一、蓝藻的分类
蓝藻门下只有一个蓝藻纲。蓝藻纲下再分四个目:色球藻目、念珠藻目、颤藻目和真枝藻目。常见的蓝藻有平裂藻、微囊藻、色球藻、念珠藻、颤藻、真枝藻等。
二、蓝藻的特点
蓝藻结构示意图
1.细胞壁由纤维素(内层)和果胶质(外层)组成,细胞外具胶鞘。
2.无色素体,色素均匀地散在细胞周围的原生质内。色素成分主要为叶绿素a,β胡萝卜素、藻胆素。藻胆素是蓝藻的特征色素,包括蓝藻藻蓝素、蓝藻藻红素和别蓝藻素等。
3.无细胞核,属于原核生物,称为蓝细菌。
4.通化产物主要是蓝藻淀粉。
5.繁殖的方式主要为营养繁殖和孢子繁殖,未发现有性生殖。
营养生殖
孢子生殖
二、蓝藻水华:
1定义:是指蓝藻的生物量显著地高于一般水体中的平均值,并在水体表面大量聚集,形成肉眼可见的藻类聚积体。
2误区:
蓝藻水华的出现,从表观现象上看是瞬时的“暴发”,但是其本质却显然有一个逐渐发展与形成过程,是藻类生物量水体中的逐渐增加的一个缓慢、可以预测的过程。准确地说,“暴发”仅仅描述了短时间内大量水华蓝藻群体的空间位置的改变,主要是从水体中上浮到水体表层或者是由于风的作用,在湖岸的局部地区大量聚集,而不是生物量的“巨变”。
三、蓝藻暴发的因素
1.物理因素
1.1温度
有关实验表明微囊藻的最佳生长温度高于其它藻类。一般水温在17℃以下时,不会发生水华,当水温为26℃时,最适宜于微囊藻的聚集、上浮而形成水华。实验表明,太湖微囊藻的最适生长温度为30-35℃。
1.2光照
1.2.1捕光能力强
由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外,还同时具有藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白),这些色素使得蓝藻可以利用其它藻类所不能利用的绿、黄和橙色部分的光(-nm),从而比其它藻类具有更宽的光吸收波段,能更有效地利用水下光的有效光辐射并可以生长在仅有绿光的环境中。
1.2.2对光耐受能力强
长期暴露在强光条件下对许多藻类来说可能是致命的,但微囊藻通过增加细胞内类胡萝卜素的含量而保护细胞免受光的抑制,因此,对强光有较大的忍受性。
1.2.3能量利用率高
蓝藻仅需较少的能量就能维持其细胞的结构和功能,在较低的光照条件下蓝藻可以比其它藻类具有更高的生长速率。这样,在扰动及其它浮游生物数量较多的条件下,蓝藻就具有更多的竞争优势。
1.3水文气候
水文、气候、气象等条件也可以直接或间接地影响蓝藻种群的细胞密度、种群组成、垂直分布、生命周期等。直接作用是由于风浪和湖流的运动将湖区内的蓝藻吹向湖岸,形成水华;而间接作用,尤其在大型浅水湖泊中,可能更多的是由于风浪的扰动,导致了大量的营养盐从沉积物中释放出来,大大增加了水体中藻类可利用的营养盐含量。
2.化学因素
2.1对N、P亲和力强
微囊藻有较高的磷吸收的最大摄取速率(Vmax),比其它藻类具有更强的储存磷的能力,它们可以在细胞中储存足够的磷(够细胞分裂2-4次),对磷、氮等营养盐的结合力比其它藻类高等,这些特点使得它们可以更有效地利用磷,尤其在氮、磷限制的条件下,具有比其它藻类更高的竞争力。
2.2TN:TP
最近的研究结果表明:在较低或较高的TN:TP的情况下,水体中都会形成蓝藻的水华,较低的TN:TP并不是蓝藻水华形成的条件,而是蓝藻水华产生的结果。
3.生物因素
3.1气囊
