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水波对微囊藻群体迁移分布的影响

水力发电学报 2024年

作者：杨振海曹娜娜杨方宇江伟权王平曾利北京林业大学水土保持学院中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室澳门科技大学澳门环境研究院

波浪作用下微囊藻群体的迁移分布规律对理解微囊藻水华暴发具有重要意义。本文采用波浪水槽实验，研究了小幅波作用下微囊藻群体的迁移轨迹、浓度分布以及聚集现象。结果表明：与静水环境中近似竖直向上的迁移轨迹不同，微囊藻群体在水... 详细信息

波浪作用下微囊藻群体的迁移分布规律对理解微囊藻水华暴发具有重要意义。本文采用波浪水槽实验，研究了小幅波作用下微囊藻群体的迁移轨迹、浓度分布以及聚集现象。结果表明：与静水环境中近似竖直向上的迁移轨迹不同，微囊藻群体在水波中呈周期性运动，但仍具有向上运动趋势；距水面越近，微囊藻群体受水波影响越大；波高越大，水波引起的水流挟带能力越强，微囊藻群体周期性运动范围越大，水深方向分布越均匀；较大波高条件下，漂浮于表层的微囊藻群体易于出现破碎，并被水波挟带分散至下层水体；大尺寸微囊藻群体具有较强的垂向自主迁移能力，易于聚集在水面，形成较高的表层浓度，而小尺寸微囊藻群体，自主迁移能力弱，易被水波挟带至下层水体，垂向分布相对均匀。

关键词：波浪作用微囊藻迁移分布浓度分布

微囊藻CO_(2)-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO_(2)的竞争效应

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湖泊科学 2023年第5期35卷 1584-1593页

作者：杜雨欣郑保海李佳欣李玉鑫黄立成施军琼吴忠兴西南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室重庆400715 昆明市滇池高原湖泊研究院昆明650228

由于具有高效的CO_(2)-浓缩机制,蓝藻在低CO_(2)浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO_(2)浓度急剧增加,蓝藻CO_(2)-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO... 详细信息

由于具有高效的CO_(2)-浓缩机制,蓝藻在低CO_(2)浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO_(2)浓度急剧增加,蓝藻CO_(2)-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO_(2)-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO_(2)-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO_(2)浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO_(2)-浓缩机制基因微进化对CO_(2)的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO3-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从水华前期到水华中期,sbtA基因型的相对丰度逐渐升高,而到水华后期,出现bicA基因型增多的现象。室内竞争实验同样表明高浓度CO_(2)培养环境下,bicA基因型具有明显竞争优势,随CO_(2)浓度的降低,呈现bicA基因型向sbtA基因型转变的趋势。这些结果表明水华中期无机碳浓度相对较低,能适应碳限制环境的sbtA基因型的微囊藻表现出竞争优势,而对CO_(2)浓度变化敏感的bicA基因型的微囊藻随无机碳浓度的升高逐渐增多;同时,在总碱度,pH和Chl.a影响下,微囊藻基因型在滇池不同微囊藻水华期呈现bicA→sbtA→bicA转变。这些结果说明微囊藻能通过调节不同CO_(2)-浓缩机制基因藻株响应水体无机碳浓度,保持种群竞争优势,并维持水华的形成。

关键词：微囊藻 CO_(2)-浓缩机制微进化无机碳演替滇池

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氮磷比对微囊藻与栅藻磷赋存及分配的影响

湖泊科学 2022年第5期34卷 1461-1470页

作者：谭啸石琳段志鹏曾庆飞李聂贵强娟河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210024 河海大学水文水资源学院南京210024 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 水利部南京水利水文自动化研究所南京210012 常州市武进区水利局常州213115

太湖水体氮浓度及氮磷比的改变可能影响藻类对磷元素的赋存及分配,进而影响水体总磷浓度.为此,本研究选取常见蓝藻(群体微囊藻和单细胞微囊藻)和绿藻(斜生栅藻),设置低氮磷比(N:P=2)和高氮磷比(N:P=20)培养实验,分析藻体胞内磷(INT-P)... 详细信息

