滇池水体磷的时空变化与藻类生长的关系

水体磷的时空变化与藻类生长的关系对研究水体富营养化具有十分重要的作用。采用GPS定位,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性位点监测断面水体总磷、可溶性磷及叶绿素a含量进行了为期1年（2003年5月至2004年5月）的动态研究,并在滇池海埂位点进行了日变化试验,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期水体总磷和可溶性磷的年变化、日变化及水体氮/磷比对藻类生长的影响。结果表明,滇池水体磷与藻类生长呈现显著的年变化和日变化特征,显示了滇池全湖水体总磷与叶绿素a周年变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a呈正相关趋势;海埂位点水体总磷与叶绿素a日变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a日变化呈显著的负相关,水体氮磷比与叶绿素a呈显著正相关。表明水体磷负荷对藻类生长影响呈现显著的水体区域性和水层差异性和季节性,藻类生长主要吸收水体中的可溶性磷,暗示了滇池水体磷是藻类生长的主要限制因子之一。     

太湖叶绿素a浓度分布的时空特征及其影响因素

基于2005—2009年20次太湖采样期间的水质监测数据,研究了太湖叶绿素a浓度的主要分布特征,分析了水环境因子对叶绿素a浓度分布的季节性和空间性影响.结果表明,太湖叶绿素a浓度分布的空间差异较大,主要表现为梅梁湾、竺山湾、太湖西部和西南部湖区为叶绿素a浓度距平经验正交分解(EOF)第一模态空间分布的显著正值区,太湖湖心和东南湖区则为负值区;影响叶绿素a浓度的因子有水温、溶解氧、总氮、磷酸根和总磷,但总磷和水温的影响相对更为显著,而各季节叶绿素a浓度的影响因子则略有差异;影响藻类生长的因子存在较大的空间分布差异,但总磷、水温和溶解氧是其主要限制性因子,氮类营养盐的影响则处于次要地位.     

两种常见沉水植物与藻的相互作用

选用太湖常见的沉水植物苦草(VallisneriaspiralisL.)和轮叶黑藻(HydrillaverticillataRoyle),构建微型生态系统。通过对沉水植物作用下水体中藻类叶绿素a及试验前后沉水植物生物量变化的观测,分析沉水植物与藻类的相互作用。结果表明,(1)相同条件下,苦草和轮叶黑藻对藻类变化的影响没有显著差异。(2)在苦草生物量相同的情况下,藻类叶绿素a初始值越大,其变化速率也越快。叶绿素a初始值差别越大,其变化速率差异越显著。轮叶黑藻也有相似的结果。(3)从试验前后苦草和轮叶黑藻生物量的变化可知,苦草受藻类影响较大,轮叶黑藻几乎没有受到藻的影响。     

不同实验规模下底栖藻垫的磷含量变化及其形态组成

底栖藻类的磷滞留作用是影响浅水富营养化湖泊磷循环的重要因素,为了探究浅水湖泊沿岸带不同规模围隔中底栖藻类滞留磷的潜力及磷的组成形态,应用连续提取法测定了东湖不同围隔及大湖水体(对照)中底栖藻垫的磷含量及其赋存形态.试验期间(一年),所有样点底栖藻垫的无机磷占总磷的百分比例(质量分数)均大于60%,是底栖藻垫中磷的主要存在形态;而无机磷主要由钙磷和铁/铝磷组成,其中围隔底栖藻垫的钙磷含量比对照高,但铁/铝磷含量低于对照.各样点藻垫有机磷占总磷的百分比例相对较低.各样点底栖藻垫的总磷浓度均在秋季达到最高,大于5 200μg/g(DW),不同季节之间没有显著差异,对照底栖藻垫的总磷浓度均值(4 983μg/g,DW)高于大、小围隔.综合分析表明,围隔中底栖藻垫滞留的磷及其赋存形态更有利于浅水高营养化湖泊沉水植物的恢复.     

