生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨
湖泊科学生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨刘恩生安徽农业大学合肥摘要 分析了生物操纵和非经典生物操纵理论的原理应用条件及局限性提出了在局部水体治理湖泊富营养化的对策分析认为生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类但浮游动物不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华我国的大型浅水湖泊浮游动物数量一般并不多对浮游植物摄食压力不大在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环因此不能治理湖泊富营养化浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道过分追求保护浮游动物是值得思考和研究的问题而非经典生物操纵的核卜内容是利用鱼类直接控制蓝藻水华当链鲸鱼达到阈值密度可以控制蓝藻水华但很难控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化在局部水体治理湖泊富营养化的对策是把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元关键词 生物操纵非经典生物操纵对策富营养化我国湖泊已经面临富营养化问题富营养化已成为我国水环境最为重要的问题湖泊和水库的富营养化是与植物营养主要是磷和氮的富集造成的结果导致湖泊富营养化的根本原因是氮磷过量积累富营养化湖泊最普遍的现象是蓝藻水华的暴发从理论上说治理湖泊富营养化的关键是控制氮磷排放或去除水体中过量氮磷由于蓝藻暴发造成的危害很大因此如何控制水体富营养化及伴随的蓝藻水华暴发一直是环境科学淡水生态学和湖沼学研究的热点之一国内外科学家一直在探索着治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论科技部巢湖水专项项目和安徽农业大学引进与稳定人才项目联合资助收稿收修改稿刘恩生男年生博士教授有关治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论有很多其中和鱼类有关的两个重要理论是生物操纵和非经典生物操纵提出的生物操纵是治理富营养化湖泊藻类的重要理论之一而谢平提出的非经典生物操纵无疑是控制富营养化湖泊蓝藻水华的有效方法然而生物操纵与非经典生物操纵两个理论的应用在有的情况下偏离了科学家的本意被当做灵丹妙药为此有必要对这两个重要理论的原理应用条件及局限性进行分析试图提出新的设计思路生物操纵原理 应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中对生物操纵的起源机制实践意义及局限性进行了透彻分析和高度归纳无疑这对我们更完整系统深入地理解与应用这一理论有极大帮助生物操纵原理等最早提出了生物操纵概念此后发展和完善了这一理论国外科学家较早把重点从内陆水体生物生产力的开发转移到水环境保护世纪年代始湖沼学家注意到环境中的低营养级生物对高营养级生物有上行作用高营养级生物对低营养级生物也有控制作用如等较早注意到鱼类通过食物链可以影响生态系统中较低级生物类群如藻类世纪年代开始出现有关高营养级生物对生态系统结构与功能影响的研究等开始意识到鱼类也能成为调节湖泊生态系统中浮游生物群落和水质的重要驱动因子和的研究进一步证实了等的观点等提出了生物操纵概念年代后有更多报道发表如等提出了营养级联反应假说对内陆水体鱼类下行效应的类型作用机制及结果进行了归纳等提出了上行下行作用模型此后等明确提出了生物操纵生物操纵的主要原理是通过调整鱼类群落结构保护和发展大型牧食性浮游动物从而控制藻类的过量繁殖也可以理解为发挥浮游动物的生态功能控制藻类生物操纵的应用条件及分析生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类那么浮游动物是否能控制所有藻类是否能治理大型浅水湖泊的富营养化是否一定要完全保护浮游动物首先浮游动物是否可以控制所有藻类生物操纵的应用有成功的例子但失败的也不少国外科学家对此有很多分析谢平进行了高度归纳对生物操纵的有效性持怀疑态度或否定态度的大多数学者都认为浮游动物无法有效而持久地控制大型藻类特别是那些形成水华的丝状或群体蓝藻刘建康等认为浮游动物不能控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华其次在我国的大型浅水湖泊中浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物的摄食压力不大因此在我国大型浅水湖泊并没有应用生物操纵成功的例子既然浮游动物不能控制丝状藻类和蓝藻水华那么从理论上说如果仅仅降低了除丝状藻类和蓝藻水华以外的浮游植物会更有利于丝状藻类和蓝藻水华生长谢平归纳了的分析其中认为大量研究表明大型浮游动物的牧食暂时性地导致藻类生物量的下降却常常导致超微藻和不能被浮游动物有效牧食的蓝藻水华的急速增加浮游动物是否可以治理大型浅水湖泊的富营养化首先富营养化与蓝藻暴发不是一件事情氮磷过量积累是导致湖泊富营养化的根本原因而蓝藻暴发是富营养化湖泊的普遍现象只有控制了氮磷排放或去除了水体中过量氮磷才是治理湖泊富营养化的关键而浮游动物摄食的藻类的并没有离开水体那么摄食了藻类的浮游动物哪里去了在深水湖泊可以用图来解释浮游动物摄食藻类后最终可以沉积到湖底脱离物质循环但是在浅水湖泊由于水体经常上下搅拌沉积于湖底的浮游动物尸体很快分解释放又进入物质循环甚至在夏季多风条件下浮游动物尸体还来不及沉积就分解再进入水体中那么为什么也有利用浮游动物净化水体的例子呢如果从一个完整生态系统来考察这一问题就很简单如果把一个湖泊缩小为一个池塘或一个鱼缸很容易可以发现这样的现象当水中藻类被大量浮游动物摄食后水很快变清但是当浮游动物死亡后水体又变黑发臭有时在局部水体还继续维持清水现象但其它部分水质更差通常我们注意了暂时出现的清水现象或还继续维持清水现象的那部分水体而从整体看被浮游动物摄食的藻类中的并没有离开这个系统这相当于藻类中的通过浮游动物这条管道从一端转移刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨到另一端水体中的还几乎和原来一样因此从理论上说浮游动物是不能去除治理大型浅水湖泊富营养化的谢平归纳了的分析认为营养盐特别是磷只是从湖泊的一个营养库暂时转移到了另一个营养库图浮游动物摄食藻类后的去向是否一定要完全保护浮游动物浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道我国的很多湖泊里以浮游植物为主要食物的鱼类数量有限例如在太湖年浮游植物食性鱼产力为占总鱼产力 而年实际渔获量中浮游动物食性鱼类占 浮游植物食性鱼类渔获量仅占 巢湖的情况和太湖也大体一样如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用因此在我国的大型浅水湖泊过分追求保护浮游动物是值得深入思考和研究的问题非经典生物操纵原理 应用条件及分析非经典生物操纵原理谢平等提出的利用链鲸鱼控制蓝藻技术又叫做非经典生物操纵非经典生物操纵和生物操纵是当今治理湖泊藻类的重要理论和方法之一我国科学家日趋重视水域生态系统恢复和重建问题在湖泊生态系统恢复工作中有关鱼类和环境间的研究已有很多刘建康等对武汉东湖蓝藻水华消失之谜的论述谢平等提出了利用链鲸鱼控制蓝藻技术为了与等提出的生物操纵相区别谢平先生把链鲸鱼控藻技术叫做非经典生物操纵非经典生物操纵认为链鲸鱼能滤食 