扰动方式对水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一.为了解扰动方式对微囊藻群体大小的影响,在实验室可控条件下,模拟不同扰动方式（持续扰动和间歇扰动）对太湖水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）群体大小的影响.结果显示,间歇扰动组水华微囊藻群体从35.09 μm迅速增大至43.73 μm,实验第17天时为59.00 μm;而持续扰动组水华微囊藻群体大小先从35.07 μm增大到43.51 μm,实验第17天时减小至13.95 μm;不扰动组整个实验期间群体大小相对稳定,实验初为35.38 μm,实验第17天时为33.67 μm.方差分析显示,间歇扰动组群体大小显著大于持续扰动组和不扰动组,持续扰动组显著小于不扰动组.实验第17天时间歇扰动组藻细胞密度（1.675×10⁶ cells/ml）显著高于持续扰动组（0.344×10⁶ cells/ml）和不扰动组（1.461×10⁶ cells/ml）.研究结果表明,适当强度下的间歇扰动能促使水华微囊藻群体显著增大和生长,而长时间的持续扰动则会抑制水华微囊藻群体的聚集和生长,该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

氮、磷浓度对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体生长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.氮、磷浓度是影响微囊藻群体生长的重要因素之一.为了探讨氮、磷浓度对微囊藻群体生长的影响,本研究以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同氮、磷浓度对水华微囊藻群体生长的影响研究.以近几年太湖微囊藻水华暴发最严重的梅梁湾氮磷比的平均值作参考,氮、磷浓度设置为5个水平组,依次是T1(TN=0.1 mg/L,TP=0.005 mg/L)、T2(TN=1 mg/L,TP=0.05 mg/L)、T3(TN=10 mg/L,TP=0.5 mg/L)、T4(TN=100 mg/L,TP=5 mg/L)和T5(TN=250 mg/L,TP=5.44 mg/L)(BG-11培养基中氮、磷的浓度).结果显示,T1、T2、T3和T4 4组微囊藻群体均增大,且都发现有大于100个细胞的群体形成,群体大小分别为151、217、437和160 cells,而T5组微囊藻群体实验初期增大,实验后期变小,T5整个实验期间未发现有大于100个细胞的群体形成.研究结果表明相对低的氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,而过高的氮、磷浓度则会抑制微囊藻群体生长.本研究结果也表明目前太湖氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,从而有利于微囊藻水华形成.     

野外模拟扰动对太湖微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统重要的环境因素之一.为了解风浪扰动对湖泊微囊藻群体大小的影响,在野外模拟了风浪扰动对太湖微囊藻群体大小的影响.结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,扰动结束时实验组和对照组微囊藻群体大小分别为68.38和12.56μm,实验组和对照组微囊藻群体大小呈极显著差异;扰动结束时实验组和对照组微囊藻胞外多糖含量分别为1.49×10~~(-6)和1.26×10~(-6)mg/cell,二者差异显著.表明适当强度的风浪扰动短时间内能促使微囊藻群体显著增大,有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

群体大小对微囊藻细胞昼夜垂向迁移的影响

针对群体形态对微囊藻昼夜间上浮下沉规律的影响问题,利用柱状培养装置对室内培养的单细胞、群体细胞以及在太湖采集的群体细胞进行了昼夜间分层观测实验,探讨了细胞形态对微囊藻垂向迁移的影响.实验结果表明:单细胞表现出一定的昼夜迁移规律,但无论是室内培养群体细胞还是太湖采集的群体细胞,都未观察到显著的昼夜上浮下沉的变化规律.另一方面,太湖采集的群体细胞表现出显著的漂浮特点.由此认为,室内培养的细胞与实际湖泊细胞之间存在比重上的差异,群体的大小对于上浮有明显的影响.     

