普生轮藻浸提液对两种淡水藻类的化感抑制作用及其数学模型

利用大型水生植物的化感作用抑制水华藻类是水域生态学研究的热点课题之一。探讨了不同浓度普生轮藻浸提液对产毒铜绿微囊藻和斜生栅藻(单纯以及混合藻类)的抑制作用,并根据实验过程中得到的数据和数据特征,在传统的Logistic模型和Lotka-Volterra模型基础上,通过微元法建立了普生轮藻浸提液对单纯产毒铜绿微囊藻、单纯斜生栅藻抑制的数学模型以及两藻混合时抑制的数学模型。结果表明,(1)普生轮藻浸提液无论对单独的毒性铜绿微囊藻或斜生栅藻还是共生状态的毒性铜绿微囊藻和斜生栅藻均有很强抑制作用,且对毒性铜绿微囊藻的抑制作用要显著高于对斜生栅藻;(2)所建立的抑藻模型可有效表征和预测在一定范围内的产毒铜绿微囊藻、斜生栅藻及其混合藻在普生轮藻浸提液胁迫下藻密度随时间变化的规律;通过这些模型可方便地计算出实验期间任何时间节点上普生轮藻浸提液的半抑制浓度(EC50)、最小有效浓度(MIC)等指标的预测值、混合藻在小生境中相对稳定时的预测值等等。该研究可为实际抑藻的方案制定和实施提供有价值的数据支撑和参考,具有一定的理论与应用意义。     

黑藻(Hydrilla verticillata)养殖水对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginoSa)的抑制效应及其机制

黑藻（Hydrilla verticillata）养殖水对铜绿微囊藻（Microcystic aeruginosa）的生长有明显抑制作用。同时,它显著降低铜绿微囊藻的光合速率;而使呼吸速率与超氧物歧化酶（SOD）活性先升高,后迅速下降;使细胞膜透性显著增大。电镜照片显示,黑藻养殖水对铜绿微囊藻的超微结构产生进行性的损伤,对质膜、类囊体片层及拟核区的破坏尤为显著。黑藻养殖水的乙醚提取物有显著抑制微囊藻生长的作用,且呈现明显的量效关系,证实黑藻对铜绿微囊藻的克生作用是通过向水中分泌克藻物质实现的。经GC—MS分析和初步鉴定,黑藻养殖水的乙醚提取物中含有邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁酯2-甲基丙酯等物质。     

不同类型水生植物群落对蓝绿藻类的抑制作用

选择2种常见水生植物荇菜(Nymphoides peltatum)和黑藻(Hydrilla verticillata),构建了荇菜群落(浮叶植物群落)、黑藻群落(沉水植物群落)和荇菜-黑藻群落(复合群落)等3种不同类型水生植物群落,在模拟富营养化水体环境条件下与自然水体中藻类共培养,研究了不同类型水生植物群落对藻类的抑制作用.结果表明:1)3种群落对水体中藻类的抑制作用顺序为荇菜群落>复合群落>黑藻群落,实验结束时水体叶绿素a分别减少了63.1%、44.7%、3.3%.2)荇菜群落中蓝藻受到了较强抑制作用,其总藻细胞密度比初始减少了99.5%;而绿藻总藻细胞密度则比初始增加了31.6%;黑藻群落中蓝藻仍保持较高生物量,绿藻藻细胞密度一直处于较低水平;复合群落对蓝绿藻均有很好的抑制效果,蓝藻藻细胞密度比初始下降了95.9%,绿藻藻细胞密度始终保持在较低水平.3)3种群落中藻类组成变化不同:荇菜群落中初始以微囊藻、色球藻等蓝藻门植物为优势种,逐渐转变为以小球藻、栅藻、四角藻等绿藻门植物为优势种;黑藻群落中藻类一直以微囊藻为优势种,伴生有少量的小球藻属、栅藻属、隐藻属藻种;复合群落水体中藻类组成与荇菜群落中藻类变化相似,实验期间微囊藻数量逐渐减少,而栅藻数量逐渐升高.4)不同群落中植物生物量增加明显,荇菜和黑藻的鲜重在单种群落和复合群落中均具有较高的增长率,分别为129.8%、63.6%和108.8%、66.5%;植物生长对光照、温度、pH等环境因子具有明显的调节作用,荇菜群落中水下20 cm处光衰减率与水体叶绿素a显著相关,说明荇菜的遮光作用是其产生显著抑藻作用的重要原因.     

