铜绿微囊藻的分子研究进展

中国淡水湖泊、水库众多,富营养化问题严重。铜绿微囊藻是中国湖泊、水库及其他水域生态系统发生、形成富营养化危害的主要藻类。目前对铜绿微囊藻的研究主要集中在水华成因、生长的特点、作用机理等,对其生命活动相关的分子机制研究不多。该文主要从生物节律、毒素合成、藻胆蛋白合成及其调控机制和ATP合成酶等四个方面综述了铜绿微囊藻的分子研究进展,为今后进一步研究铜绿微囊藻的分子作用机理及其防治具有重要意义。     

植物修复法在富营养化污染中的应用

本文从中国的湖泊富营养化污染为着眼点,重点论述了植物修复法在富营养化污染中的应用、机制和影响因素。最后对富营养化的研究进展做了展望,希望对控制内陆水体富营养化做出贡献。     

气候变化与人类活动双重驱动的冷水湖泊富营养化

富营养化对水生生态系统造成的负面影响已在世界范围内广泛发生,尤其对淡水水源地湖泊的水环境质量影响深远,进而引起当地居民的饮用水安全与健康隐患。在人类活动和气候变化的双重驱动下,富营养化辐射的范围不断扩大,从过去主要集中于温带大型浅水湖泊已经扩展到寒冷地区的冷水湖泊。分析了近年来世界范围内高寒地区冷水湖泊富营养化的趋势特征与研究进展,探讨了气候变化、人类干扰(农业活动、畜牧业生产、管理措施不当等)在不同地区冷水湖泊富营养化进程中的作用。在未来的研究中,应进一步加强对冷水湖泊富营养化机制的探讨,并对已有富营养化症状的湖泊进行生态修复,以确保冷水湖泊生态系统健康并改善饮用水源地的环境质量。     

肇庆星湖浮游植物状况及其富营养化评价

研究了 1 996年 4月至 1 997年 7月肇庆星湖 5个子湖泊浮游植物种类和数量变化。在 1 996年 4月至 1 997年 7月 6次采样中 ,共鉴定出浮游植物 82种 ,其中绿藻门 37种 ,其次为硅藻和蓝藻门 ,优势种有鼓藻、栅藻、衣藻、席藻、直链藻、多甲藻和裸藻等。大多数采样点年平均浮游植物密度为 1 0 4 个 /L至 1 0 5个 /L,整个湖泊年平均密度为 4.2 8× 1 0 5个 /L。星湖各子湖泊全年的总氮、总磷含量分别低于 1 mg/L和 0 .1 mg/L ,以叶绿素 a、总氮、总磷、氨氮、COD和 BOD为参数的营养状态指数 (TLI) ,除波海湖外均小于 50。根据浮游植物种类和密度及综合营养状态指数评价结果 ,星湖的富营养化状况属于中营养化至富营养化之间 ,其中波海湖已达到富营养化水平 ,5个湖泊的富营养化程度由高至低依次为 :波海湖、仙女湖、里湖、青莲湖、中心湖。     

水华杀藻微生物的分离与分子生物学鉴定

正除藻方法一般分为工程物理方法、化学药剂法和生物方法三大类。作为庞大的富营养化湖泊的藻类控制技术,利用工程物理方法和化学药剂法显然是行不通的,对环境友好的生物控藻技术受到越来越多的关注,国内外许多富营养化湖泊水华的控藻技术的研究热点转向生物控藻技术。在利用生物控藻上,目前主要有三个方面,一是以鱼类控制藻类的生长;二是以水生高等植物控制水体富营养盐及藻类; 三是以微生物来控制藻类的生长。其中由于微生物易于繁殖的特点,使得微生物控藻是生物控藻里最有前途的一种控藻方式。这些杀藻微生物主要包括细菌(溶藻细菌)、病毒 (噬藻体)、原生动物、真菌和放线菌等五类。国内外对杀藻微生物的分离和鉴定有一些报道,但都不够系统和全面, 本文以本实验室的工作为基础,较全面、系统地介绍前三类水华杀藻微生物的分离与纯化及其分子生物学鉴定方法。       

