基于孢子粘附功能的大型海藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

畢遠(yuǎn)新 苗 航 王惠杰 楊起帆

(浙江省海洋水產(chǎn)研究所， 浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 舟山 316021)

海藻場是近岸硬質(zhì)底上生長的大型海藻和其他海洋生物群落共同構(gòu)成的海洋生態(tài)系統(tǒng)。由于受海水富營養(yǎng)化、漁業(yè)捕撈、工程建設(shè)和全球氣候變化等多種因素影響， 世界范圍內(nèi)近岸海域海藻場數(shù)量逐年減少[1，2]?；谌澜绶秶鷥?nèi)海藻場資源衰退或消失的現(xiàn)狀， 針對(duì)海藻場資源保護(hù)與修復(fù)的各項(xiàng)研究工作也逐步展開。隨著對(duì)大型海藻生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)研究工作的逐步深入， 一些生態(tài)修復(fù)方法也逐漸被采用。可在無硬質(zhì)底附著基的海區(qū)通過移植人工藻礁新建海藻場， 或在有硬質(zhì)底附著基且海藻場已退化和消失的海區(qū)， 通過移植成藻或種苗進(jìn)行海藻場的恢復(fù)和重建工作， 如潑灑孢子水、固定孢子袋、藻礁綁縛苗繩投放及移植附苗礁塊等方法進(jìn)行修復(fù)。日本早在1945年就已開展了人工海藻場的研究， 并針對(duì)近岸海藻場資源衰退的現(xiàn)象開展大規(guī)模的海藻場資源調(diào)查活動(dòng)， 并成功營造了多處人工海藻場[3]。為了解決沿岸白化現(xiàn)象， 韓國自1997年開展了海藻場修復(fù)技術(shù)基礎(chǔ)研究工作，2002—2007年間海藻場造成面積達(dá)到了4.35 km2，計(jì)劃到2030年海藻場造成面積達(dá)到350 km2[4]。我國早在20世紀(jì)50年代就已開展了中國沿海大型海藻分布調(diào)查研究工作， 但針對(duì)海藻場資源退化原因及其生態(tài)修復(fù)的研究工作相對(duì)滯后。近年來， 我國通過對(duì)海藻場分布機(jī)制的調(diào)查研究， 發(fā)現(xiàn)了海藻場衰退的一些原因， 并開展了海藻場生態(tài)修復(fù)研究工作， 已取得了良好的修復(fù)效果。如在浙江南麂島針對(duì)銅藻場生態(tài)修復(fù)開展了大量基礎(chǔ)調(diào)查研究工作，獲得了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)[5]; 在浙江枸杞島開展的銅藻場修復(fù)工作， 取得了示范性研究成果[6]; 及在雷州半島開展的3種馬尾藻(Scagassumspp.)生態(tài)修復(fù)工作，構(gòu)建了人工馬尾藻海藻場[7]。雖然國內(nèi)外的學(xué)者在海藻場生態(tài)修復(fù)建設(shè)中取得了一些成果， 但針對(duì)已衰退或消失的海藻場資源， 在現(xiàn)有大型海藻棲息地生境未得到有效改善的情況下， 大面積地修復(fù)海藻場是一項(xiàng)既艱巨又耗費(fèi)時(shí)間和資金的工作， 一些已有的海藻場生態(tài)修復(fù)措施可能并不具備長期、有效和可持續(xù)的發(fā)展策略。因此， 如何實(shí)施節(jié)約、有效和可持續(xù)的修復(fù)策略則是藻場生態(tài)修復(fù)工作者研究的熱點(diǎn)和前沿。

