)，如此頻繁且強(qiáng)烈的再懸浮作用使生物沉積物中的DMS(P)有了向水體中再次釋放的機(jī)會(huì)。

本研究雖然獲得了貝類通過生物沉積物再釋放過程對(duì)DMS(P)如DMS、DMSPt濃度有一定影響的一些數(shù)據(jù)和線索，但是并未發(fā)現(xiàn)DMSPd濃度顯著增加現(xiàn)象。DMSPd轉(zhuǎn)化時(shí)間較快，本身濃度變化并不明顯，加之DMSPd的測定方法為間接法測定，這些因素均可能是此結(jié)果的原因。最后，本研究的結(jié)論是基于室內(nèi)可控條件下，模擬獲得的養(yǎng)殖海區(qū)的水文條件。實(shí)際水環(huán)境條件等極為復(fù)雜，相應(yīng)的DMS(P)的產(chǎn)生和遷移轉(zhuǎn)化過程也更為復(fù)雜，研究結(jié)果向海區(qū)的拓展和應(yīng)用尚需要后續(xù)開展一系列現(xiàn)場圍隔等形式的野外觀測研究進(jìn)行綜合解讀。