至数个毫米的浮游植物而枝角类仅能滤食 以下的较小浮游植物与枝角类相比链鲸鱼可有效地摄取形成水华的群体蓝藻有效控制大型蓝藻并提出了这样的结论在东湖有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是即一吨水一两鱼非经典生物操纵的应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中明确提出非经典生物操纵的核卜目标定 在控制蓝藻水华但是在有的情况下应用非经典生物操纵理论时偏离了科学家的本意非经典生物操纵是直接利用链鲸控制蓝藻那么链鲸鱼是否可以控制蓝藻是否可以控制所有藻类是否可以降低治理湖泊富营养化链鲸鱼是否可以控制蓝藻大量实践证明如果链鲸鱼达到阈值密度控制蓝藻是完全可以做到的当然在不同的水域这个阈值密度是不同的从理论上可以用逻辑斯蒂尔方程进行解释这一方程反映的是一个种群的增长速度主要取决于这个种群的密度当时种群的增长速度最大当种群密度很小时种群的增长速度也很小蓝藻的生产量也可以用公式表示为蓝藻生产量为蓝藻生物量为蓝藻周转率当很小时也会很低而鱼类的密度可以导致藻类密度或者发生变化当鱼类的摄食量超过蓝藻生物量或者生产量时蓝图链鱼密度和浮游植物数量间的关系根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据藻数量当然会开始减少但是如果鱼类的密度导致蓝藻密度接近时当然容易引起蓝藻数量增加其道理和种庄稼一样如果适当稀疏禾苗就会提高产量分析唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果可以发现链鱼密度和浮游植物的数量间有这样的关系为浮游植物量为链鱼密度图在这个试验中当链鱼密度低于时随着鱼类密度增加浮游植物量增加了当链鱼密度大于时浮游植物量才开始降低这说明并不是只要放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度会导致蓝藻增加因此谢平先生提出的有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是非常重要的链鲸鱼是否可以控制所有藻类董双林认为链鱼对不同的浮游植物影响不同水体的浮游植物群图链鱼密度对蓝藻和隐藻相对比例的影响根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据落结构不同链鱼的作用也不同而水体的营养负荷水文状况及季节都可以产生不同的浮游生物群落这些因素也就影响了链鱼在水体中的作用但是链鱼可以直接滤取大型浮游植物或微小浮游植物群体而对非群体的微小浮游植物直接影响较小由于蓝藻很容易形成群体而被链鲸鱼摄食导致其它浮游植物在总量中相对比例的变化这可以用模型解释这和农民除草的道理一样清除一种杂草后剩余的杂草会长得更好因此在放养链鲸鱼控制蓝藻后水体中的其它藻类有时会大量出现在唐汇娟和谢平的围隔实验里鱼类密度最高的那个围隔里蓝藻数量下降了但是隐藻门藻类数量显著提高图因此通过调整链鲸鱼密度达到控制蓝藻水华在一定条件下是可以做到的但链鲸鱼很难控制所有藻类有时还会引起浮游植物数量增加如的研究结果表明滤食性鱼类促进了浮游植物的增加统计了个放养链鱼的水体中有个水体的浮游植物增加了链鲸鱼是否可以降低治理湖泊富营养化回答这一问题需用图来解释导致湖泊富营养化的关键因素是图中水中增加因此我们关注的问题应该是放养链鲸鱼后的去向按照图的分析发现水中被蓝藻大量吸收后转移为蓝藻此时人为放养食蓝藻鱼类后蓝藻有两个转移方向未被鱼类摄食蓝藻和鱼类摄食蓝藻而鱼类摄食蓝藻也有两个去向利用蓝藻形成鱼类产品中和粪便形式蓝藻利用蓝藻形成鱼类产品中刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨是很少的根据姚宏绿等和陈少莲等的研究结论这个部分大约是蓝藻的 从整体水生态系统看鱼类摄食蓝藻其主要部分粪便形式蓝藻又回到水中甚至有报道认为放养链鲸鱼使水中增加如陈少莲等在东湖的研究发现链鲸鱼的放养大量摄食了浮游动物和加快了水体营养物质的分解释放过程国外有很多研究认为滤食性鱼类的放养可以加速湖泊的富营养化图链鲸鱼摄食蓝藻后的去向那么为什么也有的实验结果显示放养链鲸鱼降低了水体中呢可以根据图进行解释粪便形式蓝藻成团块状很容易随水流漂离原地这就很容易在原地出现低藻和清水区域粪便形式蓝藻由于是团块状其光合作用能力下降即使不漂离原地蓝藻的生产能力也会降低团块状粪便形式蓝藻有的散失回到水中有的沉入底泥而沉入底泥的这个部分是脱离光合作用的而认为放养链鲸鱼降低了的很多结论仅仅是考察了水中的部分并没有把沉入底泥那个部分考虑进去无论如何从整个生态系统看又回到水中的粪便形式蓝藻并没有离开生态系统这一分析在一个小型封闭水体里很容易得到检验根据唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果不同鱼类密度的围隔里水中变化的差别没有达到显著水平图因此放养链鲸鱼对水中的影响就相当于把蓝藻的一部分鱼类摄食蓝藻经过一个管道从一端转移到另一端在转移的过程里仅减少了很小一部分而主要部分又回到原来的水生态系统里因此利用鱼类控制蓝藻是可以做到的但利用鱼类控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化是很难做到的我们在应用非经典生物操纵理论时不能偏离了科学家的本意图不同鱼类密度围隔的变化根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据3l2 20l0 3生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析及对策生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析根据以上分析经典的生物操纵并不完全适用于我国的大型浅水湖泊.在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环在我国的大型浅水湖泊浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物摄食压力不大浮游动物也不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华.此外浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道.如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用.因此在我国的浅水湖泊不应过分追求完全保护浮游动物.非经典生物操纵控制蓝藻是可以做到的但控制所有藻类和降低N P治理湖泊富营养化是很难做到的.并且在大型湖泊进行鱼类控藻还存在一些技术问题l难以在大型湖泊实施以巢湖为例巢湖的水量达到25>l08m3.如果按照50g/m3鱼类密度标准需要l2>l04l5>l04I链鲸鱼才可以控藻如果在太湖则需要20>l0430>l04I链鲸鱼才可以控藻显然这是不可能的2并且大型富营养化湖泊蓝藻的分布是不均匀的.在蓝藻严重堆积区域因氧气等条件的恶化并不适合鱼类生存.那么可能会产生这样的情况蓝藻需要控制的区域鱼类可能较少起不到控制效果3不同的鱼类密度会对浮游植物产生相反的影响.并非放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度可能会导致蓝藻增加.4鱼类可以控制蓝藻却不能控制所有藻类也不能削减N P治理富营养化更不能形成稳定良性生态系统.