基于移植藻類的生理和生態(tài)學(xué)固有特性， 研發(fā)出解決不利因子作用影響的高效和低成本生態(tài)修復(fù)方法就顯得尤為重要， 這也是應(yīng)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境變化條件下修復(fù)海藻場所首選的應(yīng)對(duì)措施。例如：馬尾藻屬種類在有性繁殖過程中， 卵子掛托后受精， 受精卵外周將被附黏性外衣， 發(fā)育到一定時(shí)期脫離生殖托附著在附著基質(zhì)上， 附著可分為粘附和抓附2個(gè)過程， 受精卵在脫離生殖托后首先是通過黏性作用， 粘在附著基質(zhì)上(粘附)， 同時(shí)黏性物質(zhì)滲入到復(fù)雜的附著基質(zhì)結(jié)構(gòu)中增強(qiáng)粘附牢度， 再通過假根絲伸入到基質(zhì)結(jié)構(gòu)中抓牢附著基質(zhì)(抓附)，附著后萌發(fā)成幼孢子體， 最終發(fā)育成假根固著在附著基質(zhì)上營固著生活[8]。然而， 在大型海藻孢子初始著床的生態(tài)過程中有大量孢子無法成功附著在附著基質(zhì)上， 主要是受到波浪和海流作用使孢子在未發(fā)育好時(shí)提前脫離生殖托， 此時(shí)孢子外被黏液的粘附功能不強(qiáng)及孢子附著絲發(fā)育也不完全， 致使孢子無法牢固地附著在附著基質(zhì)上， 或在波浪和水流的作用下使孢子無法接觸到附著基質(zhì)， 最終由于懸浮時(shí)間過長導(dǎo)致孢子逐漸失去黏附活力[9]。海藻孢子在海水中懸浮的時(shí)間還與其生物學(xué)固有特性有關(guān)， 例如孢子的大小、密度、在海水中的沉降速率及孢子的粘附能力等[10—12]。即使海藻孢子能夠快速沉降在巖礁基質(zhì)上， 也可能因巖礁基質(zhì)上的沉積物或附生生物的影響阻礙孢子附著和生長[13]， 這些不利因素都將導(dǎo)致海藻孢子能夠成功附著的幾率減小， 難以營固著生活。

因此， 可根據(jù)馬尾藻孢子附著時(shí)的粘附特性，人工收集孢子(受精卵)， 再混合具有一定黏性的物質(zhì)(以下簡稱粘附劑)， 獲得孢子混合黏液(以下簡稱孢子黏液)， 在附著基(人工或自然)上通過人工涂抹孢子黏液的方法進(jìn)行大型海藻移植， 以獲得最佳的移植效果。而選用何種粘附劑則較難確定， 通過人工提取海藻繁殖時(shí)孢子外被黏液的方法又較繁瑣，且提取數(shù)量也有限， 難以規(guī)?；糜诖笮秃Ｔ迦斯ひ浦?， 且所選粘附劑應(yīng)具備容易獲取、黏度較高、不污染海洋環(huán)境和不影響孢子附著生長等特性。因此， 一些常見的食品添加劑類粘附劑成為本研究的考察對(duì)象， 而從海藻中提取出的海藻酸鈉作為一種添加劑現(xiàn)被廣泛使用， 海藻酸鈉親水性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境無害、易獲取， 溶于海水后能夠形成黏稠溶液，如果不影響海藻孢子附著生長可能是一種更契合海藻孢子粘附特性而使用的粘附劑。

本研究初選了幾種食品添加劑作為粘附劑， 與銅藻孢子混合后， 通過涂覆實(shí)驗(yàn)觀察孢子附著及生長情況， 篩選出最佳粘附劑; 其次， 再通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)將孢子黏液涂覆在附著基質(zhì)上， 觀察海藻孢子移植效果; 最后， 還通過銅藻孢子保存實(shí)驗(yàn)研究擬解決延長海藻人工移植周期問題。本研究擬構(gòu)建一種節(jié)約、高效和可持續(xù)的大型海藻孢子人工移植技術(shù)體系， 且采用粘附劑作為大型海藻孢子移植材料的方法在國內(nèi)研究中未見報(bào)道。本研究結(jié)果將為我國海藻場的生態(tài)修復(fù)研究及大型海藻人工移植技術(shù)的推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 室內(nèi)附著實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)附著實(shí)驗(yàn)在浙江省舟山市嵊山鎮(zhèn)室內(nèi)養(yǎng)殖水池進(jìn)行， 全部實(shí)驗(yàn)于2020年4月11日開始， 6月10日結(jié)束。實(shí)驗(yàn)養(yǎng)殖海水通過潛水泵抽送至室內(nèi)，經(jīng)400目過濾袋和多層過濾棉過濾后注入水池內(nèi);實(shí)驗(yàn)期間水溫維持在14.5—20.9℃， 鹽度范圍為30.1—32.6， 室內(nèi)光照采用日光燈作為光源， 光照強(qiáng)度為(550 ±50) lx， 日照時(shí)長為12 L∶12 D。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)銅藻孢子的附著基為厚度4.5 mm的15 cm×15 cm正方形實(shí)驗(yàn)板， 材質(zhì)為無石棉添加的纖維增強(qiáng)水泥加壓板。銅藻孢子來源于嵊山和枸杞海域貽貝筏架和底棲已掛托的受精卵， 經(jīng)漂洗振蕩后用200目濾網(wǎng)收集到的孢子水。所選黏附劑先與海水混合，經(jīng)攪拌器攪拌均勻后再與孢子水均勻混合， 制成實(shí)驗(yàn)所需的各種粘附劑孢子黏液， 孢子黏液黏度值通過黏度計(jì)(力辰NDJ-8S)測量， 可通過添加海水或粘附劑來調(diào)整孢子黏液的黏度值。

