铜离子对2种沉水植物种植水抑藻效应的影响

为了阐明铜离子对沉水植物化感抑藻作用的影响,利用2种常见且具有明显化感抑藻效应的沉水植物：马来眼子菜和苦草种植水进行了研究,分析了协同加入铜离子的情况下,种植水对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）脆杆藻（Fragilariasp．）和沙角衣藻（Chlamydomonas sajao）等单细胞蓝绿藻生长的抑制效应。铜离子投入量参考污水综合排放标准,综合考虑水生动物和藻类的耐铜毒性范围,在较低的范围内设置4个水平：100、150、200、250μg铜离子每升藻类培养液。研究结果表明,与不同水平铜离子混合后,种植水的抑藻效应出现4种情况,（1）被消除,100μg·L-1铜离子加入后,马来眼子菜种植水对脆杆藻、苦草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用被消除。（2）被削弱,马来眼子菜种植水在加入100μg·L-1和150嵋·一铜离子2种情况下,对铜绿微囊藻抑制作用被削弱,加入200μg·L-1铜离子后,对脆杆藻抑制作用被削弱;苦草种植水在加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻的抑制被削弱。（3）无变化,马来眼子菜种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,分别加入150μg·L-1和250μg·L-1铜离子,对脆杆藻抑制效应不受影响;苦草种植水,加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,加入100μg·L-1和150μg·L-1铜离子后,对沙角抑藻的抑制效应不受影响。（4）被强化,苦草种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻、沙角抑藻的抑制效应均被强化。沉水植物化感抑藻物质主要是小分子的有机物,包括各种有机酸,而铜离子极易和水中的有机物发生络合反应．可能是铜离子与种植水中某些抑藻化感物质发生络合反应导致其抑藻效应受到影响．具体机制有待进一步研究。     

5种沉水植物对斜生栅藻的化感作用

为了解不同湿地植物和不同处理方式下化感作用的差异,在实验室条件下,研究5种常见的沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和皇冠草(Echinodorus amazonicus)与斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)共培养以及用这5种植物的种植水、浸提液培养斜生栅藻时藻细胞数量及叶绿素a浓度的变化.结果显示,5种植物与斜生栅藻共培养时抑藻效果最明显(1.6×108 cells L-1),其斜生栅藻细胞数量显著低于种植水(6.2×108 cells L-1)和浸提液组(4.5×108 cells L-1)(P<0.05),但5种植物间的差异不显著;除黑藻外,其他4种植物的浸提液培养斜生栅藻时均表现出对斜生栅藻明显的抑制效果,斜生栅藻的相对生长率显著低于对照组和黑藻组(P<0.05);5种植物的种植水培养斜生栅藻时则表现出相对较弱的抑藻效果,且植物间差异不显著.本研究表明,沉水植物对藻类的化感作用因不同植物和不同处理而有着显著不同.     

4种沉水植物对白洋淀富营养化水体净化效果的研究

利用白洋淀富营养化的湖水和底泥与蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻4种沉水植物分别组成室内静态模拟的生长体系,研究4种沉水植物在白洋淀富营养化环境下的生长状况,以及不同沉水植物生长体系对水体磷、氮及有机物的净化效果。结果表明：试验所用沉水植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力,在试验条件中生长良好,长度与生物量都明显增加,并能有效地降低水体中的总磷、氨氮及总氮浓度。试验21 d后,蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻所在的生长体系对水体中总磷的去除能力分别为：4.68、4.72、4.92和5.03μg·d-1·g-1,去除率分别为：83.59%、84.35%、87.84%和89.88%;对水体中氨氮的去除能力分别为：11.42、10.75、12.02和11.90μg·d-1·g-1,去除率分别为：74.98%、70.58%、78.96%和78.11%;对总氮的去除能力分别为：37.69、39.79、42.02和41.65μg.d-1.g-1,去除率分别为：79.40%、83.82%、88.51%和87.73%。沉水植物生长体系对CODcr的降解有所反复,但整体呈现下降趋势。不同沉水植物生长体系总磷、总氮含量随时间降解的拟合方程表明,水体总磷、总氮浓度随时间的变化呈负指数形式衰减。沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,底泥在营养盐的归趋中起着重要的作用。     

富营养化水体中浮游动物对藻类的控制作用

采用室内受控生态系统进行实验.采用于桥水库原水接种后,人工设置营养盐质量浓度梯度,模拟富营养化程度不同的水体,以研究浮游动物的生长情况,及其控制藻类生长的作用.使用SPSS统计软件进行数据分析.结果显示:过高的营养盐浓度,可能会对轮虫的生长产生抑制作用,而甲壳类动物的总数量基本由营养盐质量浓度决定.在四个营养盐质量浓度梯度下,浮游动物与藻类之间均存在一定的显著或极显著相关关系,说明浮游动物均能够发挥一定的控藻作用.当营养盐ρ(TN)=3mg·L-1、ρ(TP)=0.02mg·L-1左右,浮游动物的控藻作用最明显.当营养盐质量浓度过高时,浮游动物的控藻作用受影响.     