对策 在局部水体治理湖泊富营养化的设计思路众所周知水生植被恢复是湖泊生态修复的重要内容之一但在蓝藻暴发和风浪很大的开敞水面通常很难恢复水生植被.在富营养化湖泊蓝藻水华的控制是恢复水生植被的重要技术环节.蓝藻水华能降低湖水的透光率减少水下可供水生植物利用的光资源同时蓝藻能粘附在水生植物表面不仅会严重妨碍光合作用和水生植物与湖水间的物质交换还能招致微生物的大量繁殖严重时会引起水生植物的腐烂死亡.水生植被的恢复需要控制风浪的作用.强烈的风浪能造成水生植物的机械损伤影响水生植被恢复的进程风浪扰动湖底能引起沉积物再悬浮污染水质降低湖水透明度并容易在植物表面形成附着层l.如果把鱼类控藻和水生植被恢复相互结合是否可以找到解决途径呢如何解决蓝藻的控制和水生植被的恢复问题呢如何削减富营养化湖泊不断增加的N P呢能不能在局部水域形成稳定良性生态系统在富营养化湖泊当N P不断增加蓝藻暴发很难阻止.湖泊富营养化的关键问题是N P.那么换个角度思考会发现蓝藻是湖泊中吸收N P的有效工具.再深入思考非经典生物操纵的过程可以发现链鲸鱼等滤食性鱼类是收集蓝藻很好的生物工具.根据以上分析可以发现以下解决途径如果收集图6中的7粪便形式蓝藻N P那么回到水中蓝藻N P沉入底泥蓝藻N P死亡有机质N P和直接溶入水中的N P会大量减少很容易形成一个低藻低N P区域在这个区域里风浪减小透明度增加为水生植被生长创造了条件而水生植被也是吸收或收集N P的有利生物工具可以进一步降低和吸收这个区域里的蓝藻和N P区域里的生态条件得到改善通过重建生态系统进一步改善和稳定这个区域图6.根据图6的分析可以产生这样的对策把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合在局部水域建立一个水质生物调控单元.可以根据湖泊中蓝藻分布情况在局部水体进行鱼类控藻收集团块状鱼类藻粪转移上岸上岸蓝藻经发酵成为蓝藻液体肥料在鱼类控藻过程中形成了鱼类产品并形成低藻区域为水生植被恢复创造了条件通过恢复水生植被又可以吸收N P改善局部水域的生态条件在局部水域重建生态系统.根据以上对策针对巢湖富营养化的治理产生了这样的思路通过组装鱼类藻粪拦截网鱼类拦截捕获蓝藻模块生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元.l鱼类藻粪拦截网.功能定位阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪便于机械收集具体方法用网片进行环行布设形成一个正方形区域在网片上加一个可随水位变化人工调节的密眼网片用于阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪.2鱼类拦截捕获蓝藻模块.功能定位在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内利用高密度鱼类拦刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨图鱼类控制蓝藻存在的问题及解决途径截捕获蓝藻形成低藻区域消浪形成鱼类产品具体方法在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内用网箱进行环形布设形成正方形低藻区域生态浮岛水质净化模块功能定位在鱼类拦截捕获蓝藻模块形成的低藻区域里通过设置生态浮岛进一步控制蓝藻吸收氮磷净化水质具体方法在鱼类拦截蓝藻模块内形成的正方形低藻区域里配置生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统NOPQ金相灿主编湖泊富营养化控制和管理技术北京化学工业出版社刘建康译湖泊与水库富营养化防治与实践北京科学出版社谢平链鲸与藻类水华控制北京科学出版社H y dr o b i o l o gi a许木启黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究生态学报e t alV e r h I nt V e r T he o r e t A nge uli m no lSc i e nc eG am b us i a af f i ni s Sc i e nc eSc i e nc eB i o s c i e nc eC an F i s h A g uat Sc iF r e s hu at e r B i o l[]刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想水产学报,,(>:[]刘建康,谢平用链~鲸鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践生态科学,,(>:[]刘恩生太湖主要鱼类食物组成水产学报,,(>:[]刘建康主编东湖生态学研究(一>北京:科学出版社,[]刘建康主编东湖生态学研究(二>北京:科学出版社,[]刘建康,谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷长江流域资源与环境,,(>:[],:,,:[]唐汇娟,谢平围隔中不同密度链对浮游植物的影响华中农业大学学报,,(>:[]董双林链鱼的放养对水质影响的研究进展生态学杂志,,(>:[],,:[]:,,:[]姚宏绿,吴乃蔽,顾月兰等主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为链~鲸产量的效率水生生物学报, ,(>:[]陈少莲,刘肖芳,华俐链~鲸在东湖生态系统的氮~磷循环中的作用水生生物学报,,(>:[],,, ,:[],,,:生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨作者：刘恩生， LIU Ensheng作者单位：安徽农业大学,合肥,230036刊名：湖泊科学英文刊名：JOURNAL OF LAKE SCIENCES年，卷(期)：2010,22(3)1.Hrbacek J;Dvorakova M;Korinek V Demonstration of the effect of the fish stock on the species composition of zoo-plankton and the intensity of metabolism of the whole plankton assemblage 19612.许木启;黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究[期刊论文]-生态学报 1998(5)3.Shapiro J;Lamarra V;Lynch M Biomanipulation:an ecocysem approach to lake restoration 19754.Shapiro J Biomanipulation:The next phase-making it stable 19905.Hurlbert SH;Zedler J;Fairbanks D Ecosystem alteration by mosquitofish (Gambusia affinis) predation 19726.Brooks JL;Dodson SJ Predation,body size,and composition of plankton[外文期刊] 19657.董双林鲢鱼的放养对水质影响的研究进展 1994(02)8.