压力下伪空胞破裂对3种水华蓝藻生长及光合作用的影响

采用批量培养方式,研究了伪空胞的破裂对3种典型水华蓝藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、螺旋鱼腥藻(Anabaena spiroides)和孟氏浮游蓝丝藻(Plankothrix mougeotii)生长的影响,同时分析了伪空胞破裂对3种藻光合作用及细胞形态的影响.结果表明,伪空胞破裂对3种藻的生长影响不同,铜绿微囊藻和孟氏浮游蓝丝藻的细胞生长不受伪空胞破裂的影响,而螺旋鱼腥藻生长初期出现了5 d的延滞期;伪空胞破裂对3种藻光合作用影响较小,其中铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻的光合作用没有受到影响,而孟氏浮游蓝丝藻在饱和光强时最大光合作用速率降低了12.6%.铜绿微囊藻、孟氏浮游蓝丝藻及螺旋鱼腥藻细胞在伪空胞破裂后恢复较快,在3～5 d内又重新生成了大部分的伪空胞.      

扰动方式对太湖藻类胞外多糖浓度的影响

频繁的风浪扰动是影响大型浅水湖泊生态系统最重要环境因素之一.为了解风浪扰动对富营养化大型浅水湖泊——太湖蓝藻EPS（extracellular polysaccharide,胞外多糖）的影响,试验设置了对照组（不扰动）、间歇扰动组和持续扰动组3种处理组,研究扰动方式及理化因子对蓝藻EPS的影响.结果表明:①第1~7天,3种处理组之间的ρ（EPS）、ρ（sEPS）（soluble extracellular polysaccharide,溶解性胞外多糖）和ρ（bEPS）（bound extracellular polysaccharide,固着性胞外多糖）差异均不显著（P>0.05）;第10~19天,对照组的ρ（EPS）、ρ（sEPS）和ρ（bEPS）均显著低于间歇扰动组和持续扰动组（P < 0.05）;第19天,持续扰动组的ρ（sEPS）和ρ（bEPS）均显著高于间歇扰动组（P < 0.05）.②3种处理组的ρ（EPS）及单位藻细胞EPS含量与ρ（TDN）（TDN为溶解性总氮）及ρ（TDP）（TDP为溶解性总磷）均呈显著负相关;3种处理组的ρ（EPS）与ρ（SS）（SS为悬浮颗粒物）均呈显著正相关;此外,两个扰动组的ρ（EPS）均与藻细胞密度呈显著负相关.研究显示,扰动在一定程度上促进了蓝藻EPS的分泌.      

鄱阳湖阻隔湖泊浮游植物群落结构演化特征：以军山湖为例

人类改造自然的行为——建闸筑堤对湖泊生态系统有着重要影响,由于缺乏生态监测对比数据,对阻隔湖泊的浮游植物群落结构变化及其响应特征缺乏足够认识.为探明阻隔湖泊浮游植物群落结构演变趋势,选取了鄱阳湖典型阻隔湖泊——军山湖,于2007~2008年和2012~2013年对其浮游植物进行丰枯水期调查,重点分析群落结构特征.结果表明,2012~2013年共检出浮游植物6门53属,主要由绿藻(种属数占47.2%)、硅藻(22.2%)、蓝藻(14.8%)、裸藻(9.3%)等组成.丰水期优势种属为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)(生物量百分比20.5%)、鱼腥藻(Anabeana spp.)(18.5%)和微囊藻(Microcystis spp.)(12.9%);枯水期优势种属为卵形隐藻(Cryptomonas ovata)(生物量百分比38.4%)、颗粒直链硅藻(Aulacoseira granulata)(15.2%)和微囊藻(10.5%).浮游植物细胞数量主要由蓝藻(85.4%~87.0%)构成;丰水期生物量主要由蓝藻(45.0%)、甲藻(21.1%)、硅藻(15.6%)和绿藻(11.5%)组成;枯水期生物量则由隐藻(38.2%)、硅藻(31.3%)和蓝藻(21.1%)组成.与2007~2008年军山湖浮游植物群落结构相比,主要变化趋势有:①丰水期,浮游植物优势种从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的蓝藻-甲藻,蓝藻绝对优势型;枯水期,从2007~2008年的甲藻-硅藻,甲藻绝对优势型转变为2012~2013年的隐藻-硅藻-蓝藻,隐藻绝对优势型.②浮游植物细胞数量由2007~2008年的2.66×106cell·L-1上升至2012~2013年的6.77×107cell·L-1,生物量由2007~2008年的0.72 mg·L-1增加至2012~2013年的12.30 mg·L-1.总之,军山湖浮游植物群落结构中贫营养型的甲藻比例减少,金藻消失,富营养型的蓝藻和隐藻增加.因此,通过建闸筑堤对湖泊进行人为阻隔后,湖区水体交换时间的延长,水流流速的变缓等水文条件的改变均促进了浮游植物富营养指示种在军山湖湖区内的生长聚集.     

