赤潮生物学
赤潮事件的发生机制和生态效应研究
赤潮事件的发生机制和生态效应研究赤潮是一种由微生物、藻类或浮游动物过度繁殖而引起的现象，它在海洋生态系统中非常常见。
赤潮事件的发生机制和生态效应一直是科学家们关注的研究课题。
本文将介绍赤潮事件的发生机制和生态效应，并对相关研究进行综述。
一、赤潮事件的发生机制1. 生物学因素：赤潮事件的发生与微生物、藻类或浮游动物的繁殖有关。
这些微生物和浮游生物通常是海洋生态系统中的一部分，在适当的环境条件下，它们便会迅速繁殖并形成赤潮。
2. 环境因素：赤潮事件的发生与环境因素密切相关。
温度、光照、水质、营养盐等都会影响赤潮事件的发生。
例如，高温对赤潮的发生有促进作用，而氧化还原水平的变化也会影响赤潮的发生。
3. 化学因素：海水中的化学成分也会影响赤潮事件的发生。
营养盐、有机物和微量元素等对赤潮的发生和繁殖起着重要作用。
赤潮生物通常需要大量的营养盐和有机物才能繁殖。
二、赤潮事件的生态效应1. 氧气耗竭：赤潮生物大量繁殖后会消耗周围水体中的氧气，导致水体中的氧气含量减少，从而危及其他生物的生存。
2. 水质恶化：赤潮生物通常会释放各种有毒物质或代谢产物，导致水体中的毒素含量升高，从而使得水质恶化。
这对其他海洋生物和人类健康都带来了潜在风险。
3. 生物多样性影响：赤潮生物会与其他海洋生物竞争生存资源，从而导致其他物种数量减少或灭绝。
这对海洋生态系统的平衡和生物多样性有重大影响。
4. 经济影响：赤潮事件还会对渔业和旅游等经济活动造成严重影响。
赤潮生物繁殖后会对渔业资源造成损害，导致渔民收入减少；同时，赤潮会破坏海洋景观，影响旅游业的发展。
三、赤潮事件的研究进展科学家们对赤潮事件的发生机制和生态效应进行了广泛而深入的研究，积累了丰富的相关知识。
下面是一些重要的研究进展：1. 生物学因素的研究：科学家们通过采集和分析赤潮生物的样本，研究了赤潮生物的分类、特性和繁殖机制。
他们还利用分子生物学技术探索了赤潮生物的遗传多样性和进化关系。
赤潮
赤潮赤潮的简介赤潮，又叫红潮，是一种水华现象。
它是海洋灾害的一种，是指海洋水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定的环境条件下突发性增殖和聚集，引发一定范围和一段时间内水体变色现象。
赤潮是一个历史沿用名，并不一定都是红色，而是许多赤潮的统称。
发生赤潮时，通常根据引发赤潮的生物的数量、种类而使得海洋水体呈红、黄、绿和褐色等。
赤潮是一种自然现象，也有人为因素引起的，可能但不一定是一种有害生态现象。
赤潮的危害1破坏生态平衡海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存，相互制约的复杂生态系统。
系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定，动态平衡的。
当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。
在植物性赤潮发生初期，由于植物的光合作用，水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。
这种环境因素的改变，致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖，导致一些生物逃避甚至死亡，破坏了原有的生态平衡。
2破坏渔业和水产资源赤潮破坏鱼、虾、贝类等资源的主要原因是：1．破坏渔场的饵料基础，造成渔业减产。
2．赤潮生物的异常发展繁殖，可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞，造成这些生物窒息而死。
3．赤潮后期，赤潮生物大量死亡，在细菌分解作用下，可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质，使海洋生物缺氧或中毒死亡。