光照强度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)生长及吸收特性的影响

在不同的光照强度下,测定了铜绿微囊藻、斜生栅藻在不同生长期的藻细胞密度、粒径、叶绿素a浓度、浮游植物吸收系数以及比吸收系数.单因素方差分析表明,在整个培养周期中,光照强度对铜绿微囊藻及斜生栅藻的藻细胞密度、叶绿素a浓度以及440、675 nm处吸收系数均有着显著的影响.两种藻在光照强度为50μmol/(m2.s)条件下,藻细胞密度、叶绿素a浓度及吸收系数值相对最大.相关性分析表明:藻类特征波段440、675 nm吸收系数与叶绿素a浓度、藻细胞密度在不同光照条件下都存在着显著的正相关性,其中叶绿素a浓度与藻类吸收系数存在着幂函数的关系,而线性关系能更好的说明藻细胞密度与吸收系数之间的关系.在不同光照强度及培养时期,藻类比吸收系数在一定的范围内波动,随光强增加比吸收系数呈上升趋势.铜绿微囊藻440、675 nm处比吸收系数与叶绿素a浓度呈显著的负相关关系,而斜生栅藻比吸收系数与叶绿素a浓度之间无显著相关,体现了不同藻类由于色素组成及比例差异其色素包裹效应也各不相同.对不同光照强度下的铜绿微囊藻及斜生栅藻进行400～700 nm波段积分,得到了两者在5、50及100μmol/(m2.s)不同种光强下的平均比吸收系数分别为0.0144、0.0134、0.0160,0.0086、0.0088、0.0105 m2/(mg Chl.a),铜绿微囊藻比吸收系数明显大于斜生栅藻.     

温度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)生长及胞外有机物产生的影响

以巢湖优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)为研究对象,研究不同温度(35、25和10℃)对这两种藻生长特性和胞外有机物产生的影响.结果表明,温度对铜绿微囊藻和鱼腥藻的藻细胞密度、碱性磷酸酶活性和胞外有机物浓度影响显著.25℃是铜绿微囊藻和鱼腥藻最适宜的生长温度,最高细胞密度分别达到3.12×107cells/ml和2.03×107 cells/ml.不同温度下两种藻的碱性磷酸酶活性特征,证实了高温对鱼腥藻生长的抑制和低温对铜绿微囊藻生长的抑制.胞外有机物释放总量受蓝藻生物量和单位细胞有机物释放速率的影响.铜绿微囊藻的溶解性有机碳和胞外总多糖释放量在25℃最高,最大值分别为49.28和38.46 mg/L;而鱼腥藻在35℃时释放量最高,最大值分别为45.82和40.60 mg/L;10℃条件抑制了两种藻的生长及胞外有机物的释放.鱼腥藻胞外多糖含量在35℃培养条件下最高,而铜绿微囊藻在10℃条件下最高,说明不利的生长条件会促进蓝藻胞外多糖的分泌.三维荧光图谱分析结果表明,铜绿微囊藻和鱼腥藻胞外有机物以类蛋白质和类腐殖酸为主,温度主要影响藻细胞胞外有机物浓度,而对有机物种类组成没有影响.     

片状微囊藻(Microcystis panniformis)——中国微囊藻属的一个新记录种

目前全球范围内先后有50多种微囊藻被描述记载,国内最新研究报道有12种.根据采自太湖的野外藻类样品,确定了中国微囊藻属的一个新记录种——片状微囊藻(Microcystis panniformis),对其分类学的形态特征进行详细的描述,并对其和分类学上相近的属种Pannus以及微囊藻属的鱼害微囊藻(M.ichthyoblabe)、铜绿微囊藻(M.aeruginosa)和水华微囊藻(M.flos-aquae)等的区分进行讨论.     

太湖群体微囊藻对同形溞(Daphnia similis)生长和繁殖影响的模拟

富营养湖泊中蓝藻水华对枝角类种群和群落结构有显著的影响,但自然条件下群体微囊藻对大型枝角类溞属不同种类的影响仍存在争议.本研究通过两次为期各10 d的模拟实验,利用过滤后的太湖原水模拟群体微囊藻(20～100μm和100 ～200 μm)添加对大型枝角类同形溞(Daphnia similis)种群特征的影响,结果显示两次实验的同形溞均大量存活,不同浓度和颗粒大小的群体微囊藻对其生长和繁殖的影响不同,添加群体微囊藻的同形溞的生长和繁殖显著大于未添加微囊藻的.说明在自然条件下藻毒素对同形溞种群并没有明显的抑制作用,同形溞能够与微囊藻水华共存,其种群特征与微囊藻群体大小组成和生物量有关.     

