巢湖流域水质生物学评价——以大型底栖动物为例

由于长期暴露在自然环境中,底栖动物可整合不同时间尺度的物理、化学及生物信息,能反映污染物质对其造成的协同危害特征,因而被广泛应用于水体健康评价。为了弄清巢湖流域水体污染状况,于2009年4月对巢湖流域大型底栖动物进行采样调查。59个采样点中,鉴定出大型底栖动物共23种,其中:环节动物门6种,占26.1%;节肢动物门8种,占34.8%;软体动物门9种,占39.1%。尽管不同栖息环境中底栖动物的优势种有较大变化,但霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)为整个巢湖流域优势物种。河流综合生物污染指数评价结果表明,巢湖流域水体均已受到不同程度的污染,南淝河的污染程度>白石山河>派河>巢湖湖体>柘皋河>杭埠河>裕溪河>丰乐河,这一结果与水质指标评价结果基本一致。     

不同水深和底质对太湖马来眼子菜(Potamogeton malaianus)生长的影响

在野外通过用钢管在水泥池子中进行吊盆悬挂试验,研究了在1a生长周期内不同底质(软泥和黄土)、不同水深(30、60、90、120 cm和150 cm)对太湖马来眼子菜(Potamogeton malaianus Miq.)生长的影响,试图探询太湖马来眼子菜的最佳生长习性,为太湖进行沉水植物生态修复提供科学依据.结果表明:(1)水深对马来眼子菜的影响比底质的影响大.马来眼子菜的株长、生物量和分蘖数在不同的水深梯度呈显著性差异,而两种底质间却没有显著性差异.(2)马来眼子菜适合在水温为20～30℃的范围内快速生长.(3)马来眼子菜的最佳生长深度是60～120 cm.在60～120 cm的水深范围内马来眼子菜的分蘖数随着时间变化在缓慢增加,株长、株长增加量、相对生长速率和干重增加量均随水深的增加而增大,而水深较大或较小时马来眼子菜都会因为光照不足或者容易脱水等因素限制其生长和繁殖.(4)在经过冬季越冬期后马来眼子菜的营养生长能力下降,繁殖能力上升.     

湖泊水动力对水生植物分布的直接影响研究与展望

水动力作为湖泊水生植物恢复的关键限制性因子,其对水生植物的影响机制是当前迫切需要关注的科学问题。从水动力作用下水生植物的分布、水生植物受力以及水生植物自身机械抗性3个方面系统梳理了当前的研究方法与结论。结果表明,水生植物在河流湖泊中的丰度、空间分布与水动力密切相关,各物种对水流胁迫表现出不同的响应;植物在水动力作用下的受力观测和研究主要依赖模拟试验,通过计算定量表征不同物理外型物种在水动力作用下的受力,明确了生物量和植物系数等影响受力的关键参数,为不同塑形物种受力的对比分析提供了研究方法;植物机械抗性主要基于测力装置观测,通过断裂应力、弯曲力等生物力学参数表征。在当前研究背景下,水生植物尤其是沉水植物在湖泊中的实际受力情况依然是研究难点,需要借助新的观测手段和研究方法来阐明植物在复杂的湖泊水动力环境下的实际受力特征。此外,还需要进一步开展水生植物在湖泊中的实际受力与植物自身机械抗性的耦合研究,这是开展水生植物响应湖泊水动力机理研究的关键。     

湖泊水动力对水生植物分布的影响

水动力作为湖泊水生植物恢复的关键限制性因子,其对水生植物的影响机制是当前迫切需要关注的科学问题。从水动力作用下水生植物的分布、水生植物受力以及水生植物自身机械抗性3个方面系统梳理了当前的研究方法与结论。结果表明,水生植物在河流湖泊中的丰度、空间分布与水动力密切相关,各物种对水流胁迫表现出不同的响应;植物在水动力作用下的受力观测和研究主要依赖模拟试验,通过计算定量表征不同物理外型物种在水动力作用下的受力,明确了生物量和植物系数等影响受力的关键参数,为不同塑形物种受力的对比分析提供了研究方法;植物机械抗性主要基于测力装置观测,通过断裂应力、弯曲力等生物力学参数表征。在当前研究背景下,水生植物尤其是沉水植物在湖泊中的实际受力情况依然是研究难点,需要借助新的观测手段和研究方法来阐明植物在复杂的湖泊水动力环境下的实际受力特征。此外,还需要进一步开展水生植物在湖泊中的实际受力与植物自身机械抗性的耦合研究,这是开展水生植物响应湖泊水动力机理研究的关键。     

