太湖和巢湖中微囊藻(Microcystis)与长孢藻(Dolichospermum)的长时序变化及其驱动因子

随着我国湖泊治理力度的加大,太湖和巢湖的营养盐水平,特别是氮水平近年来明显下降,如2007年以后太湖总氮和近年来巢湖的氨氮水平都呈现下降趋势,但是2个湖泊水华蓝藻的优势种却向相反的方向演化,太湖的长孢藻(Dolichospermum)比例在增加,而巢湖的长孢藻比例却在降低,为阐明这种变化过程和驱动因素,本研究利用太湖(19932015年)和巢湖(2012 2018年)的历史数据分析了2个湖泊中的水华蓝藻——微囊藻(Microcystis)和长孢藻生物量的历史变化过程,并结合营养盐数据分析了影响2种水华蓝藻变动的驱动因素.结果显示:太湖和巢湖的微囊藻生物量多年来始终保持高位波动,近年来均有升高的趋势,这与2个湖泊磷的高位波动具有明显的相关性,磷是决定微囊藻生物量长尺度变化的主要驱动因素;太湖的长孢藻生物量呈现较大波动变化,2007年以后明显升高,巢湖的长孢藻生物量则明显下降,氮与长孢藻生物量呈现负相关关系,而且这种负相关仅在低磷浓度时具有显著性.微囊藻生物量对磷浓度变化敏感的正反馈响应是其水华形成的重要机制之一,在高温高磷条件下,微囊藻可以快速繁殖,并竞争性排除长孢藻,从而形成优势;而长孢藻可以通过温度生态位和固氮两种方式占据优势,在氮浓度相对较低,且温度低于微囊藻形成水华的温度范围时,长孢藻可以依靠温度生态位的优势形成水华,而在氮限制的条件下,即使在夏季高温时,长孢藻依然可以利用固氮作用形成水华,但是关键的温度阈值和开始固氮的氮浓度阈值仍不清楚.基于2种水华蓝藻对营养盐变化响应的差异,建议在进行蓝藻水华治理、污染削减过程中,应针对不同水华蓝藻的特性进行分时段分类别的营养盐控制策略.     

太湖长孢藻属(Dolichospermum)生物量长期动态变化及驱动因子

针对近年来太湖水体中长孢藻（Dolichospermum,曾用名鱼腥藻Anabaena）比例增加的趋势,本文研究了2005—2019年太湖春季不同湖区长孢藻生物量的长期变化趋势和空间差异,探究了冬、春季气象条件（气温、日照时长、风速、降雨量）和营养盐（总氮、总磷）水平对其的影响.结果表明,2005—2019年太湖监测数据显示春季长孢藻生物量有比较明显的升高现象,主要发生在竺山湖富营养程度较高的区域,其次是湖心区、梅梁湾和南部湖区.偏最小二乘路径建模（PLS-PM）结果表明,不同湖区长孢藻生物量变化的主要驱动因素存在差异.在湖心区,春季长孢藻的生物量主要受冬季气候条件（气温、风速、日照时长）的影响,其次受春季营养盐和春季气候条件的影响.在梅梁湾、竺山湖和南部湖区,春季长孢藻的生物量主要受春季气候条件的影响.在梅梁湾和竺山湖,春季风速、日照时长是春季长孢藻生物量的显著影响因子;在南部湖区,春季长孢藻生物量的主要驱动因素是春季的日照时长和春季气温.本研究从长时间序列角度,对太湖固氮蓝藻的时空分布特征和影响因素开展了研究,为太湖不同湖区开展针对性的藻类水华防控和富营养化治理提供理论基础.     

中国蓝藻的新记录属——双囊藻属(Geminocystis)及分类和生态学讨论

现代分子生物学技术为蓝藻的生物多样性研究提供了更多信息和证据.单细胞蓝藻——双囊藻属（Geminocystis）是2009年从集胞藻（Synechocystis）分离出来的新属.2017年5月从青海湖的封闭子湖——月牙湖采集分离到一株单细胞蓝藻藻株,16S rRNA基因序列显示此藻株和双囊藻的藻种显示出最高的相似性,都在97%以上,并且在分子系统树聚为一束.此株的细胞结构以及超微结构显示,细胞纵轴具有窝式结构以及类囊体不规则的排列等双囊藻属所具有的特征.双囊藻是我国蓝藻的新报道纪录属,本研究还对双囊藻的分类和生态进行了讨论.     