连续水流和间歇水流对微囊藻生长的影响

为了解不同的水体流动方式对铜绿微囊藻生长的影响。实验在控制温度和光照条件下,室内采用野外原水培养基模拟连续水流和间歇水流微囊藻的生长。实验结果表明,间歇水流下微囊藻在各流速下的生长差异较小,连续扰动下微囊藻在各流速下的生长差异较大,在流速为35 cm/s时达到最大值;间歇性扰动条件下微囊藻密度较连续性水流条件下高。这可能是在间歇扰动下水流主要影响藻细胞对营养盐的吸收,连续扰动的低流速下主要是通过对营养盐的吸收对微囊藻产生影响,在高流速下是水流对藻细胞的机械破坏为主;同时培养基中藻细胞形成群体产生微环境有利于微囊藻的生长。水体流动的方式不同,水流对微囊藻细胞生长的作用将发生改变,这为扰动控制蓝藻生长提供科学依据。     

底泥对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长影响的研究

采用批量培养的方法研究洋河水库底泥浸出液对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长的影响.结果表明,厌氧条件底泥浸出液对鱼腥藻生长速率有促进作用,添加2%、20%、50%的厌氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中分别高出36.6%、47.2%、36.0%;而添加厌氧底泥浸出液对微囊藻生长有抑制作用,微囊藻最大生物量随底泥浸出液的添加量增加而减小.与添加厌氧底泥浸出液相比,添加好氧条件的底泥浸出液对鱼腥藻生长速率也有一定的促进作用,添加20%的好氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中高出37.2%;而添加好氧底泥浸出液对微囊藻生长影响不明显.在添加厌氧底泥浸出液的培养基中增加铁,则微囊藻的最大生物量显著增加,表明底泥浸出液对微囊藻生长的影响可能是较高浓度的有机质与铁的结合影响了微囊藻对铁的利用.     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

在5月、9月、11月对鄱阳湖浮游植物开展野外调查,分析鄱阳湖浮游植物的时空分布特征及原因.结果表明:在群落结构上,鄱阳湖浮游植物样品中共发现8门107属,其中绿藻门54属,占浮游植物总数的50%.3次调查平均生物量最高的为硅藻门(蓝藻门藻细胞密度最高),生物量为0.29 mg·L-1,占浮游植物总生物量的28%,是鄱阳湖的优势藻门;其次分别为隐藻门、甲藻门和绿藻门,分别占26%、21%和17%.空间分布上,南部湖区浮游植物生物量最高,中部区次之,北部湖口水道区最低;时间分布上,5月份浮游植物生物量最高,11月份最低.温度、悬浮物和透明度是影响藻类时空分布的主要影响因素.鄱阳湖总体水动力较好,水华暴发总体风险小,但中部和南部水动力弱的湖区,藻量高,仍有水华风险.     

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.      

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.     

浮游植物群落结构季节变化研究——以太湖梅梁湾和东太湖为例

为了解太湖浮游植物群落结构的特征,2017年7月至2018年6月对太湖梅梁湾（藻型湖区）和东太湖（草型湖区）浮游植物群落结构和理化因子进行了调查。结果发现：梅梁湾氮磷浓度显著高于东太湖,梅梁湾浮游植物年平均数量是东太湖4.94倍,梅梁湾浮游植物年平均生物量是东太湖的2.16倍;梅梁湾微囊藻数量占比为68.52%～99.52%,东太湖微囊藻数量占比为57.70%～94.01%。结果表明,太湖草型湖区（如东太湖）正逐渐向藻型湖区（如梅梁湾）发展,研究结果将为太湖管理提供科学依据。     

不同风等级扰动对贫富营养下铜绿微囊藻生长的影响

为了探讨不同营养水平条件下动力扰动对微囊藻生长产生的影响,在实验室中模拟了不同风浪强度,分别测定了铜绿微囊藻生长的速率.结果显示.贫营养下,对藻体有规律地施以一定的扰动有助于藻类的生长,扰动使得藻比增长率从0.1 d-1最大增加至0.3 d-1;约4.0 m/s风力最有利于铜绿微囊藻的生长,弱扰动对藻类生长促进作用不明显,强扰动对藻类生长限制作用更显著.富营养下,各风力等级下的扰动对铜绿微囊藻比增长率和最大现存量的影响均不明显,藻比增长率基本间于0.27～0.29 d-1.结果表明,水体中营养水平相差悬殊时,扰动所引起的营养物质重新分配相对于其他因子对藻生长具有更重要的影响.太湖目前的富营养化状况下,动力扰动对藻类生长的直接影响不大.     