4．有些赤潮的体内或代谢产物中含有生物毒素，能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。
3对人类健康有害有些赤潮生物分泌赤潮毒素，当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内，摄食这些有毒生物，虽不能被毒死，但生物毒素可在体内积累，其含量大大超过食用时人体可接受的水平。
这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用，就引起人体中毒，严重时可导致死亡。
由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒，目前确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍，比一般的麻醉剂，如普鲁卡因、可卡因还强10万多倍。
贝毒中毒症状为：初期唇舌麻木，发展到四肢麻木，并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等，严重者出现昏迷，呼吸困难。
水产学中赤潮名词解释
水产学中赤潮名词解释
赤潮（red tide）是指在海洋中发生的一种自然现象，通常是由于浮游生物大量繁殖引起的。
这些浮游生物在短时间内迅速繁殖，形成一层厚厚的红色“海藻”层，从而影响海洋生态系统的平衡。
赤潮的发生通常受到多种因素的影响，包括营养物质的增加、水文气象条件的改变以及生物种群的演变等。
在某些情况下，人类活动也可能促进赤潮的发生，例如排放大量营养物质到海洋中，导致浮游生物的繁殖增加。
赤潮对海洋生态系统的影响非常大。
当浮游生物大量繁殖时，它们会消耗海水中的营养物质，同时释放出一些有害物质，如氨和硫化氢，从而对海洋生物产生毒害作用。
此外，赤潮还可能导致海洋生物的大量死亡，破坏海洋生态系统的平衡。
为了防止赤潮的发生，我们需要采取一系列措施。
首先，要减少向海洋排放的污染物，特别是营养物质。
其次，要加强对海洋生态系统的监测和预警，及时发现并处理可能发生赤潮的情况。
此外，还可以通过培育和放流特定种群的方式来控制赤潮的发生。
总之，赤潮是水产学中一个重要的概念，需要我们深入了解和关注。
通过采取有效的措施来预防和控制赤潮的发生，我们可以保护海洋生态系统的健康和稳定。
赤潮(浙江省杭州市萧山市)PPT课件(初中科学)
赤潮的成因
赤潮是一种复杂的生态特殊现象，其成因至今虽尚未定论，但大多数
学者认为，近海水域有机物污染（富营养化）是形成赤潮的主因。在正
常情况下，海洋环境中营养盐(氮、磷)含量低，往往成为浮游植物繁育的限 制因子。但当大量富含营养物质的生活污水、工业废水（主要是食品、印 染和造纸有机废水）和农业废水入海，加之海区的其他理化因子（如温度、 光照、海流和微量元素等） 对生物的生长和繁育又有利，赤潮生物便急剧
不同海区、不同季节形成赤潮的生物种类有差异，其 中以夜光藻、骨条藻、膝沟藻、 短裸甲藻、红海束毛藻和 原生动物的中缢虫等较为常见。
赤潮的颜色
是由形成赤潮占优势的浮游生物种类的色素 决定的。
赤潮并不都是红色的，通常水体颜色根据赤潮生物 种类和数量的不同，而呈现红色 (包括暗红、红、粉红、 澄红)、褐色 (包括红褐、黄褐、土褐色)、黄色 (包括红 黄、褐黄)、绿色 (包括黄绿)和其它颜色 (白色和灰色)。
产生过赤潮。
赤潮大多数产生在内海、河口、 港湾或有上升流的水域，特别是暖 流内湾水域。
产生的季节随水温等环境因子和 生物种类而异，一般以春夏为产生 盛期。
形成赤潮的生物？
主要是微型或小型浮游植物和原生动物,已知有40多属、 120多种。例如：甲藻类的原甲藻、卵甲藻、裸甲藻、膝 沟藻、多甲藻、角藻 、硅藻类中的骨条藻、根管藻 、角 刺藻、菱形藻、金藻类中的小等刺硅鞭藻 和蓝藻类的束毛 藻等属的一些种类。
•对旅游业和娱乐业的影响。
有害赤潮产生严重破坏了近岸海洋生态环境及生态景观，使海岸海域使用价值降低
预防