广东省千灯湖拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的形态和产毒能力的株间差异及系统进化

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是一种入侵蓝藻,能够产生拟柱孢藻毒素(cylindrospermopsin,CYN),严重危害人类健康.现有研究表明该藻已在我国广泛分布,更是华南地区常见的水华蓝藻,但目前对其产毒和起源还缺乏了解.本研究以中国广东省千灯湖分离出的10株拟柱孢藻为材料,对它们的生长、形态和产毒特性进行了观测,并构建了基于nif H和rpo C1基因的双基因系统进化树.结果表明,10株拟柱孢藻藻丝体形态均呈笔直型,除QDH1藻株外,其他的拟柱孢藻均可产生端生异形胞,厚壁孢子也常有出现;10藻株丝体的平均长度在41.0~77.7μm之间,宽度在2.433~3.125μm之间,它们的长宽比值差异显著.10藻株的比生长速率差异极显著,为0.075~0.174 d-1.检测发现10株藻中仅QDH7藻株可检测到6个CYN合成酶基因,液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)分析表明该藻株主要产生deoxy-CYN异构体,其浓度可达1745.19 ng/mL.系统进化分析表明千灯湖的拟柱孢藻与澳大利亚、欧洲和国内其他地区的藻株同源性较高,但基于rpo C1和nif H基因不能区分千灯湖的产毒藻株和非产毒藻株.本研究证实了广东省水体中存在产毒拟柱孢藻,需防范这类新型产毒蓝藻水华所带来的生态风险.     

拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）及其毒素的研究进展与展望

随着水体富营养化程度的加剧,淡水蓝藻水华在全球范围内频繁暴发.拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)作为一类有害水华蓝藻,具有一定的产毒能力和较强的入侵性,日渐受到人们的广泛关注.近年来,拟柱孢藻不断由热带、亚热带地区向温带地区扩张,并在众多水体中出现暴发现象,若其毒素进入到饮用水中,无疑将对人类健康造成潜在威胁.本文从拟柱孢藻的分布演变、生态生理特征、毒性、检测和去除等研究前沿方面进行了综述,并对相关研究领域进行展望,为进一步研究拟柱孢藻的生态毒理、有效控制和去除提供科学依据.     

一种淡水水华硅藻——链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum)

作为区域重要饮用水源的浙江绍兴汤浦水库于2010年5月期间暴发以硅藻和蓝藻为主的藻类水华.对库尾、库中和坝前3处浮游植物样品进行采集和分析,结果表明,汤浦水库浮游植物密度在1.13×108～1.56×108cells/L之间,水华优势种之一为我国大陆地区首次报道的羽纹纲硅藻———链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum),另一种为丝状蓝藻———湖泊假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica),两者的平均相对丰度分别为65.6%和28.2%;链状弯壳藻是弯壳藻属中唯一适应浮游生长的种类,具有独特的带面观,能以壳面相连形成2～3个细胞的短链状群体;对国内外3次链状弯壳藻为优势种的水华案例进行分析,发现该藻为广温性种类,适应低光强和低磷浓度生长;水华生消机理则需进一步研究.     