两种营养状态下pH对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长和抗氧化酶活性的影响

富营养化湖泊夏季藻类生长旺盛、光合作用强烈,湖水pH值普遍升高,因此相关生态因子变化对沉水植物生长影响的研究成为沉水植物组建和水生态恢复的基础。采用实验室模拟方法,研究了中营养(TN0.60mg·L-1;TP0.04mg·L-1)和富营养(TN4.20mg·L-1;TP0.28mg·L-1)两种状态下不同pH(7,8,9,10)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长、叶绿素含量、抗氧化酶和MDA含量的影响。研究发现,培养21d后,pH10时两种营养状态黑藻生长均受到明显抑制,富营养状态下抑制程度更加显著;pH7和pH8时富营养状态增加植物叶绿素含量,pH10时富营养状态叶绿素含量低于中营养状态。超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在富营养状态下pH8时活性大幅上升,pH9时出现下降,而中营养状态下在pH9时活性才有所升高;过氧化氢酶(CAT)在两种营养状态下,pH9时活性均显著上升,pH10时在富营养状态下受到明显抑制;富营养状态下在pH7～9时,植物丙二醛(MDA)含量随着pH升高显著上升,并且均显著高于中营养状态,在pH9时与中营养状态差异达到最大。研究表明,pH对轮叶黑藻的影响与营养状态相关,当pH大于9时,两种营养状态下轮叶黑藻均受到一定胁迫,富营养状态下作用更加显著。     

太湖梅梁湾沉积物和湖水对四角菱生长的影响

通过人工栽培实验,研究了太湖梅梁湾不同营养状态的沉积物和湖水对浮叶植物四角菱(Trapa quadrispinosa Roxb)生长的影响。研究结果显示,在上覆水相同条件下,营养盐较高的梅梁湾底泥(湖泥)上培养的四角菱生长较好,其生物量高,植株较长,叶柄、叶长和叶宽均大于营养盐较低的岸泥上四角菱相应指标的值;湖泥上的四角菱叶色嫩绿,叶绿素质量分数高于岸泥上四角菱的值;实验后对植株各部分的氮、磷质量分数进行测量,发现湖泥中生长的四角菱吸收了更多的营养物质。梅梁湾湖水对四角菱生长也有一定影响,但不如沉积物明显:沉积物相同时,湖水和自来水条件下四角菱的生物量、株高、叶长、叶宽、叶绿素质量分数和营养物质质量分数等指标的差异均不显著。     

荇菜(Nymphoides peltatum)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应及其机制

构建了荇菜(Nymphoides peltatum)与以铜绿微囊藻为优势种的自然藻体共培养系统,分析系统中各藻种藻细胞密度、藻体叶绿素a含量、荇菜生长指标及水下[光]照度的变化;同时以荇菜种植水配置培养基,在适宜光照条件下培养铜绿微囊藻,分析藻类生长生理指标随时间的变化.结果表明:共培养系统中藻类总藻细胞密度显著下降(P<0.05),其中铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻细胞密度下降最为明显,40 d时比初始藻细胞密度减少了94.68%,而三角四角藻(Tetraedron minimum)数量逐渐增多,成为优势藻种,表明荇菜对铜绿微囊藻生长具有明显抑制作用.共培养系统中荇菜鲜重、水下20 cm深处光衰减率均与藻类叶绿素a含量呈显著负相关(P<0.05),表明藻细胞光合能力的大小与荇菜植株的生长及其产生的遮光作用密切相关.随培养时间延长,添加荇菜种植水的培养基中铜绿微囊藻藻细胞光密度值(D650)下降明显;叶绿素a、藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、藻红蛋白)相对含量均有不同程度的下降,培养9 d后4者相对含量分别降至5.27%、15.53%、21.11%和48.48%;藻细胞Ca2+Mg2+-ATP酶活性下降明显,表明荇菜种植水中存在着某种对铜绿微囊藻产生抑制作用的活性物质,通过对铜绿微囊藻光反应系统(PS Ⅰ和PS Ⅱ)的作用来阻碍藻细胞光合作用进程,抑制藻类生长,说明除了遮光效应外,分泌抑藻活性物质也是荇菜抑制铜绿微囊藻生长的重要机制.     

