扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响

风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度（0、50、100、200、400 r/min）来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 r/min组的ρ（Chla）、微囊藻数量、F_v/F_m（潜在最大光合效率）、ETR_max（潜在最大光合速率）、I_k（半饱和光强）和α（光能利用效率）增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组（P < 0.05）,而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组（P < 0.05）.方差分析表明,试验第7~11天,100 r/min组的ρ（Chla）、水华微囊藻数量、F_v/F_m、ETR_max和α显著高于对照组（P < 0.05）;第1~5天,400 r/min组的ρ（Chla）、ETR_max和I_k显著低于对照组（P < 0.05）.研究显示,适宜的扰动强度（100 r/min）促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度（400 r/min）则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.      

氮磷对铜绿微囊藻群体形态的影响

在自然条件下,铜绿微囊藻主要以群体形态存在,其群体形态通常由10~103数量级的单位细胞组成,然而在实验室条件下经过几代培养之后,铜绿微囊藻的群体形态逐渐变为单细胞和少量双细胞. 在实验室条件〔温度为(25±1)℃,光照强度为2 000 lx,光暗比为12 h∶12 h〕下,采用不同ρ(TN)、ρ(TP)的BG11培养基培养群体形态的太湖铜绿微囊藻(FACHB912),其中T1试验组ρ(TN)、ρ(TP)分别为1.00、0.05 mg/L,T2试验组为5.00、0.25 mg/L,T3试验组为25.00、1.25 mg/L,T4试验组为125.00、6.25 mg/L,T5试验组为247.06、7.11 mg/L. 结果表明:T1、T2和T3试验组铜绿微囊藻群体形态细胞所占比例及群体大小均有所增加,T4和T5试验组则表现为减少,并且T1、T2、T3试验组与T4、T5试验组间差异显著(P<0.05). T1、T2、T3试验组出现了>100个细胞的群体,其中T2试验组的铜绿微囊藻群体最大,最大群体约由960个藻细胞组成;而T4、T5试验组中的群体却趋于消失. 相对于单细胞,群体形态的铜绿微囊藻在低ρ(TN)、ρ(TP)条件下能吸收更多的营养盐,有利于细胞的生长;高ρ(TN)、ρ(TP)条件下提供了丰富的营养盐,但可能抑制或者不能刺激胞外多糖的合成和分泌,从而不利于铜绿微囊藻群体形态的维持.      

太湖隆线溞对微囊藻和栅藻竞争的影响

以Lotk-volterra 的双种竞争模型为基础,进行实验设计研究隆线溞对微囊藻和栅藻竞争的影响.结果显示,含有隆线溞的微囊藻和栅藻共培养组中微囊藻的增长率(r=0.446±0.049)大于微囊藻和栅藻共培养组中的增长率(r=0.394±0.062).经拟合计算得到微囊藻对栅藻的竞争抑制参数(α)为0.81±0.11,栅藻对微囊藻的竞争抑制参数(β)是0.23±0.08,α是β的3.5倍;含有隆线溞组中微囊藻对栅藻的竞争抑制参数(α')为1.04±0.24.栅藻对微囊藻的竞争抑制参数(β')为0.19±0.02,α'是β'的5.5倍,显然由于隆线溞的存在增强了微囊藻对栅藻的抑制能力.     

夏季盛行风对太湖北部藻类水华分布的影响

1996年7月1日至10月17日对太湖北部湖区进行了6次综合调查,重点分析了夏季盛行风向和风力与太湖北部藻类分布的关系。研究表明,持续稳定的风向(SSE至ESE),是表层藻类在下风区和迎风岸产生聚集的重要驱动力,湖流流向影响甚小。当主风向为SE时,表层藻类生物量和chla(叶绿素a)含量,成自东南向西北逐渐增加的倾向性分布。当平均风力在1.5～3.6m/s时,风力大小与藻类在下风区的堆积有关;风力约大于4.0m/s后,藻类水华的平面分布已不明显,垂直分布趋于均一。     