重金属镉对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)PSII及能量分配特征的影响效应

为了研究重金属镉对藻类光合系统毒性效应及能量分配特征,以拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)为研究对象,分析了不同镉浓度下拟柱孢藻的生长、单位叶绿素a含量、光合系统Ⅱ(PSⅡ)叶绿素荧光及其能量分配模型.结果表明:不同浓度镉培养拟柱孢藻96 h后,0.2 mg/L Cd~(2+)对拟柱孢藻单位细胞叶绿素a含量及PSⅡ活性无显著影响,而0.5mg/L Cd~(2+)培养时拟柱孢藻的单位细胞叶绿素a含量为对照组的62.97%.当Cd~(2+)浓度高于5 mg/L时,拟柱孢藻的PSⅡ活性受到抑制并导致表征量子产额分配的φEo和ψo分别下降了15.35%和13.52%.此外,当Cd~(2+)浓度高于5 mg/L时,藻体PSⅡ能量分配表现为TRO/CSm和ETO/CSm显著减小,DIO/CSm差异不显著,类囊体能量分配表现为ABS/RC、TRO/RC和DIO/RC显著增大,明显区别于0.2、0.5和1 mg/L Cd~(2+)处理组.这些结果表明PSⅡ反应中心是镉对拟柱孢藻光合作用影响的重要作用位点,且Cd~(2+)高于5 mg/L时显著影响了拟柱孢藻PSⅡ反应中心并且抑制了PSⅡ电子传递链供体侧的电子传递,而拟柱孢藻则可能通过改变PSⅡ的能量分配来保护和缓解镉对其光合结构的损伤.     

铁对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)和角星鼓藻(Staurastrum spp.)季节动态和生长的影响——以广东大沙河水库为例

拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）和角星鼓藻（Staurastrum spp.）是热带亚热带浮游植物群落中的常见优势种类,为了解铁对2种浮游植物季节动态和生长的影响,本文通过对典型热带水库的野外调查,分析铁与2种藻生物量和相对生物量的季节动态的关系,并通过室内实验分别以无机磷（KH₂PO₄）和有机磷（C₆H₁₃O₉P）为磷源,比较3种铁浓度（0.029、0.29和0.689 mg/L）下拟柱孢藻（C.raciborskii,N8）和角星鼓藻（Staurastrum sp.,FACHB-1449）的比生长速率、铁载体产量和碱性磷酸酶活性的差异.结果显示,拟柱孢藻和角星鼓藻是浮游植物群落的主要优势种类,两者的生物量最大占到总生物量的82%以上;两者对环境变量响应的区别主要体现在对溶解性铁浓度变化的响应差异上,拟柱孢藻生物量与溶解性铁有显著的线性回归关系,但角星鼓藻的生物量与铁没有显著线性回归关系.室内实验中,拟柱孢藻N8的比生长速率在无机磷源铁浓度为0.689 mg/L条件下最大,为0.098±0.01 d^-1,2种磷源条件下比生长速率均随铁浓度降低而显著降低,6个实验组均检到铁载体：6个实验组角星鼓藻FACHB-1449的比生长速率没有明显差异,平均为0.079±0.001 d^-1,均未检出铁载体,磷源和铁浓度对其比生长速率的影响不显著;有机磷源条件下,拟柱孢藻N8实验组碱性磷酸酶活性均显著高于角星鼓藻FACHB-1449实验组,拟柱孢藻N8实验组酶活性随铁浓度降低而显著降低,但角星鼓藻FACHB-1449各实验组的碱性磷酸酶活性无明显差异.以上结果表明,水体中溶解性铁的供应对拟柱孢藻的种群动态和优势有重要作用,与角星鼓藻相比,拟柱孢藻的生长更易受到铁的限制,尤其在无机磷缺乏、磷源主要以有机磷形式供应时,铁对拟柱孢藻生长的限制作用增强.     

微囊藻毒素和温度对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)形态学特征的影响

近年来,随着全球变暖和水体富营养化程度的日趋严重,淡水湖泊藻类水华现象频发;由此引发的微囊藻毒素对水生生物的生态毒性效应备受关注.本实验探究了4个温度(16、20、24和28℃)和3个微囊藻毒素MC-LR浓度(2.0、4.0和6.0μg/ml)对4个品系萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)形态特征的影响.通过2种DNA分类方法——自动条形码查询系统和Yule溯祖模型将萼花臂尾轮虫划分为3个进化种;4个品系轮虫的形态学参数总体随温度升高呈减小趋势.在16℃下,轮虫的形态特征在各品系间未见显著差异;20℃下的昆明品系KMC23形态参数最小,而西宁XN2品系最大;在24℃下,西宁XN2品系的形态参数显著增大;兰州LZB1和西宁XN2品系对温度变化的响应特征相似且在28℃下最小,这可能与两者属于同一进化种有关.4个品系轮虫的卵特征参数对温度变化的响应各有不同.可见,品系和隐种的不同是造成4个轮虫克隆形态学参数对温度差异响应的重要内源性因素.各品系轮虫中,兰州LZB1品系受温度、MC-LR及两者交互作用的影响最为显著,形态可塑性最强.在高温胁迫下,兰州LZB1品系的所有形态学参数均显著减小,但MC-LR浓度对该品系轮虫的形态学参数并未产生显著影响;经低温胁迫后,低浓度的MC-LR没有显著改变兰州LZB1品系轮虫的形态学参数,而高浓度的MC-LR显著降低了轮虫的大部分形态学参数.微囊藻毒素对轮虫形态可塑性的影响受到了内源性因素和外源性因素的综合制约.     