黏性物質(zhì)初步篩選和涂覆方法選擇選取6種食品添加劑[聚丙烯酸鈉(C3H3NaO2)n、黃原膠C35H49O29、結(jié)冷膠(生物技術(shù)級(jí))、海藻酸鈉(C6H7O6Na)n、羧甲基纖維素鈉(C6+2yH7+x+2yO2+x+3yNay)n和瓜兒豆膠C10H14N5Na2O12P3]作為粘附劑進(jìn)行水溶性實(shí)驗(yàn)。初步分析6種粘附劑溶于海水12h后的黏度， 并進(jìn)行水下涂覆實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其粘附性(觀察粘附劑在水中是否容易被涂覆在試驗(yàn)塊上)，然后從中篩選出3種粘附性較好的粘附劑制成銅藻孢子黏液。其次， 將各粘附劑分別配制成50 mL海水溶液， 再分別定量加入12 mL上述收集的銅藻孢子水制成孢子黏液， 孢子黏液的孢子濃度約為3900 ind./mL， 黏度控制在10000 mPa·s左右。最后， 將每種62 mL的孢子黏液均勻刷涂在6個(gè)正方形實(shí)驗(yàn)板上，刷涂厚度約為0.46 mm(刷涂厚度通過刷涂的黏液體積除以刷涂面積計(jì)算得出)， 再放入水池中培養(yǎng)，7d后觀察銅藻孢子的附著生長情況并在顯微鏡下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)方法是在每個(gè)方塊內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)1 cm的樣方計(jì)數(shù)， 取均值作為銅藻孢子的附著率。根據(jù)上述結(jié)果最終篩選出附著效果最好的1種粘附劑(海藻酸鈉)作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)材料。

采用2種銅藻孢子黏液的涂覆方法：(1)用毛刷均勻地將孢子黏液刷涂在方形實(shí)驗(yàn)塊上; (2)采用世匠電動(dòng)噴漆槍(型號(hào)C11718， 功率1000 W)， 選用2.5 mm的噴嘴， 黏度控制在6500 mPa·s左右， 將孢子黏液噴涂在實(shí)驗(yàn)板上。采用同一種銅藻孢子黏液分別刷涂和噴涂在實(shí)驗(yàn)塊上， 反復(fù)將2種實(shí)驗(yàn)塊浸入水池中拿出。結(jié)果顯示， 噴涂銅藻孢子黏液的粘附力明顯優(yōu)于刷涂， 孢子黏液刷涂和噴涂在實(shí)驗(yàn)塊上的銅藻附著和萌發(fā)效果均較好， 但由于采用噴涂方法的銅藻孢子計(jì)數(shù)較困難， 因此， 后續(xù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)均采用刷涂方法， 室外潮間帶孢子黏液涂覆均采用噴涂方法。

刷涂黏度實(shí)驗(yàn)用海藻酸鈉作為粘附劑， 與銅藻孢子水混合制成孢子黏液。共設(shè)計(jì)4組黏度，在每組正方形實(shí)驗(yàn)板上分別刷涂黏度為2000、10000、50000和100000 mPa·s的孢子黏液， 每組5個(gè)實(shí)驗(yàn)板， 經(jīng)計(jì)數(shù)刷涂到每個(gè)板上的銅藻孢子數(shù)約為3600 ind.， 觀察附著生長情況。