要以防为主，严格控制过量有机 物排放入近海水域，尤其是港湾 水域，防止水体富营养化。加强 赤潮产生机理和预测方法的研究，
赤潮生物的分类及其危害和预防
水产养殖赤潮是海水中某一种或多种海洋浮游植物、原生动物或细菌，在一定环境条件下暴发性繁殖或高度聚集，因而引起的一种能使局部水体改变颜色的生态异常现象，并有可能造成海洋生物的死亡，这就是人们所熟知的赤潮现象。
赤潮破坏了海洋生态系统，直接或间接地危害了海洋环境、海洋生物和人类健康，已对海洋渔业、海水养殖业、滨海旅游和休闲业构成严重威胁，为世界三大近海污染问题之一。
近年来，我国沿海有害赤潮发生呈明显上升趋势，暴发频率增加，规模不断扩大，新赤潮藻种不断出现，赤潮对沿海经济的危害程度日益增加，每年的直接经济损失超过10亿元，赤潮已成为一种严重的全球性海洋灾害。
一、赤潮的形成赤潮是一种复杂的生态异常现象，发生的原因也比较多，关于赤潮发生的机理虽然至今尚无明确的定论，但一般认为，海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件，气候和海水的理化因子的变化也是赤潮发生的重要条件。
二、赤潮生物的分类据不完全统计，全世界已报道的赤潮生物有300多种，分别隶属于细菌门、蓝藻门、绿藻门、裸藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、隐藻门和原生动物门10个门类，除了原生动物红色中缢虫外，其他的赤潮生物都属于浮游藻类，其中已经确定的有毒赤潮生物83种。
我国沿海海域的赤潮生物约150多种，其中30种在我国海域形成过有害赤潮。
福建沿海潜在的赤潮生物有121种，其中硅藻82种，甲藻31种，其他藻种包括蓝藻、定鞭藻、隐藻、裸藻等8种。
发生频率最高的有月光藻、中肋骨条藻、裸甲藻、赤藻异湾藻和一些束毛藻属种类。
(一)硅藻门：硅藻类是一群单细胞植物，种类繁多，细胞壁由二氧化硅和果胶质构成，形成坚硬的外壳，活体细胞具有色素体和细胞核，细胞壁由上、下两瓣硅质壳套组成，壳面上具有辐射排列或左右对称排列的花纹。
硅藻类赤潮生物重要属有骨条藻属(如中肋骨条藻)、角刺藻属(如大西洋角刺藻、丹麦角刺藻、双突角刺藻)、根管藻属(如翼根管藻、刚毛根管藻)、弯角藻属、双尾藻属、星杆藻属、盒形藻属、几内亚藻属等。
赤潮 (NXPowerLite)
蓝藻门(Cyanophyta Cyanobacteria) 蓝藻门(Cyanophyta Cyanobacteria)
红海束毛藻 Trichodesmium erythraeum Ehrenberg 热带性种类, 热带性种类,广泛分布于 各大洋暖水区中. 各大洋暖水区中.该种在 我国南海大量分布. 我国南海大量分布. 束毛藻可以产生类似与神 经毒素的藻毒素, 经毒素的藻毒素,并对渔 业等产生危害. 业等产生危害.
世界性种,主要分布在热带,亚热带海域.我国 南沙群岛,西沙群岛,海南岛,广东珠江口,大 亚湾,大鹏湾等都有分布.日本曾报道赤潮发生 前后鱼类大量死亡. 本种可产生腹泻性贝毒(DSP). 本种可产生腹泻性贝毒( ).
倒卵形鳍藻 Dinophysis fortii Pavillard 1923
本种分布于海洋,浅海,寒带至热带水域, 世界范围种.我国主要分布于渤海. 该种可产生腹泻性贝毒(DSP). 该种可产生腹泻性贝毒( ).
世界广布种,常见于温带和热带浅海水域.
图A-B:腹面观及背面观(示意图); 图C-D:腹面观及 腹面观及背面观(示意图); 背面观(LM). 背面观(LM).
夜光藻Noctiluca 夜光藻Noctiluca scintillans (Macartney) Kofoid & Swezy 1921
海洋原甲藻Prorocentrum 海洋原甲藻Prorocentrum micans Ehrenberg 1883
世界性种,广泛 分布于沿海,河 口和大洋海域. 中国的渤海,东 海,香港和南沙 群岛等水域也有 分布,是形成赤 潮的主要种类之 一.