江西柘林湖富营养化现状与藻类时空分布特征

江西柘林湖是首批入围国家良好湖泊保护专项的示范湖泊.为揭示柘林湖富营养化现状与藻类时空演替特征,于2012年8月至2013年7月对全湖及主要入湖支流进行了周年采样分析,结果表明:柘林湖主要营养盐在地表水Ⅲ类以内,处于中营养状态.全湖藻类演替以蓝藻-硅藻交替为主,夏季以鱼腥藻和微囊藻为优势种,冬季直链藻、小环藻和针杆藻占优.藻类空间分布呈现西部高于东部、上游高于下游的特征,西部部分湖区夏季甚至出现了鱼腥藻水华.柘林湖3个大型饮用水源地中东渡水源地夏季也同样面临蓝藻水华问题,但蓝藻毒素未超标.在重点监测的4条柘林湖主要入湖支流中,3条支流的藻类夏、冬季细胞丰度均在1×107cells/L以下,但烟港水的藻细胞丰度夏、冬季分别接近和超过该界限,应加以警惕并采取适当措施.枯水期水位变化、水体分层、较低的水体透明度和较长的滞留时间是影响柘林湖局部湖区蓝藻水华形成的关键因素.     

水网藻(Hydrodictyon reticulatum)水华在鄱阳湖的纪录

水网藻水华在国外出现较多,在国内鲜有报道.2013年5月对鄱阳湖进行采样时首次发现水网藻水华;结合现场观测及遥感影像确定其分布范围为老爷庙至落星墩水域,分布面积约为26 hm²,推测水网藻可能是由上游稻田等静止水体迁移至鄱阳湖,在相对静水区进行聚集生长,加上合适的理化条件(温度及营养盐),从而形成水华.在此基础上,本文进一步分析了水网藻水华对鄱阳湖水生态环境可能产生的影响.     

三种裸腹溞的16S rDNA序列分析与系统分类探讨

为了检验已记录的3种裸腹溞(发头裸腹溞(Moina irrasa)、短型裸腹溞(Moina brachiata)、微型裸腹溞(Moina micrura))的系统分类,用试剂盒法分别提取3种裸腹溞的基因组DNA.利用特异性引物,通过PCR扩增了3种裸腹溞的16S r DNA部分序列,并与来自Gen Bank中每个种类相似度较高的裸腹溞属序列进行分析.结果表明,3种裸腹溞的平均种间相似度为88.7%,碱基中A+T含量均明显高于G+C含量.本研究的发头裸腹溞的16S r DNA序列与Gen Bank所下载的多刺裸腹溞(Moina macrocopa)的16S r DNA序列相似度为99%,遗传距离(K2P双参考模型)为0.5%,属种内范围;两个地区的短型裸腹溞测得的16S r DNA序列与Gen Bank下载的欧洲短型裸腹溞的16S r DNA序列序列相似度相对较低(88%~90%),遗传距离较大(13.2%~13.5%左右),已达到属内种间分化水平.基于16S r DNA构建的NJ树和贝叶斯树也支持以上结论.结果表明,本研究的发头裸腹溞可能为多刺裸腹溞,本研究用的短型裸腹溞与Gen Bank下载的欧洲短型裸腹溞已经达到种间分化的标准.由于缺乏物种形态资料和其他分子标记的对比,3种裸腹溞的分类地位还需进行更深入的探讨.     