太湖藻型富营养化对水生高等植物的影响及植被的恢复

太湖的五里湖是典型的藻型富营养化湖泊,水质污染严重,水生高等植物消失。在该湖的物理生态工程围区内外,用盆吊繁殖试验、壮芽直播试验及人工水生植物群落套种栽培试验,研究藻型富营养化湖泊中影响水生高等植物生长、繁殖的主要水环境因子。结果表明,水体透明度是制约沉水植物和浮叶植物幼苗成活及生长的主要因子。在水体透明度较低、水下光照不足时,沉水植物生长受水下光照的影响大于浮叶植物,水下光照严重不足时,沉水植物的幼苗大量死亡。１９９５～１９９７年,在围区内成功地组建了包括漂浮植物、浮叶植物及沉水植物的１５个不同的水生高等植物群落。恢复和重建的水生高等植物群落能够有效地净化富营养化水体。     

云南程海湖泊系统响应富营养化与水文调控的长期模式

流域开发和气候变化背景下,逐渐增强的人类活动已经显著影响湖泊系统演替及功能。本研究以云南程海为研究对象,通过对程海湖泊沉积物记录与现代调查数据相结合,重建了程海近250年来的生态环境变化过程,探讨了程海湖泊系统在富营养化以及水文波动等多重环境压力影响下的长期响应模式。结果表明: 1970年之前程海营养水平整体偏低,1970—2000年间缓慢增长,2000年后快速增加,初级生产力呈长期上升趋势。1993—2000年期间,引水工程显著增加了湖泊水动力强度和物种扩散能力,促进了直链藻和菱形藻的增加。程海沉积物记录的碳循环变化主要受内源输入的长期影响。富营养化是硅藻群落长期演替的主要驱动因子,其次是湖泊水动力条件的波动。对程海的生态修复与流域管理不仅需要关注水体营养盐的富集与流域污染物的控制,同时还要考虑到湖泊水文调控和水位波动的影响。     

附着生物在浅水富营养化湖泊藻-草型生态系统转化过程中的作用

不同营养盐水平下附着生物对水生植物影响的实验结果表明, 随营养盐浓度的升高, 附着生物的生物量随之增加, 且对水生植物光合作用的抑制作用也相应增强. 结合其他研究的风浪、光照、营养盐形态和鱼的牧食对水生植物的影响, 得出在浅水富营养化湖泊中, 草型生态系统与藻型生态系统互相转化的先决条件是营养盐水平, 当其浓度发生变化时, 对生态系统造成胁迫, 导致生态系统不稳定, 此时, 外部的任何一点扰动(如风浪、高水位、鱼等)就有可能使得原来的生态系统发生崩溃, 新的与环境相协调的生态系统得以建立. 从理论上解释了湖泊生态系统在草型和藻型之间转化的机理, 为湖泊富营养化治理与生态修复提供了理论依据.     

淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群的季节演替及其驱动因子

在淮南矿区设置潘谢潘集站(PXPJ)、潘谢顾桥站(PXGQ)和潘谢谢桥站(PXXQ)等3个塌陷湖泊站点,分别代表3种典型矿区湖泊水文生态条件,于2013—2014年分4个季度采样并分析了3个湖泊浮游植物功能群组成、季节演替规律及其与环境和生物因子的关系。结果显示,3个湖泊的浮游植物种类可归入16个功能群,其主要优势功能群反映了小型富营养化湖泊水体的生境特征。PXPJ春季S1、X2和Y为主要优势功能群,分别以伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)、具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata Geitler)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata Ehr.)为代表种属,随后3个季节C为第1优势功能群,以链形小环藻(Cyclotella catenata)为代表物种。PXGQ春夏秋3个季节中均以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占绝对优势地位,冬季向C(以链形小环藻为代表)和D(以尖针杆藻为代表)为主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y为主要优势功能群,分别以具尾蓝隐藻和卵形隐藻为代表,夏秋季以伪鱼腥藻为代表的S1功能群占据优势地位,冬季向C(链形小环藻为代表)和E(长锥形锥囊藻为代表)功能群为主的群落结构演替。水温和光照条件是驱动淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群季节演替的关键环境因子,而营养盐和生物因素是导致3个湖泊功能群组成差异的重要原因。     