长崎裸甲藻Gymnodinium 长崎裸甲藻Gymnodinium mikimotoi Miyake & Kominami ex Oda 1935
水华和赤潮
水华和赤潮随着环境保护宣传教育的加强，环保意识也深入到学生心中。
在中学生物学教学中，对于水华和赤潮的形成与危害一般只说会造成水体缺氧，学生常会感到难以完全理解。
因为根据他们己有的知识，藻类作为光合自养生物，是水体中的初级生产者、应是能大量生产氧气，供水生生物所需，为何会在藻类大量繁殖后却造成水体缺氧而造成鱼类等水生动物的大量死亡呢？笔者对此作以下分析；1.何为水华与赤潮水华(water bloom，又称水花 water flower)，是指在富营养化的淡水中，由于以原核生物蓝藻为主大量繁殖所致(当然也伴有少量真核的绿藻等)。
主要的蓝藻有铜绿微藻、水花微囊藻、水花束丝藻、水花鱼腥藻等，它们的细胞内含叶绿素和蓝色素等，大量繁殖使水体变蓝或形成其它颜色，并带有腥味或霉味。
赤潮(red tide)，又称红潮，则是指在富营养化的海水中，由于甲藻、硅藻等真核藻类的大量急剧繁殖(当然也有少量蓝藻、原核动物等)，聚集漂浮于海面，使水体呈现红色或褐色等，形成非常壮观的景象，主要发生在近海。
赤潮的颜色是由形成赤潮占优势的赤潮生物种类的颜色决定的，如以夜光藻、红色中缢虫等为主形成的赤潮呈红色，而绿色鞭毛藻为优势种时为绿色，硅藻占优势则呈褐色，若蓝藻门的毛丝藻等大量分布时海水则为棕黄色。
赤潮在古代就已有记载，如《旧约、出埃及记》有“河里的水都变作血了，河里的鱼死了，河也腥臭了，……”的描述，达尔文1832年描述了智利外海的赤潮现象。
据记载我国于1932年在浙江镇海、定海的近海水域发生了赤潮，之后于1952年和1962年则先后报导在黄河口、福建平潭岛水域发生过赤潮。
2.水华与赤潮的形成原因水华与赤潮的形成原因有很多，水体的富营养化是其主要原因。
所谓富营养化，简单地说就是水体中有丰富的养分，其主要来源是大量的工业和生活废水，尤其是大量的N、P等元素入水。
藻类体内有机质中含有的元素有一定的比例：C∶H∶O∶N∶P＝43.7∶6.2∶24.8∶7.7∶1，在光合作用过程中每生成100g细胞有机质(干重)，就要消耗52.4gC、9.29gN和1.2gP。
赤潮的生物学起因和生态影响
赤潮的生物学起因和生态影响赤潮是指海洋中大量浮游生物密集集聚形成的群落现象，这些浮游生物会消耗大量的氧气，繁殖过程中还会产生有毒物质，导致生态系统和人类活动受到严重影响。
这种现象在全球范围内都比较常见，一旦发生，就会对海洋生态和人类社会造成很大的危害。
本文将讨论赤潮的生物学原因和生态影响。
赤潮的生物学原因赤潮的形成和发展与许多生物学因素有关，包括海洋和空气的温度、光照、盐度、营养物质等。
其中，营养物质的浓度是影响赤潮发生的主要因素之一。
通常情况下，海水中有限的营养物质会为不同种类的浮游生物提供生长和繁殖所需的全部元素。
而当生物密度达到一定水平时，它们会消耗完周围所有的营养物质，从而无法继续生长繁殖。
然而，在一些情况下，海洋中的某些区域会出现营养物质的过剩。
这些大量的营养物质通常来自于人类的污染，如化学肥料和污水排放，从而加速了海水中的浮游生物密度。
另外，温度、光照、盐度等生物学因素也会影响赤潮的发生。
例如，夏季高温和强烈光照会促进浮游生物的生长和繁殖，同时海洋中不同水痕的盐度和温度差异也会影响浮游生物的分布。
赤潮的生态影响赤潮对海洋和人类社会都会带来不可逆转的影响。
其中，其最主要的影响包括以下几个方面：1. 大量浮游生物的消耗将会削弱海洋生态系统的物种多样性和生物量。
赤潮期间，水中的大量浮游生物会消耗周围的氧气和营养物质，从而导致线虫、梭子蟹、虾和鱼类等底层生物的死亡。
这不仅对海洋生态系统造成严重影响，还会影响人类的渔业和水产养殖业，导致商家和消费者的经济损失。
2. 赤潮产生大量的有毒物质，对人类和动物的生命健康构成威胁。
一些微型浮游生物以及蓝藻等生物会分泌有毒物质，造成水质污染和海洋底层生物的大量死亡。
如果人类误食受污染的鱼类，也可能会导致严重的健康问题。
3. 赤潮会影响全球气候变化和世界经济。
海洋生态系统对全球气候和能量平衡有很大的影响。