太湖水体氮浓度及氮磷比的改变可能影响藻类对磷元素的赋存及分配,进而影响水体总磷浓度.为此,本研究选取常见蓝藻(群体微囊藻和单细胞微囊藻)和绿藻(斜生栅藻),设置低氮磷比(N:P=2)和高氮磷比(N:P=20)培养实验,分析藻体胞内磷(INT-P)和胞外磷(EPS-P)含量、形态及分布,探究氮磷比对藻体磷元素赋存及分配的影响.结果表明:低氮磷比组斜生栅藻和群体微囊藻的藻体磷(CTP,即INT-P与EPS-P之和)显著增加,分别为高氮磷比组的2.7和1.4倍.斜生栅藻和群体微囊藻EPS-P含量(约占CTP的80%)分别增加了3.1和0.48倍,而INT-P含量对氮磷比无明显响应.低氮磷比组的斜生栅藻和群体微囊藻EPS含量分别增加了51.7%和63.5%.此外,微囊藻的CTP与EPS-P主要以可交换态活性磷存在,而INT-P主要以铁铝结合态磷存在.本研究发现低氮磷比促进了藻类EPS分泌,导致EPS-P升高,显著增加了藻体颗粒态磷的含量.这或许是近年来太湖水体总磷波动的原因之一.

关键词：微囊藻栅藻氮磷比磷分配胞外聚合物太湖

洱海南部近岸微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子

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湖泊科学 2023年第6期35卷 1905-1916页

作者：邹艳兰王玮璐秦江余志荣万国帅刘琪周起超云南大学生态与环境学院高原湖泊生态与治理研究院昆明650500 云南省生态环境科学研究院云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室昆明650034

2017年7月—2018年4月在洱海南部近岸开展了4个季度的野外调查,利用细胞分裂频率法研究微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子,结果显示:微囊藻细胞分裂频率的变化范围为6.13%~29.23%,白天显著大于夜间,但两个点位间和表中底3层间的差异... 详细信息

2017年7月—2018年4月在洱海南部近岸开展了4个季度的野外调查,利用细胞分裂频率法研究微囊藻原位增殖的季节变化及影响因子,结果显示:微囊藻细胞分裂频率的变化范围为6.13%~29.23%,白天显著大于夜间,但两个点位间和表中底3层间的差异均不显著;经计算,微囊藻原位生长速率的均值为(0.36±0.06)d^(-1),总体高于其它有相关研究的湖泊。同时,微囊藻细胞分裂频率和原位生长速率具有显著的季节变化,表现为冬季最大(1月,19.65%±4.10%、(0.39±0.01)d^(-1)),秋季(10月,14.48%±4.73%、(0.36±0.02)d^(-1))和夏季(7月,12.77%±3.81%、(0.37±0.07)d^(-1))次之,春季(4月,10.37%±2.64%、(0.30±0.06)d^(-1))最小,其中营养盐浓度的作用不明显,而地表太阳辐射和水温等影响较大。进一步分析发现,除地表太阳辐射外,影响细胞分裂频率昼夜变化的其它因子具有一定的季节异质性。研究结果可为深入研究洱海微囊藻水华发生机制及预测预警提供参考。

关键词：蓝藻微囊藻细胞分裂频率比生长速率洱海

微囊藻对柔细束丝藻生长及土臭素合成与释放的影响

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水生生物学报 2023年第7期47卷 1052-1059页

作者：李晓宇周维成韦慧黄顺李敦海中国科学院水生生物研究所武汉430072 中国科学院大学北京100049

文章选择两种特征不同的微囊藻——产毒的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和无毒的惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii),分别以不同的接种比例(1﹕2、1﹕1和2﹕1)与产土臭素(Geosmin)的柔细束丝藻(Aphanizomenon gracile)混合培养,以探索种间相互作用对藻类生长和束丝藻土臭素合成与释放的影响。结果表明,在共培养条件下,两种微囊藻均抑制了柔细束丝藻的生长,而柔细束丝藻却促进了两种微囊藻的生长。惠氏微囊藻促进了柔细束丝藻土臭素的释放(接种比例为1﹕1时,束丝藻胞外土臭素的细胞份额达到269.43 fg/cell),仅在生长早期与生长受到抑制阶段促进了土臭素的合成;铜绿微囊藻在共培养早期促进了束丝藻土臭素的合成,但共培养却抑制了土臭素的释放,而且在共培养的中后期已检测不到土臭素。研究结果表明,在自然水体中束丝藻与微囊藻的季节演替过程中,微囊藻在与束丝藻的竞争中处于优势,且微囊藻对束丝藻的竞争压力促使后者合成异味物质,随着束丝藻的消亡可能伴随大量异味物质的释放,增加异味事件发生风险。