不同形态磷对黑藻生长和生理特性的影响

研究了Hoagkand培养液中分别以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源时黑藻的生长及生理活性变化.获得了不同形态磷培养黑藻的干重、根系生长以及叶绿素含量、光合、呼吸、磷含量等指标.研究结果表明,磷酸二氢钾对黑藻的生长及生理活性影响最显著,是黑藻吸收的最佳磷形态;有机磷不利于根系生长,叶绿素a/b较高;六偏磷酸钠和焦磷酸钠促进根系早发,光合生产力低于磷酸二氢钾,叶绿素a/b高于磷酸二氢钾试验组.ATP-Na试验组黑藻呼吸率最高,甘油磷酸钠试验组黑藻光合生产力最高.各实验组黑藻磷含量均增加,黑藻对各形态磷均能吸收利用.图5表4参24     

不同水质对沉水植物马来眼子菜主要生理指标的影响研究

沉水植物生理指标能反映其生长的环境条件变化,建立二者的关系对认识沉水植物衰退机理以及湖泊生态系统修复具有重要的意义。采用原位试验,分析了太湖不同营养状态条件下马来眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)叶片内叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性以及游离脯氨酸(PRO)含量的差异,初步探讨了马来眼子菜叶片内主要生理指标对水质的响应机理。结果表明:(1)马来眼子菜分布的不同湖区间水质理化因子、综合营养状态指数(TLI)存在显著的空间差异,马来眼子菜主要生长于中营养水质或富营养状态下;(2)太湖马来眼子菜叶片内主要生理指标存在显著空间差异,其叶绿素、POD与TLI呈显著二次多项式回归关系,中营养水平下,除游离脯氨酸外,其他生理指标均与TLI呈显著相关;(3)中营养水平下,马来眼子菜叶片内各生理指标与水质理化因子之间表现为显著相关性,且与TN、TP及COD_Mn关系最为密切。本试验表明,马来眼子菜比较适合中营养水质条件,水体氮磷浓度、高锰酸盐指数对马来眼子菜的生理影响较大。     

不同外源氮素对西湖湖区藻类生长的影响

正自Science上报道了太湖由于营养盐超负荷引起的蓝藻水华对水生生态系统的破坏和人类健康的威胁后[1],中国淡水湖泊的富营养化问题成为水环境领域的研究热点之一.西湖作为杭州地标之一,其生态系统平衡的维护关乎区域的可持续发展.本文针对西湖富营养化问题,通过对杭州西湖4个湖区(西湖、岳湖、北里湖和西里湖)氮、磷化学形态和叶绿素分布的分析,结合人工气候室的模拟研究,探索外源氮素输入对西湖优势藻类生长的影响,揭示不同外源氮素(NH+4和NO-3)对西湖各湖区藻类生物量的调控.     