江苏省固城湖围垦区池塘河蟹生态养殖效益及污染输出分析

选择江苏省固城湖围垦区典型河蟹养殖池塘为研究对象,跟踪研究养殖周期内不同养殖管理方式下的养殖效益及污染负荷通量,结果表明:固城湖围垦区河蟹生态养殖模式具有较高的经济效益,不同养殖池塘因投饵等管理方式不同其效益差别明显.河蟹养殖盈利最高10.5万元/hm2,亏损最高2.4万元/hm2,平均投入为6.3万元/hm2,其中饵料为最主要的养殖投入,占总投入的41.6%,平均产出为10.3万元/hm2.河蟹养殖会造成池塘氮、磷营养盐的累积,不同养殖池塘氮、磷污染负荷差异显著,平均总氮负荷为268.5 kg/hm2、总磷负荷为64.5 kg/hm2.饵料在池塘氮、磷输入上占比最高,分别为70%和90%;池塘水产品和排水输出只带走少量的氮、磷,主要以水草收割途径输出,分别占总输出的86%和88%.优化饵料结构、完善投饵体系和加强收割水草的有效转化是提高养殖效益、减少污染物输出和保护固城湖水环境的关键.     

安徽升金湖越冬白头鹤（Grus monacha）肠道菌群组成的时间变化

肠道微生物对于维持动物消化道内环境的稳定具有重要意义,而肠道微生物菌群结构也受寄主食物成份等外界环境因素的影响.研究动物肠道微生物菌群结构可以更好地了解动物生活状况.以升金湖越冬白头鹤的粪便作为研究对象,以微生物16S rRNA的V3~V4区作为标记基因,进行高通量测序,分析升金湖越冬不同时期白头鹤肠道菌群结构的差异性.研究结果表明:升金湖越冬期不同时期白头鹤粪便样品中微生物多样性指数如香农威纳多样性指数和辛普森指数无显著性差异.但是越冬期不同阶段的粪便样品中菌群组成存在差异,主要包括:在门分类水平,越冬前期拟杆菌门含量较高,厚壁菌门含量较中后期低;越冬中期放线菌门含量较高;越冬后期变形菌门含量较高.在属分类水平,相对于其他两个时期,越冬前期普氏菌属(Prevotella)含量较高,越冬中期杆菌属(Lysinibacillus)含量较高,越冬后期梭菌属(Clostridium)含量较高,并且普氏菌属含量从越冬前期到中期、再到后期有明显的下降趋势,而梭菌属含量从越冬前期到中期、再到后期有明显的升高趋势.这些结果表明不同越冬时期白头鹤肠道菌群组成不同,越冬期不同阶段的食物变化可能作为一个影响因素.     

湖南省大通湖河蚬(Corbicula fluminea)现存量及其时空分布

大通湖是湖南省最大的养殖湖泊.随着河蚬经济价值的提升,大通湖河蚬Corbicula fluminea(Müller,1774)的开发强度逐年增加.为实现河蚬资源的合理开发,本研究在对大通湖河蚬形态特征、现存量及其时空分布调查分析基础上,重点探讨了养殖和软体动物捕捞对其资源的影响.结果显示,壳长大于6 mm河蚬的平均湿重(BW)、壳长(SL)、壳高(SH)和壳宽(SW)分别为1.41±0.03 g、14.82±0.09 mm、13.73±0.09 mm和9.72±0.06 mm,平均相对高度、圆度和凸度分别为0.930±0.001、0.660±0.001和0.710±0.001.河蚬壳长、壳高、壳宽与湿重的关系分别为:lg BW=-3.45+3.00 lg SL、lg BW=-3.23+2.89 lg SH、lg BW=-2.87+2.97 lg SW,表明河蚬为等速生长.2010 2011年,大通湖河蚬平均密度和生物量均较2009年显著增加.2009年,河蚬主要分布于中北部的蜜蜂夹湖区域,2010年开始,几乎遍布整个大通湖,但整体上呈现由东北向西南逐渐递减的趋势,密度和生物量高值均出现在大通湖中部,蜜蜂夹湖、大西湖与尼古湖交界区域.推测养殖过程中物化产品投入的增加是导致大通湖河蚬现存量快速增加的主要原因之一,软体动物捕捞加速了河蚬分布区域的扩展.据此提出了大通湖河蚬合理开发和有效保护的建议.