刷涂厚度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用海藻酸鈉作為粘附劑， 與銅藻孢子水混合制成孢子黏液， 黏度控制在10000 mPa·s左右。共設(shè)計(jì)3組厚度， 厚度越大對(duì)應(yīng)添加的粘附劑越多， 在正方形實(shí)驗(yàn)板上分別刷涂5、10和15 mL的孢子黏液， 對(duì)應(yīng)到實(shí)驗(yàn)板上的厚度分別為0.22、0.44和0.66 mm， 每組6個(gè)實(shí)驗(yàn)板， 經(jīng)計(jì)數(shù)刷涂到每個(gè)板上的銅藻孢子數(shù)約為39000 ind.，觀察附著生長情況。

1.2 現(xiàn)場移植實(shí)驗(yàn)

潮間帶低潮區(qū)的銅藻移植實(shí)驗(yàn)在大潮期間的最低潮位進(jìn)行。制作海藻酸鈉銅藻孢子黏液(黏度在6500 mPa·s左右)， 用保溫箱(4℃)運(yùn)至潮間帶移植區(qū)， 選取3個(gè)不同位點(diǎn)(位點(diǎn)間距在50 m左右)， 每個(gè)位點(diǎn)設(shè)置3個(gè)樣方框(樣方間距1 m， 樣方大小30 cm×30 cm)， 鏟除樣方內(nèi)附著生物， 將孢子黏液噴涂在樣方內(nèi)的巖礁基質(zhì)上， 30d后觀察附著生長情況。潮下帶區(qū)域通過潛水方法選取2個(gè)位點(diǎn)(位點(diǎn)間距在200 m左右)， 每個(gè)位點(diǎn)設(shè)置3個(gè)樣方框(樣方間距1 m， 樣方大小30 cm×30 cm)， 鏟除樣方內(nèi)附著生物，將孢子黏液(黏度在200000 mPa·s左右)裝入塑封袋中帶到水下， 通過擠出方式用手涂抹在樣方框內(nèi)的巖礁基質(zhì)上， 90d后觀察附著生長情況。

1.3 銅藻孢子保存實(shí)驗(yàn)

為有效延長銅藻孢子的人工移植周期， 采用了3種較簡單的方法保存收集到的銅藻孢子：(1)將收集到的銅藻孢子水冷凍在-18℃的冰柜中， 50d后取出噴灑在實(shí)驗(yàn)板上觀察銅藻孢子是否能附著萌發(fā);(2)將銅藻孢子水放在冷柜中低溫保存， 溫度控制在(7±3)℃， 光照控制在(550±50) lx， 每天取出一些噴灑在實(shí)驗(yàn)板上觀察銅藻孢子是否能附著萌發(fā)， 并記錄銅藻孢子能夠附著萌發(fā)的低溫保存時(shí)間; (3)將海藻酸鈉銅藻孢子黏液(黏度10000 mPa·s左右)放置在冷柜中低溫保存， 溫度控制在(7±3)℃， 光照控制在(550±50) lx， 每天取出一些刷涂在實(shí)驗(yàn)板上觀察銅藻孢子是否具能附著萌發(fā)， 并記錄銅藻孢子能夠附著萌發(fā)的低溫保存時(shí)間。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS13.0軟件， 采用單因素方差(One-way ANOVA)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 以P＜0.05表示組間差異顯著， 以P＜0.01 表示組間差異極顯著， 描述性統(tǒng)計(jì)值采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(mean±SE)表示。

