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产生蓝藻及其蓝藻水华的机理(内因、外因、原因、条件)
蓝藻是藻类生物,又叫蓝(绿)藻。大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质
衣,因此又叫枯藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一
种。
蓝藻水华是由蓝藻短时间的爆发性增殖产生的一种现象。水体中
蓝藻水华一般是多个因子综合影响的结果,其发生机制和过程在科学
界尚未弄清楚,因此现在还无法做到准确预测蓝藻水华发生的时间和
地点。
但水华作为蓝藻种群数量超常规积累的现象,其发展发生也有一
定规律可循。水华的发生是内因和外因共同作用的结果。水华发生的
外因是影响蓝藻种群数量的物理、化学和生物因子,内因则是蓝藻的
生物学特性。
一、蓝藻水华发生的内因
内因是其在长期进化过程中形成的生理生态特征。蓝藻是原核生
物,地球上最古老的光合放氧生物,形成于35亿年前,也是大气臭氧
层形成的主要贡献者,对环境有很强的适应性。
蓝藻特殊的生理生态特征,适合在高温环境和强光环境下生长,
代谢水平极低;主要捕光天线为藻胆蛋白,能更有效的利用光能。形
成水华的蓝藻多数具有伪空泡,这有助于其在水体中的垂直移动,特
别是分层水体。这种伪空泡是有许多内空的蛋白膜小体构成,形成了
气体载体从而具有悬浮能力,通过光合作用调节蛋白膜小体中的蛋白
含量,从而调节其悬浮能力。
二、蓝藻水华发生的外因
外因与水体的性质有关,可以是物理、化学和生物方面的。水体
富营养化是水体中生物对营养盐浓度升高的响应,而水华则是富营养
化过程最为明显的表征。因此,蓝藻生长所需的营养盐浓度是蓝藻水
华发生的最重要的化学因素。
当水体中总磷(TP)浓度超过100微克/升,发生水华可能难以避
免;
总磷浓度低于50微克/升时,水华发生的概率大为降低;
总磷浓度低于30微克/升时,发生蓝藻水华的概率就很小。
氮磷是淡水藻类生长的主要营养元素,当水体中磷质量浓度较高
时,氮的质量浓度就相对较低,这时由于多数丝状蓝藻具有固氮能力,
因此容易形成丝状蓝藻水华。
蓝藻具有的伪空泡有助于藻类上浮,占据光照条件较好的空间位
置,对其他藻类形成竞争光的优势。水华通常发生在天气发生剧烈变
化的条件下,多日晴天后突然阴天和闷热天气,导致蓝藻大量浮于水
面表层,并在微风作用下堆积聚集。
当天气条件稳定时,这种堆积聚集可以持续很长世间。
在天气发生变化,特别是大风和大雨天气,这种形成的表层蓝藻
浮渣和藻浆很快被破坏,微生物作用加剧蓝藻细胞裂解,细胞大量死
亡后,蓝藻毒素随之从细胞中释放进入到水体。
三、蓝藻形成的原因
1环境条件适宜。
蓝藻水华多发生在夏季6-9月,有明显的季节性,受温度、阳光、
营养物质的影响;温度在20℃以上;水体PH值偏高、光照度强且时
间久的条件下,蓝藻形成气囊浮出水面并且迅速繁殖,以至形成蓝藻
水华的现象。
2鱼种放养不合理。
在施肥量较高且有大量生活水污水排入湖中。水中营养盐类丰富,
能促进蓝藻、铜绿微小鱼藻、螺旋藻等大量繁殖。如果此时猎食这些
藻类的花白鲢、罗非鱼数量没有或很少。则大量浮草植物会在水中老
化死亡腐烂。
水体富营养化程度增加时,浮游植物的生物多样性下降,许多种
类因此退出竞争行列。营养盐浓度无疑是造成蓝藻占优势的主要条件,
但其他环境因子对于蓝藻水华的发生也至关重要。
四、蓝藻水华出现的条件
蓝藻水华出现的条件主要可归纳为:
1)水温上升时蓝藻密度增加是重要原因,蓝藻的最适生长水温相
对其他藻类更高;
2)蓝藻对低光有较强的适应性,当水华发生时,水体透明度下降,
严重制约其他种类生长,形成了更利于蓝藻的生长条件;
3)蓝藻在高pH值条件下对低二氧化碳有超强的吸收能力。在富
营养化水体中,浮游植物的光合生产量很高,导致水体的二氧化碳浓
度下降,pH值上升,蓝藻从而具备了很好的竞争能力;
4)低氮/磷比对蓝藻的限制作用不是很大,它们本身具有利用不
同类型氮盐的能力,低氮可诱导蓝藻的固氮能力;
5)很多蓝藻能够从底泥中迁移到水体中,并大量积累细胞内的磷
含量,这也是其他藻类所不具备的优势;
6)蓝藻对微量元素的需求量很小;
7)微囊藻具有气囊的种类,对稳定分层的水体有较强的适应
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