甲藻凯伦藻(Karenia selliformis)与硅藻冠冕角毛藻(Chaetoceros diadema)的生长竞争与化感作用机制研究

为解决日本北海道海域赤潮灾害中甲藻优势种凯伦藻(K. selliformis)抑制硅藻生长的生态机制问题，研究人员通过混合培养实验和洛特卡-沃尔特拉(Lotka-Volterra)模型分析，揭示初始细胞密度(2000 vs 200 cells ml?1)决定竞争胜负，证实K. selliformis通过化感作用和细胞接触显著抑制冠冕角毛藻(C. diadema)生长，为赤潮防控提供理论依据。

　　

2021年9-10月，有毒甲藻凯伦藻(Karenia selliformis)在日本北海道东部海域引发大规模赤潮，造成渔业严重损失。有趣的是，此次赤潮期间硅藻细胞几乎绝迹，暗示凯伦藻可能通过生长竞争压制其他藻类。为验证这一假说，科学家们从赤潮现场分离出凯伦藻和典型硅藻冠冕角毛藻(Chaetoceros diadema)，展开了一场微观世界的"藻际战争"。

混合培养实验显示，当初始细胞密度存在10倍差异时(2000 vs 200 cells ml^?1)，高密度方总能压制对手。而在同等初始密度下，凯伦藻展现出绝对优势，其培养滤液也能显著抑制硅藻生长——这意味着凯伦藻会分泌化感物质(allelopathy)实施"化学战"。更有趣的是，当两藻直接接触时，这种生长抑制效应更为强烈，暗示还存在"近身搏斗"机制。

通过经典生态学洛特卡-沃尔特拉(Lotka-Volterra)模型的数据拟合，这些现象得到完美验证。该研究首次系统阐释了凯伦藻称霸北海道海域的"双轨战略"：高细胞密度形成"人海战术"，化感物质构建"生化武器"，二者协同作用彻底剥夺了硅藻的生长机会。这些发现为理解赤潮演替规律提供了关键科学依据。