2 結(jié)果

2.1 粘附劑篩選結(jié)果

聚丙烯酸鈉溶于海水后黏度大， 但黏性溶液在海水中進(jìn)行涂覆實(shí)驗(yàn)時(shí)難以粘附在實(shí)驗(yàn)塊上， 黏性溶液在海水中的親和力差; 黃原膠溶于海水放置12h后黏度減小， 穩(wěn)定性較差; 結(jié)冷膠溶于海水后黏度較小， 不適合進(jìn)行現(xiàn)場涂覆實(shí)驗(yàn)。因此， 上述3種試劑不適于用作孢子粘附劑。比較而言， 海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉和瓜兒豆膠作為粘附劑溶于海水后表現(xiàn)出較好的粘附性。因此， 篩選這3種粘附劑制成銅藻孢子黏液， 觀察銅藻孢子附著生長情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：由3種粘附劑制成的銅藻孢子黏液刷涂在實(shí)驗(yàn)塊上后， 均有較強(qiáng)的粘附力， 在刷涂厚度小和黏度較高的條件下， 將實(shí)驗(yàn)塊垂直豎放于水池中也不會(huì)產(chǎn)生明顯的孢子黏液滑脫的現(xiàn)象，水池內(nèi)培養(yǎng)3d后銅藻孢子大多能夠附著， 且附著較為牢固， 7d后可萌發(fā)成株高為1 mm左右的銅藻幼孢子體， 粘附劑也逐漸被海水稀釋。3種粘附劑配制成的銅藻孢子黏液在實(shí)驗(yàn)塊上的幼孢子體平均附著密度以海藻酸鈉為最大(圖1)， 與羧甲基纖維素鈉差異不顯著， 但二者都顯著高于瓜兒豆膠的附著密度(P＜0.05)。海藻酸鈉本是從海藻中提取出的天然多糖， 且制備成海藻孢子黏液后粘附性較好，因此， 本研究后續(xù)實(shí)驗(yàn)均選用海藻酸鈉作為粘附劑。

圖1 3種孢子黏液的附著密度Fig. 1 Adhesive density of three spore mucus

2.2 刷涂黏度和厚度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由海藻酸鈉制成的銅藻孢子黏液隨著黏度的增加， 附著萌發(fā)后的幼孢子體附著密度越大(圖2)，其中， 100000 mPa·s黏度組銅藻幼孢子體附著密度最大， 明顯高于50000 mPa·s黏度組， 且極顯著(P＜0.01)高于10000和2000 mPa·s黏度組， 說明孢子黏液的黏度越大對(duì)銅藻孢子的附著萌發(fā)越有利。由于當(dāng)海藻酸鈉銅藻孢子黏液黏度超過200000 mPa·s時(shí)， 孢子黏液的混合和刷涂會(huì)出現(xiàn)不均勻的狀況，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大， 因此未設(shè)置更高的黏度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析， 但黏度超過200000 mPa·s時(shí)， 銅藻孢子的附著萌發(fā)效果較好。

圖2 不同黏度孢子黏液的附著密度Fig. 2 Adhesive density of different viscosity spore mucus

由海藻酸鈉制成的銅藻孢子黏液隨著刷涂厚度的增加， 銅藻幼孢子體的附著密度越大(圖3)， 其中， 0.66 mm厚度組銅藻幼孢子體附著密度最大， 且極顯著(P＜0.01)高于0.44和0.22 mm厚度組， 說明刷涂厚度越大對(duì)銅藻孢子的附著萌發(fā)越有利。當(dāng)海藻酸鈉銅藻孢子黏液的黏度為10000 mPa·s左右時(shí)，刷涂厚度約超過0.66 mm時(shí)， 會(huì)出現(xiàn)銅藻孢子黏液流淌出附著實(shí)驗(yàn)板的情況， 因此未設(shè)置更高厚度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。但通過測試觀察發(fā)現(xiàn)， 使用更高黏度的海藻酸鈉銅藻孢子黏液， 刷涂厚度超過0.66 mm時(shí)銅藻孢子也能夠附著萌發(fā)。

圖3 不同厚度孢子黏液的附著密度Fig. 3 Adhesive density of different thickness spore mucus

2.3 現(xiàn)場移植實(shí)驗(yàn)

采用噴涂方法(圖4)在潮間帶移植銅藻孢子的附著萌發(fā)和生長與移植位點(diǎn)受波浪和水流影響的程度相關(guān)， 其中2個(gè)受波浪和水流影響大的移植位點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)銅藻幼苗。但在影響小的移植位點(diǎn)的其中一個(gè)樣方內(nèi)銅藻孢子附著萌發(fā)率較高(圖5)， 此樣方內(nèi)銅藻幼苗附著密度大且較均勻， 平均株高在2 cm左右， 最大株高可達(dá)4 cm左右， 而移植位點(diǎn)內(nèi)另外2個(gè)樣方內(nèi)的銅藻幼苗附著呈斑塊狀不均勻分布， 其中銅藻幼苗密度高且均勻的附著基面趨于水平， 而另外2個(gè)附著基面有不同程度的傾斜。