Quantification of microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations during the 2009 and 2010 blooms in Lake Taihu using quantitative real-time PCR

Lake Taihu, a large, shallow hypertrophic freshwater lake in eastern China, has experienced lake-wide toxic cyanobacterial blooms annually during summer season in the past decades. Spatial changes in the abundance of hepatotoxin microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations were investigated in the lake in August of 2009 and 2010. To monitor the densities of the total Microcystis population and the potential microcystin-producing subpopulation, we used a quantitative real-time PCR assay targeting the phycocyanin intergenic spacer (PC-IGS) and the microcystin synthetase gene (mcyD), respectively. On the basis of quantification by real-time PCR analysis, the abundance of potential toxic Microcystis genotypes and the ratio of the mcyD subpopulation to the total Microcystis varied significantly, from 4.08× 10⁴ to 5.22× 10⁷ copies/mL, from 5.7% to 65.8%, respectively. Correlation analysis showed a strong positive relationship between chlorophyll-a, toxic Microcystis and total Microcystis; the abundance of toxic Microcystis correlated positively with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations, but negatively with TN:TP ratio and nitrate concentrations. Meanwhile the proportion of potential toxic genotypes within Microcystis population showed positive correlation with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations. Our data suggest that increased phosphorus loading may be a significant factor promoting the occurrence of toxic Microcystis bloom in Lake Taihu.     

太湖浮游植物生物量的周期性变化

于2002年定点观测了太湖梅梁湾水体5个层位上的悬浮质和叶绿素含量,同时比较了太湖近6年的叶绿素和悬浮质检测结果.将叶绿素及其与悬浮质的比值的平均数作为对生物量的衡量指标.结果表明,浮游植物生物量呈现相同的多峰型变化,2个峰之间平均间隔约为50d.在太湖水华优势种微囊藻(Microcystis spp.)室内分解试验的基础上,检测到的生物量波动周期与微囊藻细胞分解和生长过程所需的时间之和(43～50d)是一致的.讨论了生物量波动周期与多种环境因子的相关性.     

模拟大气 CO2水平升高对春季太湖浮游植物生理特性的影响

基于2012年春季在太湖梅梁湾进行为期27 d的不同CO2水平(大气CO2体积分数([CO2,g])梯度为270×10-6、380×10-6、750×10-6)的野外培养实验,揭示了大气CO2水平升高对太湖浮游植物的碳源选择、生长速率、光合作用、净初级生产力和细胞化学元素组成等生理过程的影响,结果表明,大气CO2浓度的升高首先会显著改变太湖水体的pH值和碳化学环境,减弱浮游植物碳浓缩机制(CCM)的必要性.大气CO2浓度加倍后,浮游植物的最大生长速率(Umax)、净初级生产力(NPP)、单位叶绿素a(Chl-a)含量的NPP会分别增加63.1%、69.6%、33.8%.大气CO2浓度的升高会促进太湖绿藻和硅藻的最大光合作用效率并且其对硅藻的促进作用比绿藻更显著,但并没有改变春季蓝藻光合作用活性极低的现状.大气CO2浓度的升高在提高浮游植物细胞中C、N含量的同时,却减少了P的吸收.本研究结果将为预测和揭示太湖浮游植物对未来气候变化的响应提供理论基础.     

太湖武进港区域浮游植物群落特征及其主要水质污染影响因子分析

2009年7月丰水期和2010年1月平水期对太湖武进港区域13个点的浮游植物进行调查,丰水期共鉴定出浮游植物6门24科46属,以绿藻和蓝藻居多,平均密度为14.8×10^6cell/L;平水期共鉴定出浮游植物5门18科29属,以硅藻为优势门类,平均密度为3 113 cell/L.浮游植物群落结构季节差异显著,丰水期密度...     