加拿大一枝黄花化感抑藻效应的初步研究

利用植物化感作用,可抑制有害藻类的生长,改善富营养化水体水质。文章选择我国重要的陆生入侵植物加拿大一枝黄花（Solidago canadensis L.）,系统研究了其根部、茎部和叶部水浸液对5种常见藻类：铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquu）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、水华鱼腥藻（Anabaena flos-aguae）和羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）生长的化感效应。研究结果表明：（1）加拿大一枝黄花水浸液对铜绿微囊藻的生长有强烈的化感抑制效应,7 d抑制率为90%左右,根、茎、叶部水浸液的72 h-EC50由高到低依次为34.84、12.54和9.57 g.L^-1,叶部对铜绿微囊藻的抑制作用最强;（2）加拿大一枝黄花叶部水浸液除了对水华鱼腥藻的生长无显著影响外,对其余4种受试藻均有明显的抑制作用,即加拿大一枝黄花叶部的化感抑藻效应较具广谱性;（3）相同质量浓度、同一部位的加拿大一枝黄花水浸液对不同藻种的化感作用类型和作用强度有所不同,即化感抑藻效应存在选择性,且这种选择性与藻类的分类学特征无关;（4）对同一种藻,加拿大一枝黄花根、茎、叶等不同部位水浸液的化感效应也有所差异。     

鲢鱼、芦台鲌鱼对富营养化水体中藻类的控制作用

利用室内受控生态系统实验,研究鲢鱼和芦台鲌鱼对富营养化水体中藻类的控制作用.对各受控系统中藻类与浮游动物的统计数据及理化指标,进行了相关性分析和非参数检验的统计分析.实验结果显示,在一定密度下放养滤食性鲢鱼足可以起到控藻作用的.一定密度的芦台鲌鱼与水生植物联合养殖也会起到控藻作用.放养鱼类控藻都要在适当的密度下,密度过大或过小都会影响控藻效果.研究还发现,鱼类的放养会使水体中蓝藻在浮游植物中的比例增大.     

植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。植物化感作用抑藻作为一种新型的生物抑藻技术已备受关注。多种生活类型的水生植物对藻类均有化感抑制作用,现已从一些水生植物中分离得到具有抑藻活性的化感物质,并对其抑藻特性和机理开展了一定研究。文章对化感作用的概念、水生植物对藻类的化感抑制作用、水生植物中化感物质的分离鉴定及其抑藻特性以及化感作用抑藻机理等进行了较系统的论述。还对今后植物化感作用抑藻技术的研究方向进行了展望,提出应多学科结合,对化感物质对不同藻类的影响及其选择性抑制机理做更深入的研究。     

裂叶牵牛浸提液对几种种子萌发的化感作用

采用生物测定法研究了裂叶牵牛[Ipomoea hederacea(L.) Jacq]水浸提液对小麦(Triticum aestivun L.)、白菜(Brassica pekinenss Rupr.)、早熟禾(Poa angustifolia Linn.)、鸡冠花(Celosia cristata L.)种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明:(1)质量浓度为0.04 g·mL-1,0.08 g·mL-1,0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对小麦、白菜、早熟禾、鸡冠花均有抑制作用,抑制作用随着裂叶牵牛水浸提液质量浓度的增加而增强;(2)质量浓度为0.16 g·mL-1的裂叶牵牛水浸提液对四种种子萌发和幼苗生长具有很强的化感作用,SE值均达100%.     

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。     

海洋酸化对藻类生态学效应及作用机制的研究进展

目前全球海洋酸化(ocean acidification, OA)问题正在以前所未有的速度快速恶化,使海洋生物以及海洋生态环境面临着巨大的威胁。藻类作为海洋中最主要的初级生产者,贡献了约95%的初级生产力,是物质循环和能量流动的重要环节。海洋酸化能够改变藻类的初级生产力,从而影响海洋食物网中物质和能量从初级到次级生产者及更高营养级的传递,引发食物链效应,进而对整个海洋生态系统带来不可逆转的影响,因此评估海洋酸化对藻类的影响具有重要的生态学研究意义。本文总结了近年来海洋酸化对藻类的光合作用、碳固定、生长、钙化、繁殖等生理生化过程以及对代谢组分和显微结构的影响,归纳了海洋酸化对藻类的分子调控机制,同时围绕海洋酸化与环境因子以及海洋污染物对藻类的复合胁迫展开综述,并基于当前海洋酸化对藻类影响研究中存在的不足做出展望,以期为人们解决海洋酸化问题提供思路和方法。     

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。     

不同特性底质对沉水植物恢复生长的影响

通过室内模拟实验,研究了3种土壤基质（沙土、粘土和腐殖土）分别与河岸边土壤按5个质量分数（5%、10%、30%、50%和80%）掺混形成的不同成分底质分别对菹草（Potamogeton crispus）、轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）和微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）顶枝断枝恢复生长的影响。结果表明：（1）在3种基质与岸边土壤掺混的底质上,实验结束时菹草的平均最高植株分别出现在5%SA（沙土与岸边土掺混）底质、50%NA（粘土与岸边土掺混）底质和10%FA（腐殖土与岸边土掺混）底质,株高分别达到30、48和45 cm;轮叶黑藻的平均最高植株分别出现在10%SA底质、50%NA底质和30%FA底质,株高分别达到47、82和59 cm;微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上植株株高几乎没有增高;（2）生长于同种底质的植株,单位高度上菹草的生物量大于轮叶黑藻,微齿眼子菜的生物量几乎没有增加。因此,适宜菹草和轮叶黑藻恢复生长的基质顺序为粘土〉腐殖土〉沙土,微齿眼子菜在3种基质掺混的底质上几乎没有生长;植株对于特性底质适应性强弱的顺序依次为轮叶黑藻〉菹草〉微齿眼子菜。     

