不同暴露方式下水生植物化感物质抑藻效应的比较研究

为研究水生植物释放的化感物质在生态水平上的有效作用模式,选择水生植物释放的壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸等不同类型化感物质,比较高剂量单次暴露与低剂量多次暴露对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响,探讨化感物质不同投加频次、剂量和光暗条件等对多次暴露抑藻效果的影响。结果显示,3种化感物质以2 h为间隔、分5次、每次添加0.5 mg·L-1的方式暴露时均表现出比以总剂量2.5 mg·L-1单次暴露更强的抑藻效果,在实验的第7天壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸的抑藻率是单次暴露组的1.8、1.1和1.6倍。以1 h间隔、10次暴露的壬酸和N-苯基-1-萘胺,抑制率随着单次添加量的减少而降低,但在单次暴露剂量低至0.1 mg·L-1时两种物质仍能显著抑制铜绿微囊藻的生长,第7天N-苯基-1-萘胺的平均生长抑制率仍可以达到50.25%。壬酸和N-苯基-1-萘胺在铜绿微囊藻生长的黑暗阶段多次暴露比在光照阶段的抑藻效果好,第3天的平均抑制率分别是是光照阶段的2.2和1.3倍。上述结果表明,水生植物释放的化感物质可以通过低剂量多次暴露实现比高剂量单次暴露更强的抑藻效果。因此,加强对化感物质多次暴露方式下抑藻作用的研究将推动自然环境中水生植物化感作用生态机制的进一步揭示,有利于指导水生植物化感作用的理论研究和实践应用。

月湖近代生物硅沉积测定与营养演化的动态过程

在综合了国内外实验方法基础上,完善了湖泊沉积生物硅实验室测定方法。利用此方法,首次对一富营养化小型浅水湖泊——武汉市汉阳区月湖进行了2个柱状沉积物的生物硅含量测试。结果表明,生物硅可以反映月湖的营养演化的动态过程,130a前,湖泊受到的环境压力为轻;20世纪初期,月湖生物硅沉积缓慢上升,为水体富营养化开始发生时间;20世纪30年代至50年代,月湖已成为一富营养化湖泊;20世纪60年代至80年代,月湖水质持续恶化;20世纪80年代至月湖清淤前这段时期入湖污水增多,这加速了生物硅的沉积,正是这段时期使月湖最终沦为劣五类水质的湖泊。

武汉严东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积及营养演化的动态过程

选择武汉近郊一中型浅水湖泊——严东湖为研究对象,对其进行了2个柱状沉积物的总氮、总磷、生物硅含量测试。结果表明:严东湖表层沉积物中总氮、生物硅含量总体均有所上升,而总磷近代含量有所下降。近代以来,硅藻的生长消耗了水体大量的硅与磷,表现为生物硅含量的显著上升,严东湖的营养程度有所上升。硅藻的生长与沉积影响到湖泊的沉积系统与过程,使营养盐比例与结构发生了变化,导致严东湖水体出现硅限制。

武汉月湖水体营养物质的分布与硅藻的生态指示

通过对武汉月湖2007年1-12月水体理化指标(电导率、溶解氧、pH值、水温、透明度、无机氮、无机磷、可溶硅)、生物指标(硅藻、蓝藻、叶绿素a)的监测,结果表明:月湖水体中无机氮、无机磷含量较丰富,可溶硅含量较低;月湖水体初级生产力较高,湖泊中蓝藻密度远大于硅藻密度;月湖水体中浮游植物与生境因素有着复杂的生态网络关系。月湖水体营养盐结构不合理,在硅藻消亡后,湖泊水域中的营养组合(丰富的氮与磷,但缺乏可溶硅),这种特殊生境刺激蓝藻的生长,进一步导致硅藻的减少,使月湖浮游植物的优势种转变成蓝藻类。可溶硅在湖泊浮游植物群落由硅藻型向蓝藻演变的过程中起着重要的作用,可溶硅起始浓度水平不仅决定硅藻生产量最大值的程度,而且制约着硅藻持续时间,补偿湖泊可溶硅可能是防治湖泊富营养化的新路。

武汉月湖近代沉积物中的硅藻组合与环境关系研究

采集武汉月湖2处近代沉积物,分析了沉积硅藻组合与其环境关系,共发现24属83种硅藻。结果表明:2个柱状沉积物中硅藻优势属为小环藻属、直链藻属、舟形藻属、Cyclostephanos属。Z-1钻孔共有20属61种硅藻,Z-2钻孔共有24属68种硅藻。Z-1钻孔优势种为梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、颗粒直链藻(Aulacoseira granulata)、Navicula porifera、Cyclostephanos tholifomis。Z-2钻孔优势种为梅尼小环藻、颗粒直链藻、舟形藻(Navicula sp.)、Cyclostephanos invisitatus。就硅藻密度分布而言,总趋势上层最多,平均7.14×105～58.65×105 ind.g-1,中层其次,平均0.08×105～13.98×105 ind.g-1,下层最少,平均0.24×105～0.64×105 ind.g-1。硅藻种数最少的样品出现在沉积物中层,梅尼小环藻、颗粒直链藻、舟形藻、Navicula porifera、Cyclostephanos tholifomis、Cyclostephanos invisitatus的组合可以指示湖泊水体环境出现富营养化。通过探讨分析影响硅藻分布的环境因素,为恢复月湖近代水环境演化过程提供了依据。

微囊藻毒素对几种淡水微藻的生长和光合活性的影响

微囊藻毒素(MC)是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,而MC对藻类生长效应的影响却鲜见报道。通过模拟培养实验,研究了不同质量浓度的MC-RR对淡水藻类的生长和光合效能的影响。结果显示,100μg·L-1以下的MC-RR对产毒铜绿微囊藻Ds(MicrocystisaeruginosaDs)作用并不明显;相反,100μg·L-1MC-RR对铜绿微囊藻无毒株854(Microcystisaeruginosa854)有显著的杀藻效应,表明MC可能改变浮游植物种群中产毒与非产毒微囊藻的比例。MC-RR对其它藻类的作用因种类不同而效果各异。100μg·L-1MC-RR可显著抑制细长聚球藻(Synechococcuselongatus)的生长,并诱使水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)发生溶藻效应;100μg.L-1显著降低了聚球藻和束丝藻的光合活性,表明微囊藻毒素对藻类生长的抑制与其对光合活性的抑制有关。100μg·L-1以下的MC-RR对蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)、水华鱼腥藻(Anabaenaflos-aquae)的生长没有明显影响;1000μg·L-1MC-RR则可促进这三种藻的生长,但对小球藻和鱼腥藻的光合效能没有明显影响。以上结果说明MC参与浮游植物的种间相互作用与种群调节。

铬离子对藻类生长的影响

利用自然光照条件,在不同铬离子质量浓度下,对5种藻类的生长进行了实验研究。研究结果表明:5种藻类在不同的光波长下,其吸收光谱存在两个最强的吸收区:420～440nm的蓝紫光部分和660nm的红光部分;在不同铬离子质量浓度0～20.63mg·L-1范围内,5种藻类生长受到不同程度的抑制,其耐受性也尽不相同,经过分析和比较后得出5种藻类对铬的耐受性大小顺序为:微囊藻(Microcystis)>水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)>细长聚球藻(Synechococcus elongatus)>斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)>蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidose)。