关键词：异味物质土臭素种间相互作用束丝藻微囊藻

磷对常见淡水微囊藻释放β-环柠檬醛(β-cyclocitral)的影响

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环境科学学报 2022年第11期42卷 211-220页

作者：阮林伟严云志王蓝天王若澜吴倩晖谢平邓绪伟温新利安徽师范大学生态与环境学院省部共建皖江流域退化生态系统修复与重建协同创新中心芜湖241000 中国科学院水生生物研究所湖北东湖湖泊生态系统国家野外科学观测研究站武汉430072 中国科学院大学北京100049 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016

藻类释放的异味化合物导致水体嗅味问题已成为世界性的水环境问题之一,引起了社会的广泛关注.通过室内实验,研究了磷(P)对8种常见微囊藻(Microcystis)释放异味物质—β-环柠檬醛(β-cyclocitral)的影响.结果表明,P对微囊藻生长及释放β-... 详细信息

藻类释放的异味化合物导致水体嗅味问题已成为世界性的水环境问题之一,引起了社会的广泛关注.通过室内实验,研究了磷(P)对8种常见微囊藻(Microcystis)释放异味物质—β-环柠檬醛(β-cyclocitral)的影响.结果表明,P对微囊藻生长及释放β-cyclocitral有较大影响,其中,中低P浓度(0~0.5 mg·L^(-1))有利于多数种类的微囊藻生长,但对藻类活性(F_(v)/F_(m))的影响与叶绿素a(Chl-a)并不一致.铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放β-cyclocitral的能力与P浓度成正比,也是常见微囊藻中β-cyclocitral产率(β-cyclocitral/Chl-a)最高的藻类,可达34.2 ng·μg^(-1),其次为华美微囊藻(Microcystis elabens)达24.1 ng·μg^(-1),惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)的β-cyclocitral产率最低,仅为0.21 ng·μg^(-1).数据分析表明不同种微囊藻,在不同P浓度下释放β-cyclocitral的巨大差异与其产率紧密相关,β-cyclocitral产率与藻类活性(F_(v)/F_(m))紧密相关.结合文献报道的野外调查数据分析,同样表明在富营养化湖泊中随着P浓度的升高,铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)释放β-cyclocitral增加,与室内实验结果一致.本研究通过室内实验,揭示了P对不同微囊藻生长和活性影响的差异,是造成不同微囊藻释放β-cyclocitral差异的重要原因,得出P是调节微囊藻释放β-cyclocitral的重要因素,这对富营养化水体中异味物质的防治有重要意义.

关键词：微囊藻叶绿素a 细胞活性 β-环柠檬醛磷浓度

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绿藻栅藻对微囊藻的抑制效应及评价

水生生物学报 2022年第12期46卷 1916-1923页

作者：宋婵媛白芳李天丽宋立荣大连海洋大学大连116023 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻,研究基于藻类之间的化感作用,对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现,栅藻FACHB-1229的抑制率最高,其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%;通过对滤液中的物质进行GC... 详细信息

为筛选具有控制微囊藻水华潜力的绿藻,研究基于藻类之间的化感作用,对34株绿藻开展筛选及评价工作。结果发现,栅藻FACHB-1229的抑制率最高,其滤液对微囊藻FACHB-3550和FACHB-905的抑制率分别为53.95%和48.39%;通过对滤液中的物质进行GC-MS检测,推测该藻株的效应物质可能为邻苯二甲酸二(2-甲氧基乙基)酯。进一步对FACHB-1229生长和光合放氧、氨氮耐受等指标进行评价,结果发现:该藻株在孔板中的生长速率(0.38±0.06)/d高于微囊藻生长速率(0.13±0.03)/d;栅藻FACHB-1229的光合放氧速率高于同期测定的其他绿藻光合放氧速率,可达(229.91±10.49)μmol O_(2)/(mg Chl.a·h);同时该藻株对氨氮的耐受能力最强,在氨氮浓度为1888.60 mg/L时其生长速率可达(0.30±0.08)/d。此外,在与微囊藻FACHB-3550进行共培养时,栅藻FACHB-1229所占比例持续升高。综上,栅藻FACHB-1229具备与微囊藻竞争的优势,有望成为微囊藻水华生物控制的优选材料。