Seasonal variation of Microcystis in Lake Taihu and its relationships with environmental factors

In order to monitor the changes of Microcystis along with temporal and spatial variations, seasonal variation of Microcystis in Lake Taihu was investigated by 16S-23S rRNA internal transcribed spacer denaturing gradient gel electrophoresis (16S-23S rRNA-ITS DGGE) and microscopic evaluation. Samples were collected quarterly at four sites (River Mouth, Meiliang Bay, Cross Area, and Lake Center) from August 2006 to April 2007. Results showed that Microcystis dominated total phytoplankton abundance at the four sites in all seasons except winter. The average annual abundance of Microcystis was relatively high at River Mouth and Meiliang Bay, reaching 81.22×106 and 61.32×106 cells/L, respectively. For temporal variations, Shannon-Wiener diversity index (H') according to DGGE profile revealed the richness of Microcystis in summer (H'=1.375±0.034) and winter (H'=1.650±0.032) was lower than that in spring (H'=2.078±0.031) and autumn (H'=2.365±0.032) (P<0.05). While for spatial variations, the richness of Microcystis at River Mouth (H'=2.015±0.074) was higher than at other sites during four seasons (P<0.01). Very few differences of Microcystis diversity in the same season were observed among the other three sites (P>0.05). Canonical correspondence analysis (CCA) was performed to elucidate the relationships between Microcystis operational taxonomic units (OTUs) composition and the environmental factors. Results of CCA revealed that temperature was strongly positively correlated with the first axis (r=0.963), while TSS was negative correlated with the second axis (r=-0.716). Phylogenetic tree based on the sequencing results of target bands on DGGE gel indicated that samples collected in summer and winter constituted two separated clusters.     

太湖蓝藻水华期间水体和底泥中产毒微囊藻与非产毒微囊藻种群丰度研究

运用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,QPCR)技术研究了太湖蓝藻水华期间不同湖区水体和底泥中产毒微囊藻与总微囊藻种群丰度.结果表明,湖区间产毒微囊藻种群和总微囊藻种群丰度明显不同:在水体中,竺山湾(N5)和梅梁湾(N2)产毒微囊藻和总微囊藻种群丰度高于贡湖湾(N4)和湖心(S4...     

Phytoplankton community from Lake Taihu, China, has dissimilar responses to inorganic and organic nutrients

To evaluate the response of phytoplankton from Lake Taihu to di erent types of nutrients, the phytoplankton responses were measured after adding inorganic nitrogen (N) and phosphorus (P) or decomposed algal scum (Microcystis spp.) into the lake water. Both types of nutrients promoted an increase in phytoplankton biomass as determined by chlorophyll a and algal wet weight. The addition of decomposed algal scum resulted in a significantly greater phytoplankton response than the addition of inorganic N and P alone. The dissolved inorganic N and P in the inorganic nutrient treatment were found not limit phytoplankton growth. The higher algal biomass obtained in the treatment with decomposed algal scum indicated the importance of other organic nutrients besides N and P such as trace elements, as well as the importance of the form of N since the levels of ammonia nitrogen (NH4 +-N) from the decomposed algal treatment were actually higher than that of the inorganic N and P addition. Microcystis spp. (Cyanobacteria), Scenedesmus spp. (Chlorophyta) and Synechocystis spp. (Cyanobacteria) were the dominant taxa in the control, inorganic N and P treatment, and the decomposed algal scum treatment, respectively. Microcystis never bloomed in response to both types of nutrient additions indicating that the bloom propagation is not solely related to nutrient additions, but may be related to the absence of selective grazing from zooplankton.     

太湖水体Chl-a预测模型ARIMA的构建及应用优化

叶绿素a（Chl-a）是湖泊浮游植物生物量的重要指标,其含量能反映水中浮游植物的丰度和变化规律.以1999年12月~2019年8月太湖水体Chl-a和环境因子的逐月监测数据为基础,运用主成分分析方法探讨了Chl-a与环境因子的关系,据此建立了Chl-a与主要环境因素之间的多元线性逐步回归模型及自回归综合移动平均模型（ARIMA）.结果表明：①太湖Chl-a浓度存在着明显的季节变化,且总体处于上升趋势.总磷（TP）、高锰酸盐指数、月均气温（MAT）和月度降雨量（MR）与Chl-a浓度存在较好的变化同步性,总氮（TN）和氨氮（NH₄⁺-N）则表现出明显的滞后性.②主成分分析结果表明,太湖水体藻类暴发条件不仅仅是基于N和P等限制性因素,而是发展为TN、NH₄⁺-N、TP和高锰酸盐指数、MR和MAT等多元因素的综合影响.③两种模型经验证比较,基于1999~2019年逐月资料建立的Chl-a浓度的ARIMA模型模拟效果和预测精度明显优于所建立的多元线性逐步回归模型,特别是在考虑主要环境因素作为自变量及优化自变量取值情况下其预测效果得到进一步提升.建立的ARIMA（0,1,1）（0,1,1）模型将有助于太湖藻类暴发的预报和预警,并为及时有效地安排水资源调度及调控等水环境管理措施提供依据.