圖4 潮間帶孢子黏液的噴涂方法Fig. 4 Spraying method of spore mucus in the intertidal zone

圖5 潮間帶噴涂孢子黏液的生長情況Fig. 5 Growth of spray spore mucus in the intertidal zone

潮下帶區(qū)域通過潛水方法涂抹銅藻孢子的2個(gè)位點(diǎn)， 6個(gè)樣方內(nèi)均有銅藻幼苗附著， 且附著密度較稀疏(圖6)， 但平均每個(gè)樣方內(nèi)銅藻幼苗附著密度可達(dá)25株， 平均株高在 13 cm左右。

圖6 潮下帶涂抹孢子黏液的生長情況Fig. 6 Growth of daub spore mucus in subtidal zone

2.4 銅藻孢子保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果

銅藻孢子水冷凍在-18℃的冰柜中存放50d取出后已不具備附著能力。銅藻孢子在(7±3)℃的低溫保存過程中仍能夠緩慢生長， 其中， 到第11天時(shí)附著絲長度約為0.5 cm左右， 到第19天取出時(shí)銅藻幼孢子體有部分已發(fā)霉， 但仍有少量幼孢子體可附著萌發(fā)， 到第24天時(shí)取出已不具備附著能力?；旌虾Ｔ逅徕c的銅藻孢子黏液在低溫保存12d后取出已不具備附著能力。

3 討論

3.1 粘附劑的作用

自然海域銅藻的繁殖能力較強(qiáng)， 株高在70 cm的銅藻能夠繁殖約98萬個(gè)孢子[14]。雖然繁殖出如此巨大的孢子數(shù)， 但能夠成功附著到巖礁基質(zhì)的孢子數(shù)卻極少。其可能原因?yàn)椋阂环矫鎺r礁基質(zhì)上沉積物和附生生物會(huì)阻礙孢子接觸到巖礁基質(zhì)， 另一方面自然排放的銅藻孢子外被黏液本身黏度較小， 且黏液量相對(duì)較少， 孢子在沉降的過程中又被水流稀釋掉一部分黏液， 達(dá)到巖礁基質(zhì)時(shí)可能已失去粘附能力， 或粘附強(qiáng)度較弱被水流帶離附著基質(zhì)導(dǎo)致其粘附能力進(jìn)一步減弱[15]， 若48h內(nèi)孢子不能粘附在附著基質(zhì)上， 則失去粘附能力難以再抓牢附著基實(shí)現(xiàn)固著[8]。本文的研究結(jié)果表明， 海藻酸鈉作為粘附劑對(duì)銅藻孢子的附著起著積極作用， 孢子黏液的黏度越高、涂抹數(shù)量越多和噴涂方法(經(jīng)風(fēng)壓噴在附著基上粘附性更強(qiáng))等都對(duì)銅藻孢子的附著有利， 說明粘附劑在海水中對(duì)已粘在附著基上的銅藻孢子起到保護(hù)作用， 防止水流的外力干擾和稀釋作用， 粘附劑能夠保護(hù)孢子在被水流沖離附著基之前靠自身的附著絲生長抓牢附著基質(zhì)， 這是銅藻孢子能夠有效附著的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 我們可利用銅藻孢子的粘附特性通過人為干預(yù)進(jìn)行移植。而高黏度的孢子黏液及涂抹厚度越大可能會(huì)阻礙銅藻孢子附著及萌發(fā)， 黏度高可能會(huì)阻礙銅藻孢子生長， 涂抹厚度大可能會(huì)影響長度僅為200 μm 的銅藻孢子附著絲接觸到附著基質(zhì)， 這些制約影響尚待研究確認(rèn)， 但在本實(shí)驗(yàn)中粘附劑黏度大、數(shù)量多的粘附作用顯然占據(jù)主導(dǎo)地位。

