亞熱帶水庫系統鹼性磷酸酶活性降尺度研究

Abstract

本論文首先藉由降尺度法 (群聚-族群-細胞-生理層次) 於2006至2009年進行亞熱帶翡翠水庫系統浮游生物缺磷指標 - 鹼性磷酸酶活性之系統性分析，以探討水體中浮游生物之缺磷狀態。野外調查結果顯示，水庫上層水體 (0~20 m) 有高的鹼性磷酸酶活性 (1.6~95.2 nM h-1) ，且顯示明顯的季節性變化，推測此系統浮游生物呈現季節性缺磷狀態。多元迴歸分析結果顯示，混合層深度 (即水體磷酸鹽可利用度指標) 為主要影響水體鹼性磷酸酶活性季節性變動的調控因子。利用分層過濾探討不同浮游生物階層對水體鹼性磷酸酶活性貢獻度發現，磷酸酶主要來源為超微型浮游生物。進一步利用螢光標定酵素分析法輔以螢光顯微鏡觀察發現，細菌為主要鹼性磷酸酶的供應者，推測在亞熱帶磷缺乏系統中，異營性細菌對於整體磷循環扮演相當重要的角色。光強度佐以營養鹽操控實驗結果顯示，此系統中超微浮游生物的生長機制受不同環境因子調控，其中細菌生長主要受到磷酸鹽調控，而超微藍綠藻生長則主要受到光的調控。另外，操控實驗結果亦證實在磷缺乏系統中，高的光照強度會刺激超微藍綠藻的生長，甚而勝過細菌的生長，推測光強度為影響超微藍綠藻與細菌競爭磷酸鹽的主要決定因子。此外本論文首先觀察到夏季強烈颱風事件為影響水體鹼性磷酸酶活性年間變異的主要調控因子，證實強烈擾動事件 (颱風與強烈降雨) 對水體所造成的物理化學因子變動，將直接影響水體浮游生物生理缺磷狀態。未來研究將著重於探討亞熱帶磷缺乏系統中，颱風事件的強度與頻度對水體鹼性磷酸酶活性表現的調控機制，以探討強烈水體擾動伴隨營養鹽注入對於浮游生物缺磷程度的影響。

This dissertation was conducted by downscaling study to understand phosphorus (P)-deficient status of different plankton and the role of alkaline phosphatase activity (APA) in subtropical Feitsui Reservoir. Results from field survey showed that bulk APA (1.6~95.2 nM h-1) was widely observed in the epilimnion (0~20 m) with an apparent seasonal variations, suggesting that plankton in the system were subjected to P-deficient seasonally. Mixed layer depth (an index of phosphate availability) is the major factor influencing the variation of bulk APA and specific APA (124~1,253 nmol mg C-1 h-1), based on multiple linear regression analysis. Size-fractionated APA assays showed that picoplankton (size 0.2~3