淡水湖泊中微囊藻水华的成因分析

我国藻型富营养化湖泊中一个重要的生物类群是微囊藻,结合国内近几年来对微囊藻形成水华的机制的研究,从微囊藻的结构和生理特点以及环境中温度、光照、pH和营养盐等生态因子综合作用上分析了微囊藻水华的成因。     

洞庭湖区平水期浮游生物群落结构特征及富营养化现状

为了解洞庭湖区浮游生物群落结构特征及其富营养化现状,于2017年8月对洞庭湖区"三口"、"四水"等来水入湖断面、湖区及出口断面等24个采样点的水质状况和浮游生物群落结构现状进行调查。结果表明:浮游植物共检出6门53属75种,平均藻细胞密度为458.3×104个·L-1,生物量变化范围为0.06~3.64 mg·L-1,平均值为0.92 mg·L-1;洞庭湖以蓝藻、硅藻占优,属于蓝藻-硅藻型湖泊;"三口水系"优势种有颗粒直链藻(Aulacoseira granulata)、科曼小环藻(Cyclotella comensis),"四水水系"优势种有颗粒直链藻、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),湖区中优势种有颗粒直链藻、铜绿微囊藻、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、小席藻(Phormidium tenue);浮游动物共检出4门20属,浮游动物密度变化范围5.0~3.4×103个·L-1,"三口水系"优势属为砂壳虫(Difflugia),"四水水系"优势属为砂壳虫、铃壳虫(Tintinnidium),湖区中优势属为砂壳虫、多肢轮虫(Polyarthra)。用综合营养状态指数、浮游生物Shannon多样性指数和Margalef种类丰富度指数分别评价水体的富营养化程度,均表明洞庭湖水体呈富营养化状态。与太湖、巢湖等淡水湖泊相比,洞庭湖藻细胞密度较小,富营养化程度较浅,但从洞庭湖富营养化的历史变化趋势可以看出,洞庭湖水质状况不容乐观,对洞庭湖生态的治理和修复迫在眉睫。     

围隔模拟生态系统中藻类生长的磷酸盐浓度阈值研究

藻类的过度生长是湖泊富营养化的显著特征之一。一般认为,在富营养化水体中降低磷的负荷能有效控制藻类生长并改善水体的富营养化状态;在我国巢湖,两次调查显示出总氮与总磷浓度比分别为15.4:1和16.3:1,远远超过巢湖优势藻微囊藻的最适生长氮磷比9:1,说明磷比氮更能限制藻类的生长。然而最近一些研究却显     

淡水湖泊浮游藻类对富营养化和气候变暖的响应

水体富营养化和气候变暖是淡水生态系统面临的两大威胁。文章分别阐述了富营养化和气候变暖对淡水湖泊浮游藻类直接和间接效应, 并总结气候变暖可能通过影响水体理化性质、水生植物组成、食物链结构从而直接或间接改变浮游藻类生物量或群落结构。作者重点分析了气候变暖下湖泊生态系统蓝藻水华暴发机制, 比较了不同湖泊蓝藻对气候变暖和富营养化响应的异同点, 发现气候变暖和富营养化对湖泊生态系统影响存在相似性, 表现在均促进湖泊由清水-浊水稳态转变、增加蓝藻水华发生频率和强度。然而二者对湖泊浮游藻类影响的相对重要性取决于分层型湖泊和混合型湖泊的差异性、不同营养型湖泊和不同类群蓝藻组成差异性。作者认为, 开展气候变暖和富营养化下, 湖泊浮游藻类功能群响应研究亟待进行。     