3.2 粘附劑優(yōu)選及移植方法優(yōu)化

本研究所篩選出的海藻酸鈉粘附劑因源于海藻， 可能對(duì)海藻孢子附著和萌發(fā)生長更有利。銅藻孢子黏液水下涂覆實(shí)驗(yàn)的孢子移植成活密度達(dá)到了278 ind./m2， 而相同海域自然附著的銅藻幼苗最高平均密度僅為221 ind./m2[16]。因此， 銅藻孢子黏液水下涂覆方法基本能夠滿足人工移植的要求。但在受波浪和水流影響較大的潮間帶區(qū)域移植時(shí)效果并不理想， 由于噴涂后粘附能力不強(qiáng)， 導(dǎo)致粘附的銅藻孢子在波浪和水流作用下脫離附著基。因此， 針對(duì)海藻酸鈉粘附劑， 更有利于海藻孢子粘附的移植方法和移植工具有待優(yōu)化和提升， 本實(shí)驗(yàn)中孢子黏液噴涂的粘附效果就明顯好于刷涂。在粘附劑的篩選方面， 一些能夠快速粘附、防止水流沖刷和稀釋、不影響海藻孢子附著萌發(fā)的天然粘附劑材料將成為首選。通過對(duì)粘附劑優(yōu)選、移植方法和移植工具的提升等方面的深入研究， 我們期待在大型海藻移植的高效性方面取得突破性進(jìn)展。

3.3 孢子黏液在海藻場修復(fù)中的應(yīng)用

海藻場的人工修復(fù)工作較困難， 尤其是在修復(fù)效果的可持續(xù)性方面， 因目前的海藻棲息地多已被破壞， 如海水透明度降低海藻生長緩慢[17]、沉積物覆蓋巖礁基質(zhì)海藻孢子難以附著[18]、海藻分布水深上移易受風(fēng)浪移除影響[19]等。我們可利用海藻孢子具有粘附性的特點(diǎn)通過添加粘附劑來強(qiáng)化其粘附功能， 使孢子快速粘附在附著基質(zhì)上降低水流影響。有研究表明， 種子遇水分泌黏液是植物的屬性之一， 黏液繁殖體的黏液功能可在黏液濕潤時(shí)發(fā)揮作用[20]， 雖然在學(xué)術(shù)界對(duì)黏液繁殖體的生態(tài)學(xué)意義并未達(dá)成共識(shí)， 但將黏液繁殖體作為降低位移機(jī)制的看法較為普遍[21]。可以看出， 在大型海藻人工移植生態(tài)過程中附著牢固概念或穩(wěn)定性問題至關(guān)重要。通過噴灑孢子黏液的方法增強(qiáng)了孢子接觸到附著基質(zhì)時(shí)的粘附能力， 其粘附效果將明顯好于直接潑灑孢子水[22]或懸掛孢子袋進(jìn)行的藻場修復(fù)，實(shí)際上孢子黏液噴灑也可考慮增加沉性材料使孢子快速沉降， 以減少沉降過程中的黏液損失; 而綁縛苗繩的移植方式， 藻體易在外力作用下發(fā)生折斷而脫離苗繩， 即使能夠發(fā)育成熟也難以形成補(bǔ)充群體;室內(nèi)人工附苗于石塊上再進(jìn)行海區(qū)投放的方法， 石塊小難以解決其穩(wěn)定性問題， 石塊大則實(shí)施成本較高[23]; 在巖礁基質(zhì)上鉆孔移植附藻礁塊[24]、或是在海藻根部包裹環(huán)氧樹脂固定在孔洞中[25]及在潮間帶通過使用速凝水泥[26]等移植大型海藻的方法成本較高且實(shí)施較困難。因此， 考慮到海藻場棲息地的生態(tài)現(xiàn)狀， 并保障海藻場修復(fù)的可持續(xù)性， 移植方法和移植海藻種類的選擇在海藻場生態(tài)修復(fù)中起到關(guān)鍵作用。例如：以營養(yǎng)繁殖為主且多年生的瓦氏馬尾藻(S. vachellianum)可作為浙江省藻場建設(shè)的優(yōu)選藻種， 有研究表明瓦氏馬尾藻具有耐沉積物、耐低光照的特性[27]， 經(jīng)前期移植監(jiān)測， 人工藻礁上附苗移植的瓦氏馬尾藻的生命周期已達(dá)9年之久。因此， 可利用瓦氏馬尾藻的生長特性， 制作出瓦氏馬尾藻孢子黏液， 經(jīng)噴涂到人工藻礁或人工魚礁上投放到移植海區(qū)， 或通過潛水涂抹瓦氏馬尾藻孢子黏液到自然基質(zhì)上， 采用人工涂抹或噴涂的方式還可有效解決巖礁基質(zhì)上沉積物和附著生物覆蓋影響孢子附著的作用， 可達(dá)到海藻場修復(fù)的可持續(xù)生態(tài)效果。另外， 采用孢子黏液的方法對(duì)海藻室內(nèi)人工育苗也具有積極作用， 目前常采用噴灑的方法將人工收集的孢子水均勻噴灑在育苗器上[5]，而采用電動(dòng)噴漆槍噴涂孢子黏液的方法在孢子附著率、均勻度和高效性等方面則更具優(yōu)勢。

