典型富营养化城市河流——浙江温瑞塘河的浮游植物群落类型与季节变化

为评估温瑞塘河水环境状况及水华风险,于2015年每月15日7:00-18:00对其下游滞流河段进行高频监测分析,考察了水体叶绿素a浓度、浮游植物群落类型和光合活性等的季节变化及日变化情况,并分析了其与温度、营养盐等环境因子的关系.结果表明:温瑞塘河表层水体中的叶绿素a浓度表现为春季(3-5月)>夏季(6-8月)>秋季(9-11月)>冬季(12-2月),分别为39.98、37.62、21.59和10.74μg/L;4个季节的平均水温则是夏季>秋季>春季>冬季,分别为30.91、25.34、20.72和13.80℃.全年总氮浓度为5.33±0.81~9.40±1.25 mg/L,总磷浓度为0.32±0.18~0.95±0.25mg/L,营养程度属于超富营养.温瑞塘河的浮游植物群落类型为硅藻-绿藻型,全年以绿藻和硅藻种群为主,蓝藻种群只在春末夏初出现,并且所占比例很小.绿藻种群在夏季占绝对优势,而硅藻种群在冬季占优势.绿藻种群的相对丰度与水温呈正相关,而硅藻种群的相对丰度与水温呈负相关.水体的叶绿素a浓度与水温呈正相关,而与总氮、总磷浓度没有相关性.叶绿素a在不同季节呈现出不同的日变化模式,而浮游植物的有效光合量子产率在四季均呈现类似的日变化模式:都是先降后升,与晴天时的日照强度变化趋势相反.绿藻的有效光合量子产率高于硅藻,且除春季外皆存在显著差异.以上结果表明温瑞塘河具备发生各类水华的营养条件,但是由于蓝藻在全年所占的比例都很低,因此发生蓝藻水华的可能性很小;同时由于日照变化会对表层水体中叶绿素a浓度及浮游植物生理活动产生影响,因此在对小型湖泊或者水流滞缓的河道进行浮游植物群落结构调查时还应考虑时间和天气因素.

富营养化浅水湖泊生态治理措施及效果——以温州大学明心湖生态治理工程为例

温州大学明心湖长期以来水体透明度偏低且近岸时常出现水华现状,文章于2020年4~5月对该湖实施了底泥疏浚、水生植物种植、曝气等生态治理工程,并通过对治理前后其水质及浮游生物群落结构定期监测。结果表明:治理后5个月,明心湖水体的TN、TP和COD显著下降,分别从3.31、0.17和51.03 mg/L降至0.81、0.05和25.26 mg/L;SD、DO和pH平均值显著升高,分别由0.14 m、7.06 mg/L、7.28升至0.31 m、10.53 mg/L和8.10;浮游生物的丰度均显著下降,浮游植物中绿藻的相对丰度显著上升,而浮游动物中枝角类和轮虫类的相对丰度显著下降。综上,生态治理工程实施后,明心水体透明度显著提高,营养盐水平、叶绿素a浓度及浮游生物丰度显著下降。

钝顶螺旋藻形态、生长及光合作用对不同波段太阳辐射的响应（英文）

为探讨中不同波段的光合有效辐射对钝顶螺旋藻(Arthrospira platensis)形态、生长及光合作用的影响,实验将钝顶螺旋藻D-0083藻液转入带塞的石英管中,石英管水平置于阳光下并在其上覆盖不同的截止型和带通型滤光片,以使藻丝接受不同波段的太阳辐射;并检测其生长、形态与光合活动的变化。结果发现:所有波段(320—500、395—700、510—700和610—700 nm)光合有效辐射下的藻丝均螺旋变紧且生物量增加。其中以包含少量紫外辐射A(Ultraviolet-A)的蓝光波段(320—500 nm)和红光波段(600—700 nm)对藻丝形态变化、生长及光合速率的诱发效率较高。在320—500、395—700、510—700和610—700 nm波段上的单位能量光照引起钝顶螺旋藻螺距变化的效率分别为0.070、0.015、0.021、0.045μm/(W·m^2)。波段320—500 nm虽然会轻微抑制钝顶螺旋藻D-0083的有效光化学效率(Fv′/Fm′)、电子传递速率(ETR)和藻蓝蛋白的荧光发射,但是却能够有效诱导其藻丝变紧促进生长。此外,钝顶螺旋藻D-0083的藻丝变紧程度、比生长速率变化与不同波段太阳辐射下藻丝体的光合性能相一致。该研究表明任何波段的光合有效辐射都能使螺旋藻藻丝螺旋变紧并引发生长和光合作用,其中以蓝光和红光的效率最高。