磷和CO2浓度变化对苦草光合生理的影响

为了阐明CO₂浓度和水环境要素变化对沉水植物生长的影响, 采用室外模拟的方法, 研究了不同磷和CO₂浓度条件下苦草叶片(Vallisneria natans)光合生理特征。实验结果表明, 当水体磷浓度处于较高水平时, 苦草叶片荧光参数V_j、M_o降低, 参数ABS/CS_o、DI_o/CS_o、TR_o/CS_o、RC/CS、P_ET显著升高, 其他荧光参数则无显著变化; 高浓度的CO₂在显著降低苦草叶片V_j、ABS/RC、DI_o/RC、ABS/CS_o、DI_o/CS_o的同时, 也显著提高了苦草叶片ψ_o、φ_Eo、ET_o/RC、PI_ABS、F_v/F_m、P_TR、P_ET的参数值, 而对其他荧光参数无显著影响; 在磷与CO₂交互作用方面, 磷与CO₂在V_j、M_o、ψ_o、TR_o/CS_o、RC/CS和P_ET处存在显著的交互作用, 其他荧光参数不显著。可见, 磷或CO₂浓度变化均能显著影响苦草叶片光合生理状态, 高浓度的CO₂可有效改善苦草叶片PSⅡ反应中心光化学性能、电子传递能力及单位有活性反应中心能量的分配, 从而提高苦草叶片的光合能力; 高浓度的磷可在一定程度上改善苦草叶片PSⅡ受、供体状态及电子传递性能。此外, 磷和CO₂存在交互作用, 协同影响苦草叶片的光合能力。     

CO2浓度升高对苦草(Vallisneria natans)叶绿素荧光特性的影响

为了探究大气CO₂升高对沉水植物光合生理的影响,利用便携式植物效率分析仪（Handy PEA）,在无损的情况下测定不同CO₂浓度处理下的苦草（Vallisneria natans）叶绿素荧光诱导曲线,并采用JIP-test分析方法分析数据,研究CO₂浓度对苦草叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明在实验进行60 d后,与对照相比,高CO₂浓度处理下的苦草叶片PSⅡ反应中心受体侧荧光参数V_j、M_o显著升高,S_m、ψ_o、φ_Eo显著降低,叶片电子传递能力减弱;K相相对可变荧光W_k显著提高,PSⅡ反应中心供体侧放氧复合体OEC受到伤害;ABS/RC、DI_o/RC、TR_o/RC、DI_o/CS_o显著升高,ET_o/RC、RE_o/RC、ET_o/CS_o、RE_o/CS_o显著降低,苦草叶片用于热耗散的能量显著增加,导致用于电子传递及传递到电子链末端的能量显著减少;性能参数F_v/F_m、PI_abs显著降低,苦草叶片PSⅡ潜在活性和光合作用原初反应过程受到抑制。以上结果表明,在长期高CO₂浓度处理下,苦草叶片光合机构功能受到抑制,PSⅡ反应中心活性降低,光合功能下调,发生光适应现象。     

二氧化碳浓度升高对太湖沉水植物马来眼子菜生长的影响

通过室外培养试验,研究不同CO₂浓度条件下沉水植物马来眼子菜的生长及生理变化.结果表明：CO₂浓度升高(1000 μmol·mol^-1)条件下,马来眼子菜单株的平均生物量增加了44.3%(P<0.01),茎生物量比重下降了5.5%(P<0.05);根和叶中氮含量分别下降了18.1%和6.4%(P<0.05),而茎中氮含量变化不明显(P>0.05);根、茎、叶中磷含量分别增加了22.2%(P<0.05)、26.6%(P>0.05)和38.8%(P<0.05);可溶性糖含量增加了27.3%、18.3%和37.5%(P<0.05);根、茎和叶中全碳含量增加了4.6%、5.3%和2.0%;CO₂浓度升高使水体中氮、磷含量分别下降了7.9%和5.1%(P<0.05),但对底泥中氮、磷的含量影响不明显.CO₂浓度升高将对沉水植物生长及其生境有一定影响.     

农田生态系统中除草剂阿特拉津的环境行为及其模型研究进展

阿特拉津是世界范围内广泛使用的除草剂,在曾经使用阿特拉津的国家的地下水、河流和湖泊中已经检测到阿特拉津的残留,长期暴露在该有机污染物的环境中,势必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响。介绍了阿特拉津国内外的研究情况,着重评述了阿特拉津的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解、生态毒理学评价以及模型对其环境行为的描述,目的旨在帮助理解田间阿特拉津迁移机制及其如何污染地下水。农田生态系统中阿特拉津的迁移规律决定其环境行为,它是进行环境和健康风险评价的基础,目前应用较多的迁移模型是经典的对流-扩散方程,该模型已广泛运用于水-土系统中化学物质的迁移,且室内模拟的实验结果能较好解释田间现象,因此,开展阿特拉津在稳定流场饱和/非饱和室内土柱中的混合置换实验及批量平衡吸附实验,可获得反映阿特拉津迁移的穿透曲线特性及阿特拉津吸附性能的分配系数,结合数学模型拟合阿特拉津在土壤中非平衡迁移曲线,用拟合参数预测不同深度土壤中阿特拉津浓度变化和累积淋溶量动态规律,应该是今后研究工作的重点。