棕鞭藻及其培养滤液对铜绿微囊藻生长及生理特性的影响

为探究藻类之间的可能存在的信息传递, 研究了棕鞭藻(Ochromonas sp.)及其培养滤液对铜绿微囊藻的生长及生理特性的影响。结果发现, 3种不同接种比例(1﹕4、1﹕1和4﹕1)的棕鞭藻与微囊藻共培养下, 微囊藻细胞密度到第4天均下降到最低值, 而棕囊藻细胞密度则显著增加。同时, 棕鞭藻培养滤液能够抑制微囊藻的生长、导致丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性。此外, 棕鞭藻培养滤液也能促进微囊藻胞外多糖(EPS)含量显著增加。这表明棕鞭藻不仅能吞噬微囊藻, 而且可能释放某些化感物质抑制微囊藻生长及生理参数。这暗示了棕鞭藻可作为潜在的藻类水华控制生物, 抑制早期藻类大量增殖。     

岩兰草油对淡水藻类的抑制作用

利用植物分泌的化感物质进行藻类控制已成为国内外生态环境领域研究的热点之一。首次探讨了岩兰草油的抑藻效应,建立了岩兰草油对铜绿微囊藻和斜生栅藻两种藻共培养时抑制作用的数学模型,采用GC-MS分析方法对岩兰草油中主要成分进行了鉴定。结果表明:岩兰草油对铜绿微囊藻和斜生栅藻在单独和共培养状态下均有良好的抑制作用,对单独培养的铜绿微囊藻和斜生栅藻抑制作用的EC50分别为0.20和0.30 m L/L,说明岩兰草油对蓝藻(铜绿微囊藻)的抑制效果明显好于对绿藻(斜生栅藻)。岩兰草油的主要成分为具有良好抑藻作用的倍半萜类物质,而所建立的岩兰草油对两藻共培养状态下抑制作用的数学模型可以求出在任何时间节点上铜绿微囊藻和斜生栅藻的种群密度以及要达到抑藻最佳状态的岩兰草油浓度。该研究对水华藻类的控制有较重要的理论与应用价值。     

香蒲水浸提液对铜绿微囊藻的化感作用

通过液液萃取、薄层层析分离出香蒲叶浸提液中化感活性最高的组分,利用气质联用(GC-MS)技术对其化感物质进行分离与结构鉴定来探究香蒲(Typha orientalis)不同组织部位浸提液对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感作用及其作用机理。结果表明:香蒲不同部位对铜绿微囊藻的抑制作用强弱不同,抑制活性为叶浸提液根浸提液蒲黄浸提液,其中叶浸提液最高抑制率72.35%;香蒲叶浸提液对铜绿微囊藻的化感作用表现出低浓度(≤5 g·L-1)促进、高浓度(≥10 g·L-1)抑制现象(低促高抑效应),铜绿微囊藻细胞内叶绿素a含量下降,细胞膜透性增大,SOD活性和MDA含量均呈现先增加后下降的趋势;GC-MS结构表征结果表现为香蒲叶中主要化感物质为酚酸、脂肪酸、酯、酮和酰胺类等物质。该结果为香蒲应用于爆发水华的水生态系统治理提供了一定的理论指导意义。     