刘恩生太湖主要鱼类食物组成[期刊论文]-水产学报 2008(03)9.刘建康;谢平用鲢、鳙鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践 2003(03)10.刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想[期刊论文]-水产学报 2007(03)11.McQueen DJ Manipulating lake community structure:where do we go from here 199012.Northcote TG Fish in the structure and function of freshwater ecosystems;a "top-down" view 198813.Carpenter SR;Kitchell JF;Hodgson JR Cascading trophic interactions and lake productivity 1985(10)14.Zaret TM;Paine RT Species introduction in a tropical lake 197315.谢平鲢、鳙与藻类水华控制 200316.刘建康湖泊与水库富营养化防治与实践 200317.金相灿湖泊富营养化控制和管理技术 200118.唐汇娟;谢平围隔中不同密度鲢对浮游植物的影响[期刊论文]-华中农业大学学报 2006(03)19.Xie P;Liu K Practical success of biomanipulation using filter-feeding fish to control cyanobacteria blooms:a synthesis of decades of research and application in a subtropical hypereutrophic lake 200120.刘建康;谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷 1999(03)21.刘建康东湖生态学研究(二) 199522.Carpenter SR;Kitchell JF Consumer control of lake productivity 198823.Carpenter SR;Kitcell JF;Hodgson JR;ex al Regulation of lake primary productivity by food web structure 198724.陈少莲;刘肖芳;华俐鲢、鳙在东湖生态系统的氮、磷循环中的作用 1991(01)25.姚宏绿;吴乃薇;顾月兰主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为鲢、鳙产量的效率 1990(02)26.Smith DW Phytoplankton and catfish culture; a review 198827.Smith DW Biological control of excessive phytoplankton growth and enhancement of aquacultural production 198528.刘建康东湖生态学研究(一) 1990。
生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨
湖泊科学生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨刘恩生安徽农业大学合肥摘要 分析了生物操纵和非经典生物操纵理论的原理应用条件及局限性提出了在局部水体治理湖泊富营养化的对策分析认为生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类但浮游动物不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华我国的大型浅水湖泊浮游动物数量一般并不多对浮游植物摄食压力不大在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环因此不能治理湖泊富营养化浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道过分追求保护浮游动物是值得思考和研究的问题而非经典生物操纵的核卜内容是利用鱼类直接控制蓝藻水华当链鲸鱼达到阈值密度可以控制蓝藻水华但很难控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化在局部水体治理湖泊富营养化的对策是把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元关键词 生物操纵非经典生物操纵对策富营养化我国湖泊已经面临富营养化问题富营养化已成为我国水环境最为重要的问题湖泊和水库的富营养化是与植物营养主要是磷和氮的富集造成的结果导致湖泊富营养化的根本原因是氮磷过量积累富营养化湖泊最普遍的现象是蓝藻水华的暴发从理论上说治理湖泊富营养化的关键是控制氮磷排放或去除水体中过量氮磷由于蓝藻暴发造成的危害很大因此如何控制水体富营养化及伴随的蓝藻水华暴发一直是环境科学淡水生态学和湖沼学研究的热点之一国内外科学家一直在探索着治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论科技部巢湖水专项项目和安徽农业大学引进与稳定人才项目联合资助收稿收修改稿刘恩生男年生博士教授有关治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论有很多其中和鱼类有关的两个重要理论是生物操纵和非经典生物操纵提出的生物操纵是治理富营养化湖泊藻类的重要理论之一而谢平提出的非经典生物操纵无疑是控制富营养化湖泊蓝藻水华的有效方法然而生物操纵与非经典生物操纵两个理论的应用在有的情况下偏离了科学家的本意被当做灵丹妙药为此有必要对这两个重要理论的原理应用条件及局限性进行分析试图提出新的设计思路生物操纵原理 应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中对生物操纵的起源机制实践意义及局限性进行了透彻分析和高度归纳无疑这对我们更完整系统深入地理解与应用这一理论有极大帮助生物操纵原理等最早提出了生物操纵概念此后发展和完善了这一理论国外科学家较早把重点从内陆水体生物生产力的开发转移到水环境保护世纪年代始湖沼学家注意到环境中的低营养级生物对高营养级生物有上行作用高营养级生物对低营养级生物也有控制作用如等较早注意到鱼类通过食物链可以影响生态系统中较低级生物类群如藻类世纪年代开始出现有关高营养级生物对生态系统结构与功能影响的研究等开始意识到鱼类也能成为调节湖泊生态系统中浮游生物群落和水质的重要驱动因子和的研究进一步证实了等的观点等提出了生物操纵概念年代后有更多报道发表如等提出了营养级联反应假说对内陆水体鱼类下行效应的类型作用机制及结果进行了归纳等提出了上行下行作用模型此后等明确提出了生物操纵生物操纵的主要原理是通过调整鱼类群落结构保护和发展大型牧食性浮游动物从而控制藻类的过量繁殖也可以理解为发挥浮游动物的生态功能控制藻类生物操纵的应用条件及分析生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类那么浮游动物是否能控制所有藻类是否能治理大型浅水湖泊的富营养化是否一定要完全保护浮游动物首