关键词：化感作用生物控藻种间竞争微囊藻栅藻

气相色谱-离子迁移谱分析微囊藻的挥发性成分

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上海理工大学学报 2023年第4期45卷 385-392页

作者：虞锐鹏王怡淼吴胜芳宋启军王婵周海权江南大学化学与材料工程学院无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡214122 浙江贝盛光伏股份有限公司湖州313008

建立顶空–气相色谱–离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)方法,比较了不同生长时期的微囊藻挥发性物质差异。根据离子迁移谱图结果,结合化学计量学方法对比挥发性有机化合物,通过其指纹谱... 详细信息

建立顶空–气相色谱–离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)方法,比较了不同生长时期的微囊藻挥发性物质差异。根据离子迁移谱图结果,结合化学计量学方法对比挥发性有机化合物,通过其指纹谱图观察挥发性物质相对含量的变化规律。结果表明,挥发性成分的GC-IMS谱图存在明显差异,前2个主成分累计贡献率达到78.4%。从微囊藻水华样品中共鉴定出91种挥发性成分,其中包括醛类23种、醇类21种、酯类16种、酮类10种、硫醚类7种、酸类2种、萜烯类2种,其中1-丁醇、(E,E)–2,4–癸二烯醛、乙酸、二甲基硫醚、(E)–3–己烯–1–醇、1–辛烯–3–酮等是微囊藻水华特征挥发性差异物。本方法操作简便快速,灵敏度高,可用于藻类水华时挥发性代谢物的筛查及确证,为环境监测提供数据支持。

关键词：气相色谱–离子迁移谱微囊藻挥发性成分

3种沉水植物对微囊藻的抑制作用及其周丛藻类响应

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生态环境学报 2023年第10期32卷 1822-1832页

作者：李龙飞魏颖赵建南董静张景晓高肖飞张曼袁华涛高云霓李学军河南师范大学水产学院河南新乡453007 河南省丹江口水库水域生态系统野外科学观测研究站河南南阳474450

富营养水体微囊藻(Microcystis)等有害蓝藻生态防控的长效性与所处微生态系统的响应和影响有关,其中周丛藻类与沉水植物处于同一生态位,在淡水生态系统稳态转换方面具有重要作用。沉水植物对微囊藻等蓝藻的抑制作用研究较多,但周丛藻类... 详细信息

富营养水体微囊藻(Microcystis)等有害蓝藻生态防控的长效性与所处微生态系统的响应和影响有关,其中周丛藻类与沉水植物处于同一生态位,在淡水生态系统稳态转换方面具有重要作用。沉水植物对微囊藻等蓝藻的抑制作用研究较多,但周丛藻类如何响应和影响这一过程还不清楚。为此,选择3种常见水鳖科沉水植物苦草(Vallisneria natans)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea nuttallii)健康植株与2株微囊藻(Microcystis sp.),在室内可控条件下分别共培养18 d,测定每株微囊藻和每种植物生长变化的同时,观察各实验组周丛藻类群落结构的响应。结果表明,鲜质量为2.0 g·L^(-1)的3种沉水植物对起始密度为(3.5±0.1)×10^(6)cells·mL^(-1)的2株微囊藻抑制作用显著,第6天,抑制率均超过80%,伊乐藻的抑藻效果最强。但3种植物也受到微囊藻不同程度的影响,苦草部分叶片从第6天开始死亡分解,伊乐藻和轮叶黑藻鲜质量和株长未明显增加。伴随着3种植物对微囊藻的有效抑制,水环境中氨氮浓度不断增加,在第9-12天达到峰值后再逐渐降低。从第9天开始,各实验组烧杯底部和内壁开始出现附着藻类。实验结束时,相比于植物单培对照组,植物与微囊藻共培组中周丛藻类密度更高,多样性更低。伊乐藻、轮叶黑藻与微囊藻共培组周丛蓝藻相对密度明显高于植物单培组,而苦草、轮叶黑藻与微囊藻共培组丝状蓝藻泽丝藻(Limnothrix sp.)、细鞘丝藻(Leptolyngbya sp.)相对密度高于植物单培组。由此推测,周丛藻类可吸收利用微囊藻死亡分解后释放的营养物质,降低水体营养水平,与沉水植物协同维持清水稳态,但周丛藻类中优势度较高的丝状蓝藻存在潜在生态风险,应加强监测与防控。

关键词：苦草轮叶黑藻伊乐藻沉水植物微囊藻周丛藻类丝状蓝藻