风生紊流导致微囊藻群体破碎和形态变化

微囊藻群体大小和形态决定其垂向迁移能力,从而影响着水华的形成.为了探讨湖泊中风生紊流对微囊藻群体大小和形态的影响,本研究于2012年8月26日至9月7日在太湖梅梁湾的围隔内进行了12 d的昼夜不间断的高频采样（采样间隔每2小时一次）.研究期间,水面微囊藻密度呈现4次周期性消涨,藻密度变化范围为4×10⁴~2671×10⁴ cells/mL.而整个水柱中的藻密度变化范围仅为3×10⁴~18×10⁴ cells/mL.皮尔逊相关性分析表明微囊藻的原位生长速率与表面藻密度呈负相关而与风速呈正相关.强风速使微囊藻在水柱中均匀分散,增强了透光性,促进了微囊藻的生长.微囊藻群体粒径随着风速的增大逐渐减小,反之亦然.其中值粒径（D₅₀）变化范围为66.2~768.0 μm.在此期间微囊藻群体形态主要以鱼害微囊藻、不规则的惠氏微囊藻、球状的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态为主,其占比也呈现出波动状态.皮尔逊相关分析结果显示微囊藻群体大小与风速呈负相关,说明湖泊中风生紊流会影响微囊藻群体大小.当紊流强度为2.33×10^-5 m²/s³时,微囊藻群体会发生破碎现象,该紊流强度相当于5 m/s的风在30 m深的水库或湖泊中所产生的紊流强度.微囊藻群体被风生紊流破碎后最大粒径与该风速下紊流的最小涡旋尺度相近,表明紊流的最小涡旋尺度决定了微囊藻所能形成群体的最终大小.监测期间,整水柱中不同群体形态的微囊藻占比发生了明显变化,在监测初期以鱼害微囊藻群体形态为主,随后不规则的惠氏微囊藻和铜绿微囊藻群体形态的比例不断增加,最后鱼害微囊藻群体形态又占据主导地位.球状的惠氏微囊藻群体形态在整个监测期中的比例随时间的增加而逐渐降低.不同群体形态微囊藻之间比例的大幅变化无法用微囊藻生长演替来解释.而皮尔逊相关分析结果显示鱼害微囊藻与惠氏微囊藻（不规则的和球状的惠氏微囊藻之和）群体形态之间存在负相关,且惠氏微囊藻与铜绿微囊藻群体形态呈负相关.但在今后研究中需进一步关注在微囊藻群体形态的动态变化过程中细胞大小、胶被、产毒特性和基因序列等特征,从而验证不同种微囊藻群体是否存在形态转换这一猜想.总而言之,普通强度的风生紊流能够破碎微囊藻群体,而气候变化导致的内陆湖泊周边风速下降会促使微囊藻形成更大的群体,从而有利于水华的形成.     

三峡水库神农溪2008年夏季铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)水华暴发特性

对三峡水库一级支流神农溪2008年夏季蓝藻水华进行调查,结果表明神农溪蓝藻水华优势种是铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),暴发水域面积约0.2 km2,持续时间约50 d.本次水华暴发与水体总磷浓度呈正相关,温度、降雨、光照和营养盐等对水华暴发具有重要影响.研究发现尽管神龙溪水域总体处于中-富营养状态,但局部水域由于水流缓慢、水体滞留时间长、营养稀释扩散速率小,在夏季出现富营养化状态,这是蓝藻水华暴发的根本原因.建议开展包括流域综合治理在内的环境整治,确保神农溪水体生态环境的稳定.     

不同磷浓度下光强、温度对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)生长的动力学

水华鱼腥藻是常见的有害水华藻种,但其在磷、光强、温度等生境要素协同作用下的生长动力学鲜见报道.本研究在Lehman模型、Steele模型基础上,设置8个PO3-4-P梯度:0、0.1、0.2、0.5、0.75、1.0、2.5、5.0μmol/L,4个温度水平:15、20、25和30℃和4个光强水平:1000、2000、3000和5000 lx,采取单因素实验方法进行水华鱼腥藻室内纯培养.Monod模型表明水华鱼腥藻最适生长温度和光强条件分别是20℃和3000 lx,最大比生长速率(μmax)和半饱和常数(KS)分别为0.447 d-1和0.081μmol P/L;分别用Lehman模型和Steele模型模拟水华鱼腥藻μmax在不同磷浓度下对连续变化的温度和光强的响应,Lehman动力学模拟结果表明水华鱼腥藻的最适生长温度为21.22±0.98℃,μmax和KS分别为0.421±0.011 d-1和0.055±0.009μmol P/L;Steele模型结果表明μmax和KS分别为0.461±0.010 d-1和0.051±0.009μmol P/L,水华鱼腥藻最适生长光强Ik为2650.93±88.19 lx.     