锌在不同磷源条件下对铜绿微囊藻生长与产毒的影响

针对磷和微量元素对藻类生长的共同作用,研究不同磷源条件下锌对藻细胞生长与产毒的影响。实验选用铜绿微囊藻为藻种,分别以无机磷磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、小分子有机磷甘油磷酸钠(NaGly)和大分子有机磷卵磷脂(LEC)为磷源,研究不同锌(Zn~(2+))含量对藻细胞的藻密度、碱性磷酸酶活性(alkaline phosphatase activity,APA)以及胞内藻毒素(MC-LR)的影响。研究发现:以NaGly为磷源时微量元素锌对藻细胞生长的促进效果显著,而以K_2HPO_4或LEC为磷源时,锌含量的变化对藻细胞生长无显著影响。APA不仅与磷源有关而且与锌含量相关,以LEC为磷源时的APA显著高于以K_2HPO_4或NaGly为磷源时的APA,且锌含量越低APA越低,以K_2HPO_4为磷源时锌含量越低APA越高,而锌对以NaGly为磷源时的APA几乎没有影响。磷源与微量元素锌对藻细胞的产毒均产生影响,NaGly有利于藻毒素的产生; LEC不利于藻细胞的产毒,但锌含量越低藻细胞的产毒量越多。综上所述,磷源与微量元素锌共同作用对藻细胞的生长与产毒产生影响,小分子有机磷NaGly与锌的效果显著。     

绿潮藻类暴发对天鹅湖水体和沉积物磷含量的影响

在荣成天鹅湖藻类暴发区域采集新鲜沉积物和丝状硬毛藻（Chaetomorpha spp.），进行室内模拟试验，监测了生长过程中硬毛藻的生物量、磷富集量以及不同处理水体总磷（TP）和可溶性磷（SRP）质量浓度的变化，并分析了藻类生长对沉积物中各形态磷含量的影响。结果表明，当水体磷含量较高时，硬毛藻生长较快，相对生长速率高达14.88%，之后随着水体磷浓度的下降，生长速率逐渐减小。不同处理间硬毛藻的生物量相差很大，高磷含量处理显著高于低磷处理，最大差值可达26.50 g。随着藻类的生长，水体TP和SRP含量明显降低，其中高磷含量处理的TP质量浓度由0.93 mg·L-1降至0.01 mg·L-1，低磷含量处理水体SRP质量浓度均降至0.006 mg·L-1以下。当水体磷含量降至一定水平，沉积物中磷可向水体释放，其中可还原态磷和铁铝结合态磷的降幅分别为23.98%和12.61%。在高磷含量处理组，藻体中磷的富集量显著升高，且当水体磷含量相同的条件下，有沉积物处理的富集量显著高于无沉积物处理。相关分析表明，藻体生物量与水体TP和SRP的相关性较好，其中高磷含量处理组生物量与水体TP、SRP呈高度负相关，而相对生长速率与之呈显著正相关。结果说明，水体及沉积物中磷均可作为硬毛藻生长的营养来源；另一方面，藻类生长可明显降低水体磷含量，并促进沉积物中磷的释放。     

纳米氧化锌对羊角月牙藻毒性效应及其在藻细胞内外的分布

为研究纳米氧化锌(ZnO NP)的毒性效应及其在细胞内外分布,以羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)为模型藻类,研究了不同浓度ZnO NP对羊角月牙藻生长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、超氧化物岐化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量及细胞内外ZnO NP含量变化。结果表明,ZnO NP对羊角月牙藻的生长抑制与处理浓度呈现正相关。在45 mg·L~(-1)ZnO NP暴露24 h后,其生长抑制率已达到95%。当ZnO NP处理藻细胞72 h后,羊角月牙藻细胞的叶绿素含量与处理浓度之间存在剂量-效应关系。低浓度(0.5 mg·L~(-1))ZnO NP处理后藻细胞可溶性蛋白质含量、SOD和POD活性明显下降,MDA含量升高,其产生的毒性效应高于高浓度组(5 mg·L~(-1)、45 mg·L~(-1))。细胞培养液溶出Zn2+量及藻细胞外吸附的ZnO NP量与ZnO NP处理浓度成正比,但是藻细胞内ZnO NP量与ZnO NP浓度没有相关性,胞内积累量基本维持不变。研究表明,各浓度组对藻细胞毒性的差异,不仅与细胞内Zn2+量有关,还与细胞外粘附的ZnO NP有关。     