先浮游动物是否可以控制所有藻类生物操纵的应用有成功的例子但失败的也不少国外科学家对此有很多分析谢平进行了高度归纳对生物操纵的有效性持怀疑态度或否定态度的大多数学者都认为浮游动物无法有效而持久地控制大型藻类特别是那些形成水华的丝状或群体蓝藻刘建康等认为浮游动物不能控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华其次在我国的大型浅水湖泊中浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物的摄食压力不大因此在我国大型浅水湖泊并没有应用生物操纵成功的例子既然浮游动物不能控制丝状藻类和蓝藻水华那么从理论上说如果仅仅降低了除丝状藻类和蓝藻水华以外的浮游植物会更有利于丝状藻类和蓝藻水华生长谢平归纳了的分析其中认为大量研究表明大型浮游动物的牧食暂时性地导致藻类生物量的下降却常常导致超微藻和不能被浮游动物有效牧食的蓝藻水华的急速增加浮游动物是否可以治理大型浅水湖泊的富营养化首先富营养化与蓝藻暴发不是一件事情氮磷过量积累是导致湖泊富营养化的根本原因而蓝藻暴发是富营养化湖泊的普遍现象只有控制了氮磷排放或去除了水体中过量氮磷才是治理湖泊富营养化的关键而浮游动物摄食的藻类的并没有离开水体那么摄食了藻类的浮游动物哪里去了在深水湖泊可以用图来解释浮游动物摄食藻类后最终可以沉积到湖底脱离物质循环但是在浅水湖泊由于水体经常上下搅拌沉积于湖底的浮游动物尸体很快分解释放又进入物质循环甚至在夏季多风条件下浮游动物尸体还来不及沉积就分解再进入水体中那么为什么也有利用浮游动物净化水体的例子呢如果从一个完整生态系统来考察这一问题就很简单如果把一个湖泊缩小为一个池塘或一个鱼缸很容易可以发现这样的现象当水中藻类被大量浮游动物摄食后水很快变清但是当浮游动物死亡后水体又变黑发臭有时在局部水体还继续维持清水现象但其它部分水质更差通常我们注意了暂时出现的清水现象或还继续维持清水现象的那部分水体而从整体看被浮游动物摄食的藻类中的并没有离开这个系统这相当于藻类中的通过浮游动物这条管道从一端转移刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨到另一端水体中的还几乎和原来一样因此从理论上说浮游动物是不能去除治理大型浅水湖泊富营养化的谢平归纳了的分析认为营养盐特别是磷只是从湖泊的一个营养库暂时转移到了另一个营养库图浮游动物摄食藻类后的去向是否一定要完全保护浮游动物浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道我国的很多湖泊里以浮游植物为主要食物的鱼类数量有限例如在太湖年浮游植物食性鱼产力为占总鱼产力 而年实际渔获量中浮游动物食性鱼类占 浮游植物食性鱼类渔获量仅占 巢湖的情况和太湖也大体一样如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用因此在我国的大型浅水湖泊过分追求保护浮游动物是值得深入思考和研究的问题非经典生物操纵原理 应用条件及分析非经典生物操纵原理谢平等提出的利用链鲸鱼控制蓝藻技术又叫做非经典生物操纵非经典生物操纵和生物操纵是当今治理湖泊藻类的重要理论和方法之一我国科学家日趋重视水域生态系统恢复和重建问题在湖泊生态系统恢复工作中有关鱼类和环境间的研究已有很多刘建康等对武汉东湖蓝藻水华消失之谜的论述谢平等提出了利用链鲸鱼控制蓝藻技术为了与等提出的生物操纵相区别谢平先生把链鲸鱼控藻技术叫做非经典生物操纵非经典生物操纵认为链鲸鱼能滤食 至数个毫米的浮游植物而枝角类仅能滤食 以下的较小浮游植物与枝角类相比链鲸鱼可有效地摄取形成水华的群体蓝藻有效控制大型蓝藻并提出了这样的结论在东湖有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是即一吨水一两鱼非经典生物操纵的应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中明确提出非经典生物操纵的核卜目标定 在控制蓝藻水华但是在有的情况下应用非经典生物操纵理论时偏离了科学家的本意非经典生物操纵是直接利用链鲸控制蓝藻那么链鲸鱼是否可以控制蓝藻是否可以控制所有藻类是否可以降低治理湖泊富营养化链鲸鱼是否可以控制蓝藻大量实践证明如果链鲸鱼达到阈值密度控制蓝藻是完全可以做到的当然在不同的水域这个阈值密度是不同的从理论上可以用逻辑斯蒂尔方程进行解释这一方程反映的是一个种群的增长速度主要取决于这个种群的密度当时种群的增长速度最大当种群密度很小时种群的增长速度也很小蓝藻的生产量也可以用公式表示为蓝藻生产量为蓝藻生物量为蓝藻周转率当很小时也会很低而鱼类的密度可以导致藻类密度或者发生变化当鱼类的摄食量超过蓝藻生物量或者生产量时蓝图链鱼密度和浮游植物数量间的关系根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据藻数量当然会开始减少但是如果鱼类的密度导致蓝藻密度接近时当然容易引起蓝藻数量增加其道理和种庄稼一样如果适当稀疏禾苗就会提高产量分析唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果可以发现链鱼密度和浮游植物的数量间有这样的关系为浮游植物量为链鱼密度图在这个试验中当链鱼密度低于时随着鱼类密度增加浮游植物量增加了当链鱼密度大于时浮游植物量才开始降低这说明并不是只要放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度会导致蓝藻增加因此谢平先生提出的有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是非常重要的链鲸鱼是否可以控制所有藻类董双林认为链鱼对不同的浮游植物影响不同水体的浮游植物群图链鱼密度对蓝藻和隐藻相对比例的影响根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据落结构不同链鱼的作用也不同而水体的营养负荷水文状况及季节都可以产生不同的浮游生物群落这些因素也就影响了链鱼在水体中的作用但是链鱼可以直接滤取大型浮游植物或微小浮游植物群体而对非群体的微小浮游植物直接影响较小由于蓝藻很容易形成群体而被链鲸鱼摄食导致其它浮游植物在总量中相对比例的变化这可以用模型解释这和农民除草的道理一样清除一种杂草后剩余的杂草会长得更好因此在放养链鲸鱼控制蓝藻后水体中的其它藻类有时会大量出现在唐汇娟和谢平的围隔实验里鱼类密度最高的那个围隔里蓝藻数量下降了但是隐藻门藻类数量显著提高图因此通过调整链鲸鱼密度达到控制蓝藻水华在一定条件下是可以做到的但链鲸鱼很难控制所有藻类有时还会引起浮游植物数量增加如的研究结果表明滤食性鱼类促进了浮游植物的增加统计了个放养链鱼的水体中有个水体的浮游植物增加了链鲸鱼是否可以降低治理湖泊富营养化回答这一问题需用图来解释导致湖泊富营养化的关键因素是图中水中增加因此我们关注的问题应该是放养链鲸鱼后的去向按照图的分析发现水中被蓝藻大量吸收后转移为蓝藻此时人为放养食蓝藻鱼类后蓝藻有两个转移方向未被鱼类摄食蓝藻和鱼类摄食蓝藻而鱼类摄食蓝藻也有两个去向利用蓝藻形成鱼类产品中和粪便形式蓝藻利用蓝藻形成鱼类产品中刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨是很少的根据姚宏绿等和陈少莲等的研究结论这个部分大约是蓝藻的 