3.4 孢子保存技術(shù)的應(yīng)用

在大型大藻人工移植過程中， 海藻的繁殖期常與人工移植期不同步， 即使是同一種海藻在不同地理位置的繁殖時(shí)間也存在較大差異。為滿足大規(guī)模的海藻移植需求， 海藻簡易保存技術(shù)的研究具有重要作用， 尤其對(duì)海藻有性繁殖后期(受精卵和幼孢子體時(shí)期)需進(jìn)行深入研究[28]?，F(xiàn)有的大型海藻低溫保存技術(shù)研究主要集中在海帶(Laminaria japonica)[29]、條斑紫菜(Porphyra yezoensis)[30]和裙帶菜(Undaria pinnatifida)[31]等經(jīng)濟(jì)海藻上， 而用于移植修復(fù)的馬尾藻類受精卵和幼孢子階段低溫保存技術(shù)的研究相對(duì)較少[32]。相關(guān)研究表明， 羊棲菜(Sargassum fusiforme)的生殖托在5℃下可以保存30d， 其代謝活性、細(xì)胞相對(duì)活力及配子釋放能力均較好[28]。本研究受實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及條件限制， 對(duì)銅藻受精卵時(shí)期的低溫保存研究過于簡單， 低溫保存溫度存在一定波動(dòng)， 低溫冷凍保存也未經(jīng)保護(hù)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能存在一定偏差， 但研究發(fā)現(xiàn)銅藻受精卵經(jīng)低溫(7±3)℃保存23d后仍具備附著能力， 這是一個(gè)較積極的信號(hào)。如何在簡易條件下獲得數(shù)量多、且保存時(shí)間長的大型海藻受精卵和幼孢子體還需深入研究， 以期為大型海藻人工移植提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

基于海藻孢子粘附功能的粘附劑的運(yùn)用對(duì)孢子附著與萌發(fā)起到至關(guān)重要的作用。本文的研究主要獲得如下結(jié)論：(1)海藻酸鈉作為粘附劑制成的銅藻孢子黏液， 黏度越大、數(shù)量越多對(duì)孢子的保護(hù)作用越強(qiáng)， 有效阻礙了水流沖刷與稀釋的影響，增強(qiáng)了孢子附著幾率; (2)低溫保存技術(shù)可延長海藻孢子的移植周期， 但需結(jié)合粘附劑的使用才能確保孢子在水流擾動(dòng)條件下實(shí)現(xiàn)有效附著; (3)孢子黏液技術(shù)可廣泛應(yīng)用于大型海藻孢子的人工育苗與移植， 主要包括室內(nèi)孢子黏液均勻噴涂技術(shù)、水面噴灑孢子黏液移植技術(shù)、潮間帶噴涂孢子黏液技術(shù)、潮下帶孢子黏液涂抹技術(shù)和人工魚礁或藻礁噴涂孢子黏液移植技術(shù)等。本研究為大型海藻移植提供了一個(gè)全新的思路， 有望在粘附劑開發(fā)、噴涂方法及設(shè)備研究上取得突破起到促進(jìn)作用。