水动力条件对藻类影响的研究进展

水动力过程是影响水体富营养化状态和水华爆发的重要因素,水动力因素对藻类影响的研究对于富营养化水体藻类控制具有重要意义。归纳分析近年来关于流速、流态对藻类生长和种类变化的研究报道;就水动力条件对藻类的影响及其作用机理等详细地进行了文献综述。水动力条件对藻类生长的影响分为流速和流态两个方面,不论是单一藻种还是混合藻类,低流速、小扰动有利于藻类的生长和聚集,流速增大则导致Chla浓度先递增后递减,不同藻类的临界流速并不相同;藻类生长随着湍流程度的增加而逐渐受到抑制,抑制作用与水流流态（层流、过渡流、湍流）无明显相关关系,水体流态的变化造成水流剪应力的变化,藻类种类的差异导致其对水流剪应力的响应变化。水动力条件变化引起的藻类种群结构变化,主要表现为水体混合加剧导致优势种群的转换。水动力条件对藻类影响的作用原理主要是引起了光强的改变、细胞长度的变化、营养盐运送及捕食行为变化等。综观当前的研究成果,水动力能否真正阻止藻类细胞的生长或聚集,影响藻类生长或种类变化的扰动的最低水平以及水动力对藻类影响的作用机理是这一领域未来研究的重点所在。     

芦苇化感组分对斜生栅藻Scenedesmus obliquus生长特性的影响

水华或赤潮现象是备受关注的环境问题之一。利用植物化感作用抑制藻类生长作为一种新型的生物抑藻技术在近年来开始受到研究者的重视,并取得了一定的研究成果。文章研究了从芦苇PhragmitiscommunisTrin中分离得到的化感组分对斜生栅藻Scenedesmusobliquus生长特性的影响。在藻类的对数生长期向培养液中投加不同浓度的化感组分,分别测定并观察了培养期间受试藻种藻密度、藻细胞结构和群体形态的变化。结果表明,该化感组分在培养初期对斜生栅藻藻密度的增长具有明显的抑制作用,半效应质量浓度(EC50,4d)值为0.45mg·L-1,但在培养6d后,出现促进作用,且随投加浓度的增加而增强。斜生栅藻生长受到抑制期间,藻细胞形态变大,投加0.5mg·L-1化感组分时,藻细胞平均宽度是对照组的2倍。TEM观察观察结果表明藻细胞亚显微结构受到破坏。另外,EMA提高了斜生栅藻的沉降性和吸附性。     

Hormesis-like growth and photosynthetic physiology of marine diatom Phaeodactylum tricornutum Bohlin exposed to polystyrene microplastics

• Polystyrene microplastic caused hormesis-like effects in Phaeodactylum tricornutum. • Low concentration of microplastic promoted growth, otherwise the opposite was true. • The change trends of pigment contents were opposite at two initial algae densities. • The chlorophyll fluorescence parameters were more sensitive at low algae density. The effects of pristine polystyrene microplastics (pMPs) without any pretreatment at different concentrations (0, 10, 20, 50, and 100 mg/L) on Phaeodactylum tricornutum Bohlin at two initial algae densities (10⁵ and 10⁶ cells/mL) were assessed in this study. Hormesis-like effects were found when microalgae grew with pMPs. The results showed that pMPs inhibited microalgae growth under a high concentration of microplastics tolerated by individual algal cell (low initial algae density) (up to −80.18±9.71%) but promoted growth when the situation was opposite (up to 15.27±3.66%). The contents of photosynthetic pigments including chlorophyll a, chlorophyll c and carotenoids showed resistance to pMPs stress under a low initial algae density and increased with time, but the opposite was true under a high initial algae density. Compared with the low initial algae density group, Qp received less inhibition, and NPQ (heat dissipation) also decreased under the high initial algae density. Under the low initial algae density, OJIP parameters such as S_m, N, Area, Pi Abs, ѱ_o, φ_Eo, TRo/RC and ETo/RC were more perturbed initially and returned to the levels of the control group (without pMPs) over time, but they remained stable throughout the experiment at high initial algae density. These results show that microplastics in the marine environment may have different toxic effects on P. tricornutum at different growth stages, which is of great significance for understanding the impact of microplastics on marine microalgae and aquatic ecosystems.     