光照周期性波动对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的抑制

利用自行研制的光生物反应器,以水库中典型的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,研究了两种藻类在光照强度周期性波动条件下的抑制特性.结果表明,相对恒定时平均光照强度6100 lx而言,在光照强度周期性波动条件下,在培养至24天时,铜绿微囊藻生物量降低14%、颜色稍黄,斜生栅藻生物量降低24%、藻体严重泛黄;铜绿微囊藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低12.7%和55.5%,斜生栅藻的叶绿素a和类胡萝卜素含量分别降低78%和74%;模拟内波的周期性波动光强下,两种藻的光合作用参数Fv/Fm、YⅡ和ETR下降,热耗散量NPQ增高,且光合作用受到抑制,生长代谢能力减弱,这为内波控藻提供了理论依据.     

巢湖市水源地铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻团粒径时空分布规律

于2011年4-8月按月对巢湖市水源保护湖区不同水深及不同区位的铜绿微囊藻藻团粒径进行抽样调查,利用统计分析方法,归纳了巢湖水源保护湖区铜绿微囊藻藻团粒径的时空分布规律.湖区铜绿微囊藻藻团出现在4月中旬至5月中旬之间,S1与S2点位表层的藻团粒径与中、底层的均存在显著差异.粒径小于200μm的藻团在各水深的分布都比较均匀,没有明显的趋向性;粒径在200~800μm范围内的藻团更易集中在湖水表层;粒径超过800μm的藻团更易集中在湖水底层.各月份外湖区S2点位藻团粒径水平均高于内湖湾S1点位.由于易受短时气象条件的影响,藻团粒径按月时间尺度变化的规律性不强.藻团形状在整个空间分布上没有显著差异性,但随着季节变化,逐渐由狭长形向规则形变化.藻团粒径的分布范围表明,大型仿生式蓝藻清除设备的过滤筛网对水源湖区铜绿微囊藻藻团的理论过滤效率为99.81%.     

温度对铜绿微囊藻群体培养体系中细菌群落组成及稳定性的影响

微囊藻藻际细菌影响微囊藻的生长及其水华的生消.然而特定微囊藻群体中藻际细菌群落组成对温度变化的响应规律仍不清楚.本文把一株从太湖分离得到的群体铜绿微囊藻,置于不同温度（15、20、25和30℃）下进行培养,分析各培养体系中不同粒径附生或游离细菌群落组成的异同.结果表明：温度显著影响微囊藻群体（>20 μm）附生、单细胞小群体（3~20 μm）附生和游离（0.2~3 μm）细菌群落的组成（PERMANOVA,P<0.01）,Sphingomonadales、Pseudomonadales和Cytophagales分别是3组细菌群落中的最优势菌目,相对丰度分别为21.35%、19.74%和33.44%.在3组细菌群落中都存在一些核心优势细菌类群,其丰度相对稳定,对温度变化不敏感.其中在微囊藻群体附生细菌群落中,优势菌属Brevundimonas和OPB56在20~30℃之间培养时其相对丰度较为稳定;单细胞小群体附生细菌群落中的核心优势菌属Mariniradius相对丰度也是在20~30℃之间较为稳定,而Gemmobacter相对丰度在4种温度下均较为一致;游离细菌群落中的核心优势菌属Porphyrobacter相对丰度在20~30℃之间时也相对稳定.另外,在15℃时,单细胞小群体附生和游离细菌群落的多样性都达到最高,总体细菌群落物种相关性网络复杂度最高,但合作性关联最弱.该研究结果对于深入了解微囊藻群体的藻菌关系有重要意义.     

滇池水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)对低氮的生理响应

通过对分离的滇池北部海埂湾春季蓝藻水华时期的两株水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)进行研究,探讨了滇池水华束丝藻在低浓度硝酸盐下的生长特征,以及无氮条件下藻丝异形胞的诱导分化过程与固氮能力.实验结果表明:两株水华束丝藻在各浓度硝酸盐中均能够生长,并且生物量能够增加到较高水平.硝态氮浓度高时水华束丝藻的生物量也较高,但是硝酸盐浓度超过0.5 mg/L时,各组生物量无显著性差异.无氮BG-11培养基培养条件下,水华束丝藻可以快速分化形成异形胞,含有异形胞的藻丝比例在3 d以后即可达50%左右,最高可以达72%,之后开始下降,但是仍能维持较高比例.水华束丝藻在无氮条件下通过异形胞固定的氮元素从第7 d开始逐渐增加,在生长43 d后,培养基中增加的氮浓度接近30 mg/L.