底质中氨氮对沉水植物生长的影响

沉水植物的生长不但与水体营养盐浓度具有十分密切的关系,也受底泥中营养物质的影响,尤其是底泥中氨氮的含量对于植物生长具有重要的作用,因此研究底质中氨氮对高等沉水植物生长的影响,能够为沉水植被的重建及选种提供科学参考。作者在人工配制的7种含不同浓度铵态氮的底质条件下,通过测定苦草VallisnerianatansL.和伊乐藻Elodeanuttallii两种沉水植物的植株鲜物质量的变化、干物质量、根系的活力、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以期明确这两种沉水植物与水体底质浓度之间的关系。试验结果表明,氨氮起始质量分数<50mg·kg-1和<500mg·kg-1时可以分别促进苦草和伊乐藻鲜物质量、干物质量和根系活力的增加,大于此范围则会抑制苦草VallisnerianatansL和伊乐藻Elodeanuttallii的生长。     

不同沉水植物对沉积物磷迁移转化的影响

选择了微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn .)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L .)和金鱼藻(Ceratophyllum demerswn L .)3种沉水植物,在温室模拟研究了不同沉水植物对湖泊沉积物磷迁移转化的影响.研究结果表明,随着培养时间的延续微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物NaOH-P有明显的吸收和转化作用,分别吸收和转化了36.9%和33.2%,而金鱼藻对沉积物NaOH-P的影响不显著;各处理随着植物的生长,由于根系的吸收作用,沉积物中Olsell-P发生了从非根际→根际→沉水植物的迁移过程,其中微齿眼子菜和穗花狐尾藻更为明显.因此,微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物磷释放的控制作用更为明显.     

不同温度对沉水植物保护酶活性的影响

富营养化导致了湖泊沉水植被消亡,是我国众多湖泊存在的普遍现象.在富营养化未能有效控制的前提下,采用人工措施重建沉水植被,已被水环境工作者普遍关注.然而,受水体温度、透明度、营养盐以及适宜的物种等限制,沉水植被的有效重建面临诸多困难.本研究着眼于温度对沉水植被重建的影响,设置了5、10、15、25、30、35℃6个温度处理,在人工气候箱培养条件下,对黑藻Hydrilla verticillata和马来眼子菜Potamogeton malaianus在5 h、10h、14h和7d处理后的蛋白质含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性进行了测试.同时考察了实验前后植物生物量积累的情况,比较了不同温度胁迫下,两种植物生物量的净积累与抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量的关系,试图为沉水植被的恢复提供理论依据和经验借鉴.结果表明,25℃是两种植物生物量净积累的最佳温度,此温度下,各种酶活性和可溶性蛋白未随处理时间的延长而显著变化.高于或低于25℃的处理,生物量净积累显著下降.并且,表现为短期胁迫5～14h内,各种酶活性和可溶性蛋白随处理时间的延长呈上升或下降的趋势,7 d长期胁迫后上述指标均低于25℃处理.结果表明,25℃外,其它处理均不同程度受到了温度的胁迫.短期胁迫,各处理的酶活性和可溶性蛋白表现了激烈的响应,以清除和维持植物体内活性氧的平衡和植物细胞较低的渗透势,保持植物正常的代谢活动.随着胁迫时间的延续,抗氧化酶系统受损,可溶性蛋白降低,植物正常的代谢紊乱,最终导致实验结束时,各处理植物生物量的积累存在较大差异.     

Modeling the refuge effect of submerged macrophytes in ecological dynamics of shallow lakes: A new model of fish functional response

Submerged macrophytes often provide refuge for zooplankton from fish predation in temperate and subtropical shallow lakes. However, since the relationship between submerged macrophyte abundance and its refuge effect has not been well established, the refuge effect is difficult to be simulated. In this paper, we constructed mathematical models to describe the refuge effect of submerged macrophytes on fish foraging activities and ecological dynamics of shallow lakes based on the previous studies. We clarified the underlying behavioral mechanisms of the observed functional responses through analyses of the fish foraging behavior, extracted the affected variables related to the refuge effect, formulized the relationship between the affected variables and submerged vegetation density, and determined parameter values with a compensative procedure. Calibration and validation results indicated that the new functional response model was successful to simulate the refuge effect on interfering with fish foraging behavior. Moreover, the model was cooperated into a minimal ecological model for shallow lakes. Modeling results showed that the model was able to simulate the refuge effect in ecological dynamics, and made the ecological model produce significantly different results from those with the existing functional response models.