夏季盛行风对太湖北部藻类水化分布的影响

１９９６年７月１日至１０月１７日对太湖北部湖区进行了６次综合调查，重点分析了夏季盛行风向和风力与太湖北部藻类分布的关系，研究表明，持续 风向，是表层藻类在下风区和迎风岸产生聚集的重要驱动力，湖流流向影响甚小。当主风向为ＳＥ时，表层藻类生物量和ｃｈｌａ含量，成自东南向西北逐渐增加的倾向性分布。     

太湖微囊藻光合作用活性的周年动态变化

应用Phyto-PAM浮游植物荧光仪测定了太湖微囊藻光合作用活性的周年变化,并分析了微囊藻光合作用活性参数与环境因子之间的相互关系.结果显示:冬季期间,检测不到微囊藻的光合作用活性;春季期间,微囊藻的最大光量子产量(Fv/Fm)和有效光量子产量(ΔF/Fm')呈现出快速增加趋势;夏季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出先增加后下降趋势;秋季期间,微囊藻的光合作用活性呈现出下降趋势.梅梁湾和湖心微囊藻的最大光量子产量分别在0.34~0.55和0.28~0.50之间,平均值分别为0.42和0.39,有效光量子产量分别在0.15~0.38和0.10~0.38之间,平均值分别为0.26和0.23;非光化学荧光淬灭(NPQ)呈现出先增加后下降趋势,在8月达到最大值.光响应曲线(RLC)的3个特征参数从3月到6月呈上升趋势,之后呈现出较大波动性.相关分析结果表明,太湖微囊藻的Fv/Fm、ΔF/Fm'和NPQ之间有显著的正相关性,且均随着水温升高而增加.Fv/Fm和ΔF/Fm'与最大电子传递速率(r ETRmax)之间显著正相关,r ETRmax与TN呈显著正相关;饱和光照强度点(Ik)与TP显著正相关,与TN/TP和NO-3显著负相关.总之,太湖微囊藻的光合作用活性与水华形成及发展动态相适应,控制全球气候变暖和削减氮、磷浓度有利于抑制微囊藻光合作用活性.     

博斯腾湖夏季水下光场特征分析及影响因素探讨

2011年8月,在新疆博斯腾湖17个站点进行水样采集,同步对11个站点进行水下光场原位测定.结果发现,博斯腾湖夏季总颗粒物吸收系数光谱表现出明显的浮游植物吸收特征,而浮游植物光谱曲线有明显的硅藻吸收光谱特征.在光合有效辐射波段,有色可溶性有机物（CDOM）吸收系数与浮游植物吸收系数对总吸收的贡献相当,而非色素颗粒物对总吸收的贡献最低.水下光谱衰减系数的最小值出现在580nm左右的绿光波段,PAR漫射衰减系数平均值为0.53m-1,平均真光层深度约为9.69m,大于湖水平均深度.在博斯腾湖虽然纯水和CDOM在总吸收中占有很重要的部分,但主导漫射衰减的因子仍为颗粒物.通过本文研究,以期能为干旱地区湖泊环境保护和水质遥感监测提供数据和理论基础.     

太湖微囊藻毒素的时空分布特征

微囊藻毒素对水体危害严重,为了探究太湖中微囊藻毒素的变化规律及其主要环境影响因子,对太湖34个采样点进行了为期1 a(2011年11月—2012年10月)的监测与采样,分析了水体中ρ(MCs)(MCs为微囊藻毒素)〔包括ρ(TMC)(TMC为总藻毒素)、ρ(EMC)(EMC为胞外藻毒素)和ρ(IMC)(IMC为胞内藻毒素)〕,以及ρ(Chla)、蓝藻生物量、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P〔ρ(TN)/ρ(TP)〕、pH、温度、透明度、电导率、ρ(DO)等水环境因子的变化特征,讨论了ρ(MCs)与各水环境因子之间的相关性. 结果表明:ρ(MCs)在太湖中呈现一定的规律性,在7—8月蓝藻爆发期,ρ(MCs)低于0.10 μg/L,之后逐渐升高,9月达到最高值(0.28 μg/L). 受地理位置和沉积环境等影响,太湖西北区MCs污染最严重,ρ(MCs)最大值为0.30 μg/L. 相关性分析结果表明,ρ(MCs)与ρ(Chla)、ρ(TN)、ρ(TP)、N/P显著相关,其中,ρ(MCs)与ρ(Chla)呈极显著正相关(P<0.01);ρ(IMC)和ρ(TMC)均与蓝藻生物量呈显著正相关(P<0.05),而ρ(EMC)与蓝藻生物量相关性不显著;ρ(IMC)和ρ(TMC)均与ρ(TN)呈极显著负相关(P<0.01),而ρ(EMC)与ρ(TN)呈显著负相关(P<0.05);ρ(MCs)与ρ(TP)呈显著正相关,而与N/P呈显著负相关(P<0.05).      