从整体水生态系统看鱼类摄食蓝藻其主要部分粪便形式蓝藻又回到水中甚至有报道认为放养链鲸鱼使水中增加如陈少莲等在东湖的研究发现链鲸鱼的放养大量摄食了浮游动物和加快了水体营养物质的分解释放过程国外有很多研究认为滤食性鱼类的放养可以加速湖泊的富营养化图链鲸鱼摄食蓝藻后的去向那么为什么也有的实验结果显示放养链鲸鱼降低了水体中呢可以根据图进行解释粪便形式蓝藻成团块状很容易随水流漂离原地这就很容易在原地出现低藻和清水区域粪便形式蓝藻由于是团块状其光合作用能力下降即使不漂离原地蓝藻的生产能力也会降低团块状粪便形式蓝藻有的散失回到水中有的沉入底泥而沉入底泥的这个部分是脱离光合作用的而认为放养链鲸鱼降低了的很多结论仅仅是考察了水中的部分并没有把沉入底泥那个部分考虑进去无论如何从整个生态系统看又回到水中的粪便形式蓝藻并没有离开生态系统这一分析在一个小型封闭水体里很容易得到检验根据唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果不同鱼类密度的围隔里水中变化的差别没有达到显著水平图因此放养链鲸鱼对水中的影响就相当于把蓝藻的一部分鱼类摄食蓝藻经过一个管道从一端转移到另一端在转移的过程里仅减少了很小一部分而主要部分又回到原来的水生态系统里因此利用鱼类控制蓝藻是可以做到的但利用鱼类控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化是很难做到的我们在应用非经典生物操纵理论时不能偏离了科学家的本意图不同鱼类密度围隔的变化根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据3l2 20l0 3生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析及对策生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析根据以上分析经典的生物操纵并不完全适用于我国的大型浅水湖泊.在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环在我国的大型浅水湖泊浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物摄食压力不大浮游动物也不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华.此外浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道.如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用.因此在我国的浅水湖泊不应过分追求完全保护浮游动物.非经典生物操纵控制蓝藻是可以做到的但控制所有藻类和降低N P治理湖泊富营养化是很难做到的.并且在大型湖泊进行鱼类控藻还存在一些技术问题l难以在大型湖泊实施以巢湖为例巢湖的水量达到25>l08m3.如果按照50g/m3鱼类密度标准需要l2>l04l5>l04I链鲸鱼才可以控藻如果在太湖则需要20>l0430>l04I链鲸鱼才可以控藻显然这是不可能的2并且大型富营养化湖泊蓝藻的分布是不均匀的.在蓝藻严重堆积区域因氧气等条件的恶化并不适合鱼类生存.那么可能会产生这样的情况蓝藻需要控制的区域鱼类可能较少起不到控制效果3不同的鱼类密度会对浮游植物产生相反的影响.并非放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度可能会导致蓝藻增加.4鱼类可以控制蓝藻却不能控制所有藻类也不能削减N P治理富营养化更不能形成稳定良性生态系统.对策 在局部水体治理湖泊富营养化的设计思路众所周知水生植被恢复是湖泊生态修复的重要内容之一但在蓝藻暴发和风浪很大的开敞水面通常很难恢复水生植被.在富营养化湖泊蓝藻水华的控制是恢复水生植被的重要技术环节.蓝藻水华能降低湖水的透光率减少水下可供水生植物利用的光资源同时蓝藻能粘附在水生植物表面不仅会严重妨碍光合作用和水生植物与湖水间的物质交换还能招致微生物的大量繁殖严重时会引起水生植物的腐烂死亡.水生植被的恢复需要控制风浪的作用.强烈的风浪能造成水生植物的机械损伤影响水生植被恢复的进程风浪扰动湖底能引起沉积物再悬浮污染水质降低湖水透明度并容易在植物表面形成附着层l.如果把鱼类控藻和水生植被恢复相互结合是否可以找到解决途径呢如何解决蓝藻的控制和水生植被的恢复问题呢如何削减富营养化湖泊不断增加的N P呢能不能在局部水域形成稳定良性生态系统在富营养化湖泊当N P不断增加蓝藻暴发很难阻止.湖泊富营养化的关键问题是N P.那么换个角度思考会发现蓝藻是湖泊中吸收N P的有效工具.再深入思考非经典生物操纵的过程可以发现链鲸鱼等滤食性鱼类是收集蓝藻很好的生物工具.根据以上分析可以发现以下解决途径如果收集图6中的7粪便形式蓝藻N P那么回到水中蓝藻N P沉入底泥蓝藻N P死亡有机质N P和直接溶入水中的N P会大量减少很容易形成一个低藻低N P区域在这个区域里风浪减小透明度增加为水生植被生长创造了条件而水生植被也是吸收或收集N P的有利生物工具可以进一步降低和吸收这个区域里的蓝藻和N P区域里的生态条件得到改善通过重建生态系统进一步改善和稳定这个区域图6.根据图6的分析可以产生这样的对策把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合在局部水域建立一个水质生物调控单元.可以根据湖泊中蓝藻分布情况在局部水体进行鱼类控藻收集团块状鱼类藻粪转移上岸上岸蓝藻经发酵成为蓝藻液体肥料在鱼类控藻过程中形成了鱼类产品并形成低藻区域为水生植被恢复创造了条件通过恢复水生植被又可以吸收N P改善局部水域的生态条件在局部水域重建生态系统.根据以上对策针对巢湖富营养化的治理产生了这样的思路通过组装鱼类藻粪拦截网鱼类拦截捕获蓝藻模块生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元.l鱼类藻粪拦截网.功能定位阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪便于机械收集具体方法用网片进行环行布设形成一个正方形区域在网片上加一个可随水位变化人工调节的密眼网片用于阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪.2鱼类拦截捕获蓝藻模块.功能定位在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内利用高密度鱼类拦刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨图鱼类控制蓝藻存在的问题及解决途径截捕获蓝藻形成低藻区域消浪形成鱼类产品具体方法在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内用网箱进行环形布设形成正方形低藻区域生态浮岛水质净化模块功能定位在鱼类拦截捕获蓝藻模块形成的低藻区域里通过设置生态浮岛进一步控制蓝藻吸收氮磷净化水质具体方法在鱼类拦截蓝藻模块内形成的正方形低藻区域里配置生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统NOPQ金相灿主编湖泊富营养化控制和管理技术北京化学工业出版社刘建康译湖泊与水库富营养化防治与实践北京科学出版社谢平链鲸与藻类水华控制北京科学出版社H y dr o b i o l o gi a许木启黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究生态学报e t alV e r h I nt V e r T he o r e t A