Toxic Cyanobacteria in Greek Freshwaters, 1987—2000: Occurrence,Toxicity, and Impacts in the Mediterranean Region

In a survey in Greece from 1987 to 2000 hepatotoxic cyanobacterial blooms were observed in 9 out of 33 freshwaters. Microcystins (MCYSTs) were detected by HPLC in 7 of these lakes, and the total MCYST concentration per scum dry weight ranged from 50.3 to 1638 ± 464 μg g^—1. Cyanobacterial genera (Microcystis, Anabaena, Anabaenopsis, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis) with known toxin producing taxa were present in 31 freshwaters. From our data and a review of the literature, it would appear that Mediterranean countries are more likely 1) to have toxic cyanobacterial blooms consisting of Microcystis spp. and 2) to have higher intracellular MCYST concentrations. A case study in Lake Kastoria is used to highlight seasonal patterns of cyanobacterial and MCYST‐LR occurrence and to assess cyanotoxin risk. Cyanobacterial biovolume was high (> 11 μL L^—1) throughout the year and was in excess of Guidance Level 2 (10 μL L^—1) proposed by WHO for recreational waters and Alert Level 2 for drinking water. Further, surface water samples from April to November exceeded Guidance Level 3, with the potential for acute cyanobacterial poisoning. Intracellular MCYST‐LR concentrations (max 3186 μg L^—1) exceeded the WHO guideline for drinking water (1 μg L^—1) from September to November with a high risk of adverse health effects. Preliminary evidence indicates that in 3 lakes microcystins are accumulated in some aquatic organisms. Generally, a high risk level can be deduced from the data for the Mediterranean region.     

不同营养条件下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)的生长竞争行为

蓝藻的暴发通常是藻类之间竞争的结果,了解环境中蓝藻与其它藻类的竞争特点和生存策略对揭示藻华暴发的机制及治理具有重要意义。本文以营养竞争为例,以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella vulgaris)为受试对象,通过测定细胞密度、胞内C、N、P、S四种主要元素含量以及培养基中总氮(TN)、总磷(TP)的消耗,研究不同营养等级(超富营养、富营养、中营养、贫营养)以及单独N、P限制下两种藻在单独培养和共生培养条件下的生长特征和竞争行为。结果表明:(1)在超富营养、富营养、中营养、贫营养条件时,单独培养下的两种藻生物量与营养丰富程度呈正相关;(2)共培养条件下,在高营养水平时铜绿微囊藻在竞争中占优势,低营养水平时小球藻具有竞争优势;(3)胞内C、N、P、S的测定发现,随着营养水平的下降,两种藻胞内N、P的百分含量逐渐减少,而C、S并未呈现显著变化;(4)N限制时,铜绿微囊藻的半饱和常数Ks及最大比增长率μmax均大于小球藻;P限制条件下铜绿微囊藻的半饱和常数Ks小于小球藻,而最大比增长率μmax大于小球藻。综合分析,同一营养条件下,铜绿微囊藻竞争优势的先决因子是N,小球藻是P。因此,从营养竞争与生物适应力角度考虑,降低水体中富余的N或适当提高P的浓度可让小球藻获得竞争优势,对限制单一物种的形成具有平衡作用,可作为防治藻华的潜在方法。     

小球藻和铜绿微囊藻的高浓度Chl-a高光谱定量模型

本研究将地物高光谱遥感技术应用于室内实验,从而得到小球藻和铜绿微囊藻的高光谱特征.通过多种半经验方法,如单波段、波段比值和微分法,建立了两藻种最优的Chl-a高光谱定量模型,并与室外情况进行了对比.结果表明:小球藻的最优定量模型为Chl-a=174.6 1138292(R703) 2.3(109[(R703)]2(p＜0.01),相应的方法适宜性为:一阶微分法＞单波段法＞波段比值法;铜绿微囊藻的最优定量模型为Chl-a=5299164(R757)1.9773(p＜0.01),相应的方法适宜性为:单波段法＞波段比值法＞一阶微分法;从高光谱特征来看,小球藻在540 nm和700 nm附近存在明显的特征波峰,其位置随Chl-a浓度增大而向长波方向偏离,铜绿微囊藻在530 nm、660 nm和700 nm附近存在3个较强的特征波峰,在610 nm和680 nm附近存在明显的波谷;与以往室外研究不同的是铜绿微囊藻的反射率在400-500 nm之间的R值并不低,是因为没有非藻类颗粒物的影响,总吸收明显降低.     