不同铁浓度对单细胞和群体铜绿微囊藻生长的影响

分别在限铁和富铁的条件下,比较研究了Microcystis aeruginosa PCC7806(单细胞株)和M.aeruginosa XW01(群体株)2株铜绿微囊藻的生长、光合作用效率、铁载体分泌及其细胞对铁元素的积累.2株藻的ITS 序列相似性为95%,铁吸收调节蛋白基因fur的序列相似性为98%,二者具有很高的遗传相似性.研究表明,在限铁条件下单细胞株微囊藻生长受到抑制,在第 6 d藻体黄化死亡,但群体株在限铁条件下能维持一定的生长; 限铁条件下最大光能转化效率(F_v/F_m)群体株高于单细胞株,二者分别为0.182±0.014和0.160±0.017.群体株比单细胞株有更高的光合作用能力; 2株藻均可产生铁载体菌株,其铁载体类型为氧肟酸盐型.在限铁条件下,群体株比单细胞株产生更多的铁载体.通过测定藻体铁的含量,发现缺铁条件下藻体积累的铁含量不足富铁条件下的1/3,但不同铁浓度培养的2株藻之间铁含量差异不大.研究结果显示,群体株比单细胞株有更强的适应低铁环境的能力,其机制并非是由于二者对铁吸收和积累的差异导致,可能是由于单细胞株的其他生理代谢过程对细胞内低铁状态更为敏感.     

太湖悬浮物对水体生态环境的影响及其高光谱反演

利用太湖水质参数数据、水面以下实测光谱数据以及水-气界面辐射传输模型,计算得到了水体漫射衰减系数和水面以上遥感反射比,探讨了悬浮物对水体中营养盐以及水下光照等水体环境因子的影响,在此基础上,利用水面以上遥感反射率建立了悬浮物浓度的定量反演模型.研究结果表明:悬浮物浓度与水体下行漫射衰减系数具有很好的相关性,在可见光波段相关系数达到0.8以上,与真光层深度具有很好的负指数关系;水面以上遥感反射比与悬浮物浓度对数(In(Tss))具有很好的相关性,在500～600nm范围内呈负相关,在620-882nm范围呈正相关,最大负相关出现在522nm附近,最大正相关出现在692nm附近;选用Rra(522nm)、Rra(692nm)以及其比值作为变量建立悬浮物反演模型,得出的单波段线性对数模型能够较好地反演悬浮物浓度.     

淀山湖夏季微囊藻毒素分布状况及其影响因素

为了解淀山湖夏季微囊藻毒素的昼夜、区域、垂直分布状况及其影响因素,在淀山湖上选择11个采样点,每个采样点设4个采样深度,进行24h的4次采样．测定水样中总氮（TN）,总磷（TP）,微囊藻毒素（MC）浓度,同时记录采样时的水温（TEM）、pH值、可见度（VDWB）、风向、风速．结果表明,MC分布具有明显的昼夜、区域差异,早晨和下午最高,西南水域明显低于其他区域,体现了光照、空气流动对MC分布的影响,同时MC的分布与总磷、pH值、可见度呈正相关（P＜0.05）,多因素分析显示,除光照、空气流动外,影响湖水MC分布的最主要因素为湖水可见度和水中总磷的含量．表明光照、空气流动、水体总磷含量是影响夏季淀山湖水体MC分布的主要原因．     

太湖中微囊藻毒素的遗传毒性研究

应用Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验、小鼠精子畸形试验,对从太湖蓝藻水华中提取的微囊藻毒素进行测试.结果表明,太湖蓝藻水华中提取的微囊藻毒素对鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型TA98菌株直接作用呈现致突变性,而经S9代谢活化作用后未呈现致突变性;可明显增强小鼠骨髓嗜多染红细胞的微核率,并呈现一定的剂量反应关系;但未引起小鼠精子畸变率的改变.      