海洋生物的消耗和有毒物质的释放都会加速全球气候的变化，并对海洋运输和旅游业造成重大的经济损失。
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寡核苷酸探针
原理：1、任何赤潮物种都存在着不同的 具有各自特异性的基因序列（如DNA或 RNA） 2、按照目标生物特征性靶序列的 差异可设计单链寡核苷酸探针，这种探针 具有高度的专一性和较强的稳定性。
目标序列的获取： 1. 核酸数据库或专门数据库 如：GeneBank、Genome Database、 RDP（核糖体数据库）等 2. 特异性引物扩增目的基因 如：核糖体RNA基因、蛋白特异性基因 3. 利用蛋白质或特异性氨基酸数据库 如：一些毒素合成酶基因
肽核酸探针
肽核酸（PNA） 是90年代初期人工 合成的DNA类似物， 是一类不带电荷， 具有类似于肽链骨 架结构并携带有碱 基的新信息分子
PNA的电中性 • 热稳定性
复合物 T m /℃ 复合物 T m /℃
15merPNA/DNA 15merDNA/DNA
69 54
15merRNA/RNA 15merDNA/RNA
72 75
条件：10mmol/L磷酸盐缓冲液，0.1mmol/LEDTA,100mmol/NaCl，pH值7.0
•
盐稳定性
NaCl/(mmol/L) 0 140 1000 Tm 15℃ PNA/DNA 72 72 65 Tm 15℃ DNA/DNA 38 56 65
条件：15merPNA/15merDNA与15mer互补DNA杂交；10mmol/L磷酸盐缓冲液pH值7.0
4.荧光原位杂交
注：上图来自于侯建军的博士论文
5.荧光显微镜和流式细胞仪检测
应用该技术取得的相关结果 • 德国学者(John et al，2003）针对能够产生 spirolide毒素的亚历山大藻A．ostenfeldii与 产PSP毒素的亚历山大藻A．tamarens二种 亚历山大藻成功设计了特异性探针 • 唐祥海，于仁成等人通过设计特异性的寡 核苷酸探针，应用荧光原位杂交技术，实 现了对塔玛／链状亚历山大藻复合种亚洲 温带核糖体型的特异性标记和检测
注：以上两图表引自何为主编的《肽核酸》
原理：LightUp探针和LightSpeed探针为 两种荧光标记的PNA探针。当未与靶序列 结合的时候，两者都不发荧光；与靶序列 发生结合的时候，其荧光基团暴露出来。 因此省去了杂交后除去游离探针的分离和 洗涤步骤。
PNA探针的种类及工作原理示意图
1. 2. 3. 4. 5.
操作步骤 1. 藻种的选择和培养、DNA提取及PCR扩增 2. 测序及序列分析
3.探针的设计
Fig：探针AF 设计所针对的核糖体大亚基区域及其序列信息：其中序列AF是指相关亚历山大藻； 序列TA是指塔玛／链状亚历山大藻复合种的亚洲温带核糖体型；序列WE是指塔玛／链状亚历山大 藻复合种的西欧核糖体型；序列PO是指微小亚历山大藻的葡萄牙核糖体型；序列NZ是指微小亚历 山大藻的新西兰核糖体型
分子检测技术概论
• 分子检测技术是以细胞表面或细胞内部的 生化标记(蛋白质、DNA、RNA)为作用对象 ,通过寡核苷酸、抗体、外源凝集素等标记 分子探针,检测全细胞或细胞匀浆中的专一 性标记结合物质,将标记转换为光信号,用于 目标赤潮生物的定性和定量分析。主要有 寡核苷酸探针、免疫探针、肽核酸探针 （PNA探针）及细胞凝集素探针（lectin探 针）
Contents
引言 分子检测技术概成了重大的经济 损失,对海洋生态环境、资源和公众健康构 成了严重威胁，正成为越来越严重的全球 性海洋灾害。
• 如何准确地进行赤潮监测,以便及时采取有 效防治和减灾措施,减少赤潮造成的危害和 损失。
操作步骤 藻种的选择和培养、DNA提取及PCR扩增 测序及序列分析 探针的设计及合成 荧光原位杂交（FISH）或膜杂交 荧光显微镜或流式细胞仪检测
应用该技术取得的相关结果 • 侯建军等人用阳性PNA探针与阴性PNA探针 和空白对照组相比，分别对单种T.pulchellum 进行标记，发现他们呈现出完全不同的荧光， 说明 • 侯建军等人利用设计的PNATP28S01探针均 能在混合样品中，将目标藻T.pulchellum识别 出来，而不会和其他藻发生显著的交叉反应