nge uli m no lSc i e nc eG am b us i a af f i ni s Sc i e nc eSc i e nc eB i o s c i e nc eC an F i s h A g uat Sc iF r e s hu at e r B i o l[]刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想水产学报,,(>:[]刘建康,谢平用链~鲸鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践生态科学,,(>:[]刘恩生太湖主要鱼类食物组成水产学报,,(>:[]刘建康主编东湖生态学研究(一>北京:科学出版社,[]刘建康主编东湖生态学研究(二>北京:科学出版社,[]刘建康,谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷长江流域资源与环境,,(>:[],:,,:[]唐汇娟,谢平围隔中不同密度链对浮游植物的影响华中农业大学学报,,(>:[]董双林链鱼的放养对水质影响的研究进展生态学杂志,,(>:[],,:[]:,,:[]姚宏绿,吴乃蔽,顾月兰等主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为链~鲸产量的效率水生生物学报, ,(>:[]陈少莲,刘肖芳,华俐链~鲸在东湖生态系统的氮~磷循环中的作用水生生物学报,,(>:[],,, ,:[],,,:生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨作者：刘恩生， LIU Ensheng作者单位：安徽农业大学,合肥,230036刊名：湖泊科学英文刊名：JOURNAL OF LAKE SCIENCES年，卷(期)：2010,22(3)1.Hrbacek J;Dvorakova M;Korinek V Demonstration of the effect of the fish stock on the species composition of zoo-plankton and the intensity of metabolism of the whole plankton assemblage 19612.许木启;黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究[期刊论文]-生态学报 1998(5)3.Shapiro J;Lamarra V;Lynch M Biomanipulation:an ecocysem approach to lake restoration 19754.Shapiro J Biomanipulation:The next phase-making it stable 19905.Hurlbert SH;Zedler J;Fairbanks D Ecosystem alteration by mosquitofish (Gambusia affinis) predation 19726.Brooks JL;Dodson SJ Predation,body size,and composition of plankton[外文期刊] 19657.董双林鲢鱼的放养对水质影响的研究进展 1994(02)8.刘恩生太湖主要鱼类食物组成[期刊论文]-水产学报 2008(03)9.刘建康;谢平用鲢、鳙鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践 2003(03)10.刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想[期刊论文]-水产学报 2007(03)11.McQueen DJ Manipulating lake community structure:where do we go from here 199012.Northcote TG Fish in the structure and function of freshwater ecosystems;a "top-down" view 198813.Carpenter SR;Kitchell JF;Hodgson JR Cascading trophic interactions and lake productivity 1985(10)14.Zaret TM;Paine RT Species introduction in a tropical lake 197315.谢平鲢、鳙与藻类水华控制 200316.刘建康湖泊与水库富营养化防治与实践 200317.金相灿湖泊富营养化控制和管理技术 200118.唐汇娟;谢平围隔中不同密度鲢对浮游植物的影响[期刊论文]-华中农业大学学报 2006(03)19.Xie P;Liu K Practical success of biomanipulation using filter-feeding fish to control cyanobacteria blooms:a synthesis of decades of research and application in a subtropical hypereutrophic lake 200120.刘建康;谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷 1999(03)21.刘建康东湖生态学研究(二) 199522.Carpenter SR;Kitchell JF Consumer control of lake productivity 198823.Carpenter SR;Kitcell JF;Hodgson JR;ex al Regulation of lake primary productivity by food web structure 198724.陈少莲;刘肖芳;华俐鲢、鳙在东湖生态系统的氮、磷循环中的作用 1991(01)25.姚宏绿;吴乃薇;顾月兰主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为鲢、鳙产量的效率 1990(02)26.Smith DW Phytoplankton and catfish culture; a review 198827.Smith DW Biological control of excessive phytoplankton growth and enhancement of aquacultural production 198528.刘建康东湖生态学研究(一) 1990。
对水体中藻类的正确认识与合理科学利用
对水体中藻类的正确认识及合理科学利用总述：正确认识藻类:藻类是水体的初级生产者，是水体中物质循环最重要最关键的一个环节，也是水体生产力的表达，明确藻类生长繁殖的生态意义。
控藻是要让藻类在水体中生长繁殖，通过生态系统食物链的更高一级来消化生长繁殖的藻类；通过精准地对于目标水域进展水生动物特别是鱼类的控制来调整水体水生动物生物种群数量与群落总量，准确地控制水体中藻类的总量。
这对恢复水域生态系统和治理水体富营养化都有着极其重要的意义。
一、对于藻类的认识平常我们一提到藻类，首先想到的是水体的富营养化现象，想到的是“蓝藻〞的爆发，“水华〞的发生，“藻毒素〞对于人体的危害等等。
这实际上是我们对藻类的一个很偏面认识，而事实上：1、藻类是水体的初级生产力，是水体生产力的表达。