许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊,使得它们能够悬浮在水中,同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。蓝藻这种能够垂直迁移的能力使其能够与其他藻类在竞争光照和营养盐时具有明显优势。
3.2多种代谢类型
昼夜交替过程中,蓝藻可以以发酵的形式,分解、利用光合作用时积累在细胞体内的糖原作为能量来源,从而可以维持其生命活动并生长良好。而不具备这种能力的其它藻类在暴露于黑暗、厌氧条件下2-3h后,细胞就会死亡和裂解。
3.3休眠体
当生长环境条件不利时,微囊藻会聚集,进入休眠状态而沉降到相对黑暗、厌氧的底部表层沉积物中。微囊藻的这种生活史策略不仅会影响水体中微囊藻的种群变动,而且可能有助于其越过环境条件恶劣的冬季。目前对微囊藻过冬生理生态对策了解甚少。但是,如果对冬季水体底层低温黑暗极端环境条件下,水华蓝藻生存的生理生态对策有进一步认识,就有可能在冬季,即蓝藻复苏并大量繁殖形成水华之前及时采取针对性措施,为探索控制水华蓝藻技术途径提供理论根据。
3.4集群
浮游动物在摄食时,直径5μm的微囊藻群体,易被捕食。而当微囊藻细胞聚集、形成较大的群体后,就可以有效地抵御原生动物、浮游动物的捕食。
3.5藻毒素
当蓝藻分泌藻毒素时,藻毒素相当于一个召集信号,使蓝藻细胞密度剧增。
四、蓝藻暴发的四阶段理论:(孔繁祥等)
蓝藻的生长与水华的形成可以分为休眠、复苏、生物量增加(生长)、上浮及聚集等4个阶段,每个阶段中蓝藻的生理特性及主导环境影响因子有所不同。在冬季,水华蓝藻的休眠主要受低温及黑暗环境所影响;春节的复苏过程主要受湖泊沉积表面的温度和溶解氧控制,而光合作用和细胞分裂所需要的物质与能量则决定了水华蓝藻在春季和夏季的生长状况,一旦有合适的气象与水文条件,已经在水体中积累的大量水华蓝藻群体将上浮到水体表面积聚,形成可见的水华。
蓝藻暴发过程描述:
首先是水体中蓝藻光合作用所需要的能量与物质使蓝藻数量逐渐增加(缓慢的过程),当外界气象或水文条件适宜时,蓝藻会短时间内上浮和聚集,同时蓝藻毒素释放信号,导致蓝藻细胞聚集增加到倍,形成非常厚的浮渣,被风吹到下风口,堆积形成水华。
五、防治方法
1.物理方法
1.1遮光控藻
藻胆素与叶绿素a为互补的光合色素,蓝藻含藻胆素的蓝藻对环境的适应性更强。采用遮光的方法,将藻胆素吸收的波长大部分遮掉,使藻类均衡生长。
1.2吸附沉降
向池水中加泥、黏土,形成悬浮颗粒将藻细胞吸附一起沉降至底部。
1.3超声波破碎
使用超声波破坏藻胆素的结构功能。
2.化学方法(二次污染)
2.1通过金属离子抑制藻类的正常代谢而达到杀藻的目的。
例如杀藻最常用的硫酸铜。铜离子为重金属离子能结合藻类植物叶绿体合成中,代替镁,钠离子。导致叶绿体重金属中毒,失去光合作用,导致藻类死亡。
2.2通过金属离子的絮凝作用,沉降藻类,达到去除的目的。如聚合铝、明矾等。
2.3化学药剂强氧化性杀藻。如漂白粉、二氧化氯、禄奇等。
3.生物操纵
主要从生态的角度,通过生物间的营养竞争和捕食关系来控制蓝藻水华。
3.1捕食关系
放养鲢鳙的塘,使藻相、菌相达到一个平衡,N、P元素能够快速的被转化利用,则很少出现蓝藻暴发的现象。刘建康()对武汉东湖进行研究发现鲢鳙的大量放养是东湖蓝藻水华消失的决定因素。Bowen对罗非鱼的胃液作了研究,发现活跃的罗非鱼的胃液pH值非常低(1.0-1.25),这种胃液能够溶解蓝藻细胞壁。
3.2竞争抑制
水生植物抑制是从营养竞争、沉降污泥和释放他感物质三方面来影响藻类种群。
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