东海原甲藻对羊栖菜合子生长及光合活性的化感作用研究

为评估东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮发生对羊栖菜(Sargassum fusiformis)幼苗产量的影响并探讨其化感机理,在实验室条件下分别利用浓度为1.00×10^(5)cells/mL东海原甲藻活细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞滤液(FC)培养羊栖菜合子,并对其生长发育及光合活性进行测定。结果显示,LC、RC和FC均会抑制羊栖菜合子的生长、叶绿素a合成和光合活性,其中FC及LC对合子的抑制程度相似且均大于RC。JIP-test分析表明,FC及LC对合子的最大量子产率(φP_(o))、性能指数(PI)及PSⅡ反应中心密度(RCs/ABS)的抑制作用显著大于RC。表明东海原甲藻主要通过向细胞外释放化感物质产生抑制作用,这些化感物质抑制了羊栖菜合子PSⅡ的电子传递,使PSⅡ部分光化学反应中心(RCs)失活,进而使大量激发能转化为热能被耗散掉。而RC中可能含有某些能够刺激羊栖菜合子生长的物质,从而在一定程度上抵消了化感物质的抑制作用。结果表明东海原甲藻对羊栖菜合子的抑制作用主要是由化感物质引起的,东海原甲藻赤潮可以抑制羊栖菜合子的发育和光合活性,减少羊栖菜种苗产量,并最终阻碍了羊栖菜产业的发展。

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)次生代谢物对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的影响

浮游植物间的交互化感作用被认为是自然水体中浮游生物群落演替及优势种转换的主要因素之一.铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)是富营养化湖泊中的常见蓝藻,其产毒品系相较非产毒品系具有较高的竞争优势,其产生的主要次生代谢产物微囊藻毒素-LR(MC-LR)通常被认为是重要的化感物质.但是到目前为止其在水生生态系中的生物学功能尚不明确.为探究并区分MC-LR及其他次生代谢产物对浮游植物的化感效应,本文研究了MC-LR与高浓度普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长及有效量子产率的剂量—效应关系;比较了能够产生显著抑制效应的MC-LR、能够产生同等浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻滤液以及细胞粗提液对小球藻生长及有效量子产率的抑制效应.结果显示,MC-LR能够对小球藻生长及有效量子产率产生抑制作用,并且抑制率随着MC-LR浓度的增加而增大.在用200μg/L及以上浓度的MC-LR感染24 h后,叶绿素a浓度为1500μg/L的小球藻的生长与有效量子产率均比对照组显著降低.能够产生相同浓度MC-LR的产毒品系铜绿微囊藻细胞滤液对其没有产生显著影响,而其细胞粗提液却能够产生更强的抑制效应.与MCLR处理组相比,粗提液处理组小球藻的生长及有效量子产率分别降低了14%和3%.以上结果表明,MC-LR对普通小球藻的化感作用具有剂量依赖性;MC-LR之外的其他次生代谢物也能够产生抑制效应.

温度变化对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长和光合作用的影响

近年来,随着水体富营养化的加剧,在世界各地经常发生微囊藻水华,并且因有些微囊藻品系能够产生毒素和异味物质,从而严重影响饮用水安全并威胁人类健康。自然水体中的微囊藻水华通常由产毒品系和非产毒品系微囊藻共同引发,并且很多研究表明气候变暖将使蓝藻水华进一步扩张。研究铜绿微囊藻产毒品系FACHB-905(Microcystis aeruginosa FACHB-905)和非产毒品系FACHB-469(M.aeruginosa FACHB-469)在不同温度下适应10天后的生长、光合作用以及对强光胁迫耐受性的差异。结果发现两品系在15℃下都基本没有生长,在40℃下甚至无法存活。而在20至30℃间,两品系的比生长速率均随着培养温度的升高而增大,当温度进一步升高到35℃,其又开始降低。在20至35℃之间,铜绿微囊藻产毒品系FACHB-905比非产毒品系FACHB-469的比生长速率略高,但是尚未达到显著差异水平。在20至35℃下适应10天后,产毒品系FACHB-905的最大光合作用速率(P_(max))和暗呼吸速率(Rd)均显著高于非产毒品系FACHB-469。将两品系转移至强光下(600μmol·photons·m^(–2)·s^(–1))照射4小时后,两者的最大光化学效率(F_v/F_m)都显著降低,但是产毒品系FACHB-905的F_v/F_m在30和35℃时显著高于非产毒品系FACHB-469。总之,在适应了不同温度梯度10天后,与非产毒品系FACHB-469相比,产毒品系FACHB-905表现出较高的生长、光合作用潜能以及耐光性。根据以上研究结果,我们推测气候进一步变暖有可能使产毒品系微囊藻处于优势地位,从而加剧其水华危害。