洱海的浮游蓝藻布氏常丝藻及其分类学的讨论

常丝藻(Tychonema)是1988年由Anagnostidis和Komárek从颤藻属分离出来而新成立的蓝藻属,以纤细常丝藻(T.tenue)为模式种类。目前确认的常丝藻有纤细常丝藻、博多常丝藻(T.bornetii)和布氏常丝藻(T.bourrellyi)三个种类。我国已经有博多常丝藻的纪录,但是对模式种纤细常丝藻和它的相似种类布氏常丝藻却没有报道。在洱海中采集到布氏常丝藻(T.bourrellyi),研究并描述了该藻的藻丝颜色、藻细胞内含物的结构、藻体形态特征等。同时,通过藻种的分离培养技术,得到了布氏常丝藻的纯培养藻株,编号为CHAB663,并且测定了藻株的16S rRNA基因序列。测序结果表明,该藻株与T.bouurrellyi/T.tenue聚为一族。洱海分布的布氏常丝藻,是在欧洲以外首次发现此种藻类,也是我国的新纪录种。研究说明布氏常丝藻不仅仅分布在温带欧洲较为寒冷的水体中,在亚热带的水体中也可以存在。布氏常丝藻被认为是出现在轻微富营养化湖泊中,而我国洱海也被认为是富营养化的初级阶段的水体,这也表明,布氏常丝藻的出现对洱海的水环境状况起到了指示作用。此外,研究还对常丝藻属分类学问题进行了讨论。     

中国典型湖泊富营养化现状与区域性差异分析

为全面科学地综合评估全国富营养化现状, 以全国五大湖区22个典型湖泊为研究对象, 科学评估了其富营养化状态, 分析了全国湖泊富营养化状态的区域性差异, 并探讨了富营养化状态与总磷的定量关系。结果表明, 2010—2011年, 59.1%的调研湖泊处于不同程度的富营养化状态, 其中云贵湖区的富营养化程度最为严重, 蒙新湖区的富营养化呈两极分化状态, 东北山地-平原湖区与东部湖区的湖泊基本均处于中营养-轻度富营养之间, 青藏高原湖区的富营养化程度最低。通过分析日照数、无霜期、气温、水深、海拔、降雨与湖泊营养状态的关系, 揭示了湖泊所处的地理位置是影响湖泊富营养化的基本因素, 具有区域性的分布规律。综合分析结果表明, 全国范围内湖泊中叶绿素a与总磷浓度存在显著相关性, 其中东部平原湖区、东北平原-山地湖区、青藏高原湖区和云贵高原湖区的叶绿素a与总磷浓度符合三次曲线方程, 蒙新湖区的叶绿素a与总磷浓度符合S型曲线方程; 东部平原湖区、东北平原-山地湖区、青藏高原湖区叶绿素浓度随着总磷浓度的增加, 首先出现1个极小值点, 然后出现1个极大值点, 其中3个湖区极小值点对应的总磷浓度分别为: 0.054、0.089和0.072 mg/L, 可为我国对应湖区的湖泊富营养化控制指标提供借鉴。     

苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析

借助综合营养状态指数法、箱须图法以及拐点探测分析法,分析了苏南地区11个主要湖泊的富营养化特征以及各湖之间的差异性,并探讨湖泊由轻度富营养化向中度富营养化状态转换的相关指标阈值。结果显示苏南地区各湖泊的营养物水平存在明显的阶梯状特征,不同湖泊所处的富营养化阶段有所不同。典型封闭型湖泊水源地尚湖与傀儡湖水质最好,总体为Ⅱ—Ⅲ类,评价为中营养状态。典型过水性湖泊淀山湖与澄湖水质最差,TN和TP均劣于Ⅴ类,评价为中度富营养状态,其他湖泊属于轻度富营养化状态。基于拐点分析,提出苏南地区湖泊群富营养化状态由轻度向中度转变的指标阈值:COD Mn为4.7mg/L,NH3-N为1.0mg/L,TN为2.3mg/L,TP为0.125mg/L,Chl-a为25μg/L,透明度为50cm;尚湖和傀儡湖处于富营养化最轻的下游区,元荡和阳澄湖目前处于敏感的拐点区域,而淀山湖、澄湖、长荡湖等其他湖泊处于富营养化程度较重的上游区。苏南湖泊群的富营养化状态差异性主要是由不同人为干扰强度和水资源管理模式引起的,实现管理目标由资源利用向资源保护合理转变是解决富营养化问题的关键。     