藻类批量培养中的比增长率最大值

批量培养谷皮菱形藻、莱茵衣藻、粉核小球藻、斜生栅藻、羊角月牙藻和铜绿微囊藻等六种藻类,在对数生长期,逐日计数而确定比增长率最大值（μｍａｒ）,发现（μｍａｒ）值出现的时间在各种藻类中不同。同时讨论了每种藻类的（μｍａｒ）与营养物质、光强、温度和起始浓度之间的关系。铜绿微囊藻的（μｍａｒ）在一定的总磷（ＴＰ）浓度范围内随ＴＰ浓度呈上升趋势。根据获得增大率最大值的条件,对它们在浮游植物群落中的生态位作     

沉水植物浸提液组分对三种常见附植藻类生长的影响

采用长江中下游湖泊典型沉水植物乡土种轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和外来种伊乐藻(Elodea nuttallii)、水盾草(Cabomba caroliniana)叶片浸提液的组分:N-苯基-2-萘胺(4种沉水植物均有)、苯丙酮(伊乐藻特有)和苯并呋喃(水盾草特有),研究不同物质种类及浓度对3种附植藻类:普通小球藻(Chlorella vulgaris)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)和四尾栅藻(S.quadricanda)的相对生长率、藻细胞浓度、叶绿素含量等生长指标的影响。结果表明:3种物质均显著降低斜生栅藻和普通小球藻的细胞浓度以及叶绿素含量,对四尾栅藻生长的抑制较弱。3种附植藻类生长指标对不同物质浓度及处理时间的响应存在显著差异,呈现低浓度促进、高浓度抑制现象,随时间推移藻类显示出明显的生长趋势。物质作用效果:苯丙酮苯并呋喃N-苯基-2-萘胺,表明外来种沉水植物叶片浸提液中特有物质具有较强的抑藻效应。     

巢湖蓝藻水华形成原因探索及"优势种光合假说"

为探索蓝藻水华的形成原因,从2007以来对巢湖西区浮游藻类种类、优势种季节变化、初级生产力、水质参数及优势种的光合生理生态学特性作了观测。关于蓝藻水华形成过程中迅猛发展的原因,近80a已提出了10种假说,但对解释巢湖形成的蓝藻水华,尚显不足。本文基于我们对蓝藻水华的了解,提出了如下“优势种光合假说”：（1）蓝藻水华包含各种藻类,蓝藻水华发生不仅与藻细胞浓度有关,还与水体初级生产力直接有关。巢湖中这两者在夏季最大,在冬季最小。但无定量关系。（2）水华藻类中生长最快、细胞密度最大的是优势种,含有多个优势种时可能随季节更替。巢湖几乎整年发生蓝藻水华,已检测出4种优势种都是蓝藻,从早春起先是水华鱼腥藻,以后有绿色微囊藻、惠氏微囊藻和铜绿微囊藻。（3）各种环境因子都影响优势种生长,其中少数主导因子影响较大。在巢湖富营养条件下,光强、温度和pH值是主导因子。（4）主导因子对优势种光合活性的影响,可决定其能否处于优势。巢湖的温度和pH值变化可能促进了惠氏微囊藻取代绿色微囊藻,铜绿微囊藻取代惠氏微囊藻,而光强变化可能调节冬季时水华鱼腥藻取代了绿色微囊藻,春季时正好是相反的取代。     

不同藻类对大型溞存活和生殖的影响

通过生命表技术观察了大型溞（Daphnia magna）在实验室恒定温度（25 ℃）下分别以梅尼小环藻、铜绿微囊藻905、铜绿微囊藻469和斜生栅藻为饵料时的存活率和生殖量变化,并据此探讨了不同藻类对大型溞生活史特征的影响。结果表明：大型溞食用梅尼小环藻和铜绿微囊藻469后生长良好,大型溞在斜生栅藻中也能较好生长,而铜绿微囊藻905对大型溞的生长和繁殖均有不良影响;大型溞对不同藻类的净生殖率(R₀)、世代历期(T)和内禀增长率(r_m)及存活率有不同的影响,梅尼小环藻分别为44.35、11.86、0.32、5%;铜绿微囊藻469分别为48.20、14.25、0.27、30%;斜生栅藻分别为8.10、12.47、0.17、15%;铜绿微囊藻905分别为0、0、0、0。