Factors influencing biodeposit production by the New Zealand freshwater mussel Echyridella menziesii

Laboratory experiments on the New Zealand freshwater mussel Echyridella menziesii were used to investigate the short-term effects (7–8 days) of food type on rates of biodeposition and benthic substrate respiration. Post-feeding biodeposition rates ranged from 0.34 to 1.52?mg?g^?1?h^?1 (mean?=?0.50?mg g^?1?h^?1) and were unaffected by the addition of toxin-producing Microcystis. Addition of suspended sediment (30?mg?L^?1) visibly altered substrate composition, and increased total and inorganic biodeposit production rates by 24–33% compared to mussels fed commercial phytoplankton stock. Biodeposition rates of mussels in lake bed substrates were 38% higher than those in silica sand for identical feeding regimes, suggesting that a significant proportion of material produced in this experiment could have been derived from feeding on organic matter in the lake bed sediments. Respiration rates were higher in treatments with Microcystis but were unaffected by the presence of mussels. This laboratory study suggests that biodeposition by E. menziesii is resilient to short-term exposure to Microcystis, and highlights the ability of mussels to alter benthic substrate composition by incorporating suspended sediment into substrates.     

溶藻细菌MS7的分类鉴定及其溶藻活性的初步研究

采用形态学、生理生化指标和16SrRNA基因序列同源性分析的方法,对菌株MS7进行鉴定,并通过溶藻试验测定该菌株对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的溶藻活性和溶藻方式。结果表明,MS7菌株为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis),对铜绿微囊藻具有高效溶藻效果,当菌浓度为108cells/mL,初始藻液叶绿素a浓度为0.7mg/L时,48h溶藻率达到91%。主要通过分泌胞外物质的间接方式溶藻,溶藻物质属于具有很强的热稳定性的非蛋白质类物质。     

尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus Linn)胃酸的PH值,周日变化及其在消化兰藻中的作用

通过测定喂食水华微囊藻的尼罗罗非鱼胃PH值、不同颜色粪便的叶綠素/脱镁叶綠素比例,发现尼罗罗非鱼具有一个与摄食相关的胃酸分泌周期。摄食旺期胃平均PH值为1.47,最低值为0.8。停食后PH值升高,最大值为6.0。用不同浓度的盐酸处理水华微囊藻和对不同颜色粪便的营养分析结果表明,高浓度的胃酸(PH<2)溶解了水华微囊藻细胞壁,为肠消化酶对细胞内含物进行消化创造了先决条件。     

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.     

超声波和改性粘土集成技术在去除蓝藻水华上的应用

近年来,改性粘土除藻技术广泛应用于"水华"的治理当中,其原理是藻类与改性粘土絮凝后自然沉降.通过对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、集胞藻(Synechocystis sp.)和小球藻(Chlorella vulgaris)的絮凝比较,发现具气囊的铜绿微囊藻比其他两种藻发生再悬浮的幅度更大,次数更多.针对我国的水华藻类是以微囊藻(Microcystis sp.)等为主的情况,研究超声波和改性粘土集成技术对藻类的去除效果.结果表明,超声波和改性粘土集成技术能将藻类去除率明显提高,该法的絮体稳定性比单一絮凝法明显增强,且对群体形态的藻的去除率提升效果更好.另外,在40kHz、160W超声辐照下,铜绿微囊藻的气囊去除率在95%以上,但细胞壁保持完好,细胞活性不变,藻毒素不会因细胞破裂而释放,因此超声波和改性粘土集成方法,是治理我国蓝藻水华的有效方法.     

黑藻(Hydrilla verticillata)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)抑制作用

采用黑藻(Hydrilla verticillata)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共同培养的实验方法,追踪测定微囊藻的生长量、光合速率等相关生理生化指标以及观察藻细胞超微结构变化,研究黑藻对铜绿微囊藻的抑制作用及其机制．结果表明,黑藻对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用,表现为藻细胞生长量显著降低,细胞超微结构进行性损伤直至细胞解体,藻体叶绿素a含量和光合速率急剧下降,呼吸速率、超氧物歧化酶(SOD)活性均呈现先升高后下降的趋势,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的积累量与膜的损伤程度相一致．在黑藻养殖水中初步分离得到黑藻分泌的抑藻物质．     

铜绿微囊藻和蛋白核小球藻对不同形态有机磷的利用及其生长

本研究探索了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)在单藻批式培养条件下对三种不同形态的可溶性有机磷化合物:1-磷酸-葡萄糖,环磷酸腺苷(c-AMP)和三磷酸腺苷(ATP)的利用及其生长.结果表明铜绿微囊藻和蛋白核小球藻能够利用这三种有机磷源进行生长.铜绿微囊藻对三种不同形态有机磷源的利用效率由高到低依次是:1-磷酸-葡萄糖,ATP和c-AMP,尤其是对磷酸单酯类磷源——1-磷酸-葡萄糖有极高的利用效率,在该磷源培养条件下微囊藻最大藻浓度能达到正磷酸盐培养条件下的最大藻浓度.小球藻对1-磷酸-葡萄糖和ATP的利用率略高于c-AMP.总体上铜绿微囊藻对这三种有机磷源的利用能力要高于小球藻.碱性磷酸酶与藻利用有机磷的能力有重要的关系,藻对有机磷的利用能力随着胞内酶活的增加而增强.随着富营养化程度的加剧,水体中可溶性有机磷在总磷中的比例也不断升高,铜绿微囊藻对可溶性有机磷的较强利用能力,可能促使其成为富营养化水体中优势种的原因之一.