太湖水中微囊藻毒素的测定及其分布特征

为了调查太湖水体中微囊藻毒素的污染程度,运用固相萃取-高效液相色谱技术测定了微囊藻毒素(MC-RR,MC-LR)的含量水平。该方法线性范围0.2～5 mg/L,相关系数大于0.99,2种藻毒素的最低检测限分别为0.05μg/L(MC-RR)和0.048μg/L(MC-LR)。结果表明,夏季太湖水体中MCs总体含量高于冬季;微囊藻毒素MC-LR的含量大于MC-RR。总体上看来,太湖北部(梅梁湾)水域中藻毒素的污染比其它区域水体严重。     

TTPC对铜绿微囊藻生长及生理的影响

试验设定了6个TTPC浓度梯度处理组和1个对照组,研究十四烷基三丁基氯化鏻(TTPC)对铜绿微囊藻(FACHB469)生长及生理的影响。结果表明当TTPC浓度超过0.6 mg/L时能有效地抑杀铜绿微囊藻,当TTPC浓度为0.8 mg/L,藻细胞与药剂接触时间96 h,相对抑制率达84.68%,同时铜绿微囊藻的可溶性蛋白质量分数、叶绿素a含量及总糖质量分数与对照组相比均显著下降(p<0.05)。根据以上实验结果,我们结果推测TTPC杀藻机理可能是通过阻碍藻细胞生命活动所必需的蛋白合成,抑制叶绿素a的合成,导致藻细胞生命活动所需糖类等物质含量急剧降低,从而使藻细胞生命过程受到阻塞,最终破坏整个藻细胞。     

Fe(Ⅲ)对太湖铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响

采用批量培养的方法研究Fe(Ⅲ)及其不同化学形态与EDTA,柠檬酸和羟基等配体作用对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长和光合作用的影响.结果表明, 当Fe(Ⅲ)浓度(18 μmol/L)高于强有机配体EDTA浓度(2.69 μmol/L)时,Fe(Ⅲ)主要以胶体和沉淀形态存在,但Fe3+及Fe(Ⅲ)的羟基配合物等藻类易于利用的化学态能维持较高的浓度,铜绿微囊藻和四尾栅藻都生长良好;Fe(Ⅲ)浓度(≤1.0 μmol/L)低于强有机配体的浓度(2.69 μmol/L)时,有机配体可以与Fe(Ⅲ)形成稳定的鳌合物; 可利用态的Fe(Ⅲ)浓度较低,铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长、单位细胞叶绿素a质量、最大光合作用速率、呼吸速率、光限制部分P-I曲线斜率都下降,但铜绿微囊藻变化较快,表明Fe(Ⅲ)与强有机配体络合造成的限制有利于四尾栅藻占据优势.      

基于太湖微囊藻毒素的叶绿素a阈值研究

以探讨叶绿素a(Chl-a)阈值为主要目的于2013年6~10月间每月在太湖采样,通过固相萃取超高效液相色谱串联质谱法对水体中3种微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)进行检测.利用SPSS软件分析各种形态的微囊藻毒素(MCs)与总氮(TN)、总磷(TP)、Chl-a、高锰酸盐指数等富营养指标的相关性,分析了MC-LR、MCs与Chl-a的关系.结果表明,太湖MCs污染较严重,其浓度的空间分布特征为:梅梁湾>贡湖、西部沿岸区>湖心区>胥湖区、南部湖区,并以MC-LR浓度最高;相关性分析表明MC-LR、MC-RR、MC-YR及MCs均与高锰酸盐指数、TN、TP、Chl-a呈极显著正相关(P<0.01).结合饮用水中MC-LR和MCs的标准限值分析得出,太湖Chl-a的阈值是12.26 mg·m-3,与美国北卡罗莱纳州湖泊的Chl-a标准值比较属于安全阈值,具有一定的科学性.     