东湖围隔中菹草与藻类生化他感作用的初步研究

营养物质的过剩会造成湖泊富营养化,导致藻类大量繁衍,水体浑浊,水生植被衰退,从而使湖泊丧失了其原有的功能。控制藻类繁殖人们常采用化学方法治理,如用硫酸铜除藻。当然,这种方法能起到一定的净化效果,但效果短暂且易造成二次污染。通过不断地研究与探索,一种新的作用模式—生化他感被国内外学者看好,相关研究也迅速开展1-7.       

武汉东湖水生植物群落演替的研究

 本文根据1992～1993年调查结果并结合前人研究资料,讨论了东湖水生植物群落30多年来的动态变化及其与富营养化和渔业养殖等因素的关系,提出了东湖水生植物群落的演替系列是从微齿眼子菜阶段→微齿眼子菜+大茨藻+金鱼藻+狐尾藻阶段→微齿眼子菜消失阶段→大茨藻阶段→大茨藻+狐尾藻+苦草阶段。同时,还从物种生理生态、补偿和再生能力、生活史及生殖对策、种间关系等方面探讨了水生植物群落演替的物种替代机制及其演替模式,为湖泊水生植被恢复、人工调控和优化提供理论依据。     

城市湖泊富营养化成因和特征*

城市湖泊的功能主要体现在旅游、如愿、洪涝调蓄排水、调节气候以及改善城市生态环境等方面。根据湖泊所处地理位置和湖泊水质退化现象,阐述了城市湖泊水体从贫营养到富营养转变的主要原因;从水质的理化指标、底质污染物含量和水生态系统等方面初步时论了城市型浅水湖泊富营养化的特征。同非城市湖泊相比:大部分城市湖泊的水体透明度下降,污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华;水质和底质的氮磷及其它污染物含量较高,水生态系统急剧退化,水生植物以浮游植物为主,藻类大量繁殖,高等水生植物不断消亡。根据综合营养度指数对我国主要城市湖泊进行分级评价的结果表明,我国城市湖泊均达到了富营养化或严重富营养化程度。     

云南不同高原湖泊噬藻体psbA基因多样性

【目的】噬藻体(cyanophage)广泛存在于自然水体生态系统中,通过侵染蓝藻进而调控蓝藻种群及群落结构,具有重要生态功能和生态地位,在控制蓝藻水华方面有巨大开发潜力。本研究旨在探究云南高原湖泊噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为深入了解高原湖泊生态功能、开发利用噬藻体资源奠定理论基础。【方法】以云南高原主要湖泊滇池、抚仙湖和星云湖等为研究对象,以psbA基因作为分子靶标,对湖泊水体中噬藻体遗传多样性进行研究。【结果】从不同湖泊中共获得100条环境噬藻体psbA基因序列,系统发育分析表明,湖泊的噬藻体psbA基因序列与中国东湖、中国东北稻田、日本稻田等淡水中的环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,与海洋环境噬藻体psbA基因亲缘关系较远;抚仙湖中的噬藻体psbA基因多样性高于滇池、星云湖和异龙湖中的噬藻体psbA基因多样性;云南高原湖泊中存在新的噬藻体类群;各湖泊秋冬季节噬藻体psbA基因遗传多样性差异不明显。【结论】云南主要高原湖泊噬藻体psbA基因遗传多样性高,与淡水环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,且存在独特的噬藻体类群。