1,2,4-三氯苯对3种海洋微藻的毒性效应

1,2,4-三氯苯(1,2种,4-TCB)是环境中普遍存在的持久性有机污染物之一,而1,2,4-TCB对藻类的毒性作用报道很少。以1,2,4-TCB处理后,3种海洋微藻(金藻Isochrysis Zhanjiangensis、角毛藻Platymonas Subcordiformis和扁藻Chaetoceros miielleri)的生长状况、蛋白质质量分数和叶绿素质量分数的改变来检测1,2,4-TCB对海洋微藻的毒性效应。结果表明:1,2,4-TCB对3种海洋微藻的生长均有一定的抑制作用,该效应表现出一定的浓度和时间依赖性;1,2,4-TCB处理4d后,3种海洋微藻细胞蛋白质质量分数和叶绿素质量分数下降,呈现一定的浓度—效应关系,这表明1,2,4-TCB对3种海洋微藻产生毒害效应,其作用机制可能与藻类光合作用功能降低和蛋白质功能受损有关。1,2,4-TCB在一定程度上降低了藻类饵料的利用价值,而且对食物链下游生物具有潜在的危害性。     

Numerical simulation for impacts of hydrodynamic conditions on algae growth in Chongqing Section of Jialing River, China

Hydrodynamic conditions are important factors for planktonic algae growth, through introducing two parameters which express the optimal velocity and the velocity range for planktonic algae growth, a new velocity factor was put forward for the formula of growth rate. Therefore, the two-dimensional unsteady ecological dynamic model for algae growth was established to analyze the effects of hydrodynamic conditions on algae growth in Chongqing Reach of Jialing River in China. The temporal and spatial distribution of Chlorophyll-a (Chl-a) concentration was simulated numerically for various water levels, under climate conditions in period of high frequency for algae blooms of Three Gorges Reservoir and nutrition status at present in the research reach. The corresponding locations and areas of likely algae blooms were analyzed and forecasted. The results showed that about 0.04 m s⁻¹ was the optimal velocity for algae growth, and the occurrence of algae blooms in large scale is almost impossible because of relatively high water flow velocity for Jialing River.     

星肋小环藻、滇池铜绿微囊藻的春化作用

为认知星肋小环藻（硅藻）春季活动、滇池铜绿微囊藻（蓝藻）春夏大规模暴发的活动规律，通过确定生长温区后进行变温实验，分析低温对2种实验藻的生长影响，其结果为：小环藻的生长温度为9.5～15.0℃，微囊藻生长温度为15.0～31.0℃，生长高温将抑制2种藻的生长；15.5℃以上、9.0℃以下时小环藻停止生长，31.0℃以上、15.0℃以下时微囊藻停止生长；在15.5～17.5℃停止生长后用7.0～9.0℃处理一天后放回生长温度培养，小环藻恢复生长，在31.0～33.0℃停止生长后用7.0～14.0℃处理一天后放回生长温度培养，微囊藻恢复生长，表明特定低温可使处于高温休眠的藻恢复生长，即低温具有解除高温休眠的作用；诱导低温7.5～9.5℃、10.0～14.0℃时，星肋小环藻、铜绿微囊藻的生长与低温诱导强度反相关，与诱导时间正相关；低温可解除高温休眠作用诱导藻生长，同样，高温也可解除藻的低温诱导作用。分析认为：星肋小环藻、铜绿微囊藻的低温诱导作用与植物春化作用一致，因此实验藻具有春化作用，其年活动规律为：经冬季低温诱导，处于休眠的实验藻春季恢复生长，夏季生长高温抑制铜绿微囊藻生长，秋季无诱导低温过程，铜绿微囊藻华可发生但不如春夏。