太湖梅梁湾水体中胶体对铜绿微囊藻生长的促进效应

为探讨太湖水体中胶体对铜绿微囊藻生长的影响,在太湖藻型湖区梅梁湾采集水样,采用常规过滤与切向流超滤(CFF)相结合的方法,得到胶体浓缩液(1nm~1μm).分别将胶体浓缩液、灭菌的胶体浓缩液与纯水配制成体积百分比为5%、10%、25%的培养液,接种处于指数生长期的铜绿微囊藻.结果表明,添加天然胶体浓缩液或灭菌胶体浓缩液可以促进铜绿微囊藻的生长,灭菌胶体对铜绿微囊藻生长的促进作用更显著.胶体促进铜绿微囊藻生长的主要原因是胶体态有机磷促进了铜绿微囊藻对溶解性无机磷的摄取,胶体所吸附的营养盐的补充是另一个有利因素.此外,胶体作为微量元素载体也是胶体促进铜绿微囊藻生长的原因之一.     

双酚A对铜绿微囊藻生长及生理的影响

为了从生物量、光合系统、膜系统和抗氧化系统等方面研究培养基中不同浓度双酚A(BPA)对铜绿微囊藻生长及生理的影响,本试验通过设置0.5mg/L、2mg/L、8mg/L、16mg/L和24mg/L 5个BPA浓度梯度和1个对照组,检测了藻细胞生物量、叶绿素a含量、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、可溶性蛋白浓度、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及试验过程中BPA浓度的变化。结果表明:BPA胁迫下,铜绿微囊藻的生长总体呈现"低促高抑"的规律,即低浓度组(0.5mg/L)BPA促进了藻细胞生物量的增长和蛋白质的合成,但对叶绿素a的合成没有显著促进作用,而高浓度组(2mg/L、8mg/L、16mg/L、24mg/L)对藻细胞的抑制与BPA浓度呈正相关;BPA胁迫使得藻细胞叶绿素a含量下降,光合作用潜能降低,膜系统发生脂质过氧化,细胞受到氧化损伤,SOD活力升高,藻细胞生长及生理受到一系列的影响;此外,藻细胞对BPA还具有一定的生物降解作用。     

太湖微囊藻毒素年变化及其与浮游生物的关系

应用酶联免疫吸附法,对太湖 6 个样点进行了为期 1 年的微囊藻毒素(MC)的监测,探讨了微囊藻毒素随时间变化的趋势及其与浮游生物的关系.结果表明,微囊藻毒素在湖体中的全年变化趋势和藻类生长繁殖的全年变化趋势有共同之处,均表现为夏、秋季高.但微囊藻毒素含量的峰值比藻类生物量的峰值略有滞后,并且在夏、秋季藻毒素含量总体水平较高的时期内,有明显的起伏;微囊藻毒素含量与蓝藻生物量呈高度相关,如果该样点藻类优势种为蓝藻,则微囊藻毒素含量与藻类总生物量亦相关;和浮游植物存在捕食关系的浮游动物(轮虫和原生动物)与藻毒素含量也存在相关性.     

微囊藻毒素对水稻种子萌发的影响

为了解灌溉水中藻毒素(MCs)潜在风险,该实验研究了不同浓度(1、100、1 000、3 000μg/L)MCs对水稻种子萌发、糖代谢、呼吸速率和抗氧化系统的影响。结果表明,MCs处理7 d后,水稻种子各指标变化与MCs处理浓度有关,呈"低促高抑"现象。1μg/L MCs处理下,种子芽长增加,呼吸速率、过氧化物酶活性、抗坏血酸含量上升,丙二醛、过氧化氢、过氧化氢酶活性无明显变化;当MCs处理浓度为100μg/L时,种子发芽率和活力指数下降,其余指标变化与1μg/L MCs处理组近似;当MCs浓度≥1 000μg/L时,种子萌发生长指标均降低,α、β-淀粉酶活性下降,呼吸速率降低,抗氧化酶系统明显受抑,活性氧积累,膜脂过氧化,种子萌发受抑。