浮游藻类在水域生态系统中属于初级生产者，体具有叶绿素，通过光合作用等将CO2、水体中的氮磷等无机物转变为葡萄糖等有机物，供其他次级消费者利用，这在水生态系统中具有重要的地位。
浮游藻类是水域生态系统食物链的开端，是无机环境与有机环境的承接者，对物质循环和能量转化起着重要作用。
它们提供氧气、提供饵料、物质转化。
浮游藻类是水域生态系统食物链中非常重要的环节，所有高等水生生物的生存最终依靠藻类的存在。
2、藻类是自然界物质循环最为重要的一个环节。
从藻类的分子式近似地为C106H263O110N16P〔藻类原生质〕可以看出，自然界的碳、氮、磷的循环都得依靠藻类来完成，藻类在自然界中是很重要的一类物质。
“8种科学的末日预言〞中的第四条预言就是关于藻类的：藻类危机〔有某一日，地球上的硅藻不利用太阳能将水形成氧气与氢气而是变种不能利用水分子或者其他的替代物，它有可能转化为利用盐为原料时，结果释放出氯气，没多少年就足以毁掉整个地球。
〕，这足见藻类在自然界的重要性。
3、了解藻类生长的关联因素。
温度、水体的PH值、水体中的氮、水体中的磷、光照等等都对藻类的生长繁殖有关联。
最新非生物操纵法专业知识讲座
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
3.非经典生物操纵法的案例分析
• 非经典生物操纵技术治理千岛湖水华 •
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模
• 不合理仿。的文生档如产有不活当动之处极，易请联将系本氮人、或网磷站、删除碳。等营 养元素及有机物质输入库内,或溶于水中或 沉淀库底,进而使库水富营养化,其最直观的 现象就是浮游生物增加,透明度减少,时而发 生“水华”,有碍旅游,甚至居民的饮水质量。 就千岛湖而言,满足旅游需要其透明度要求 保持4m以上,给人以干净、优雅的视觉。倘 若此时浮游植物为150万个/L,浮游动物为 900个/L,能提供938. 75万kg鲢鳙鱼产潜力, 假如其中50%被捕捞,即可达到469. 38万kg 的产量,可满足养殖生产的需要。
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
• 谢谢观看！
• 针对水体“水华”的蓝藻过度繁殖及死亡 腐败,运用非经典生物操纵技术,在清除凶猛 鱼的基础上,对千岛湖实施网围养殖式围隔, 每年投放大规格鲢鳙鱼种(鲢鳙比约1. 5∶1) 50万kg以上,计1 000万尾,使网围养殖区水 域的存鱼量达到8. 5 g/m3 ,同时对网围养殖 实施禁渔。经3年试验,至今水华已不再出现, 初步实现了千岛湖水域生态环境良性循环。
文档来源于网络，文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模 仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。
生物操纵在富营养化湖泊生态恢复中的应用及问题综述
生物操纵在富营养化湖泊生态恢复中的应用及问题综述
谷娇;崔小惠;刘敏;戴燕燕;李宽意
【期刊名称】《生态科学》
【年(卷),期】2022(41)2
【摘要】近年来,水体富营养化已成为全球范围内日趋严重的水环境问题之一,而生物操纵则是通过改变水生食物网结构、降低浮游植物生物量、使水体变清,成为富营养水体生态修复的有效途径。
论文综述了生物操纵理论的产生和发展、概述其在国内外湖泊生态修复中的应用、总结其在实际应用中面临的挑战,重点讲述了生物操纵后幼鱼暴发的原因及所产生的负面效应,并针对湖泊存在的差异性问题提出相应的措施建议。
大量实践结果表明,即使存在一些影响生物操纵取得成功的限制因素,但对于湖泊、水库而言,只要有效控制水体的磷浓度,生物操纵依然可以作为一种有效的退化湖泊生态恢复技术。
对于热带、亚热带湖泊和水库,除了控制磷浓度外,有效减少幼鱼尤其是底栖食性幼鱼的生物量也是生物操纵技术取得成功的关键。
【总页数】12页(P237-248)
【作者】谷娇;崔小惠;刘敏;戴燕燕;李宽意
【作者单位】太原师范学院;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X171.4
【相关文献】
1.生物操纵在退化湖泊生态恢复上的应用
2.生物操纵理论与技术在富营养化湖泊治理中的应用
3.富营养化湖泊治理中的生物操纵理论
4.水生植物在湖泊富营养化生态修复中的应用
5.水生植物在湖泊富营养化生态修复中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物技能的控制与应用
生物技能的控制与应用生物技能是生物学和技术学相互融合的产物，是对于生物体各种生理功能及机能的研究和应用。
它不仅为人类社会的发展带来了新思想和新视野，还为改善生命质量和促进经济发展做出了不可磨灭的贡献。
本文将就生物技能的控制和应用展开探究。
1.基础研究和技术创新基础研究是生物技能的重要基础，其研究成果广泛应用于多个领域。
例如，在药物研发方面，将基础研究研究成果应用于新药创制、药物代谢及药物治疗等方面，可以获得更为精准及有效的药物。
在工业生产方面，将基础研究成果应用于生产工艺及新材料的研发，对于提升生产效率、减少能源消耗、改善产品性能等方面有着重要作用。
另外，技术创新也是生物技能的重要组成部分。
例如，在3D 打印技术的研发中，通过生物技能创新，可以实现3D打印复杂的生物组织和器官等。
此外，基于生物技能的中性网络技术也发挥着重要作用。
它不仅可以帮助我们更好地了解人类大脑的工作方式，还可以实现植入式神经调节器的控制。
2.治疗疾病和保健养生生物技能的应用广泛涉及到治疗疾病和保健养生等方面。
在医疗领域中，生物技能被广泛应用于新药后期性能检验、临床实验、新药研发和生产等环节。
例如，利用生物技能进行抗菌素剂量控制研究，可以减少患者经验、提高治疗效果、降低药物的不良反应。
除此以外，生物技能对于体育运动健康有着重要的作用。
例如，乒乓球选手使用的反弹板和游泳选手使用的高科技泳衣，都利用了生物技能创新。
此外，血糖监测仪、人工耳蜗以及心脏起搏器等都是生物技能的应用。
这些产品可以从健康角度出发，为人们带来更加科学、精确、可靠的治疗和保健服务。
3.环境保护和资源利用生物技能在环境保护和资源利用领域也有着广泛的应用。
例如，生物技能被广泛用于环保和食品安全监管。
通过利用生物技能创新，在环境和生物体中监测有毒物质可以更加精确地确定其浓度和起始点位置。
此外，利用微生物技术，还可进行废水和工业废料的处理，大大降低了环境污染的风险。
在资源利用方面，利用生物技能，可以实现植物人类的遗传改造、降低生物多样性损失和利用昆虫类生物等等。
浅水湖泊水体富营养化治理技术研究进展
2.1氧化法 化学氧化剂可以有效地通过氧化作用破坏藻细
胞结构，干扰藻类进行正常的新陈代谢作用，最终导 致藻类细胞失去生理活性而死亡，达到抑制水体富营 养化的目的。常见的抑制水体富营养化的氧化剂包括 氯气（Cl?）、过氧化氢（H202）和臭氧（。3）等。 2.2植物化感
植物化感是指一种植物通过向环境释放化学物 质而对另一种植物（包括微生物）所产生的直接或间 接的伤害或促进作用铁诸多研究表明，浅水湖泊中 的沉水植物对浮游植物生长有明显影响，苦草、金鱼
4微生物修复技术
近年来，关于利用微生物来修复富营养化水体 的相关研究十分活跃。微生物对富营养化水体修复能 起到显著的效果，主要依靠微生物修复剂投加技术和 微生物固定化技术。 4.1微生物修复剂
微生物修复技术主要利用微生物的生物代谢作 用，使水体中有机物、氮、磷等污染物含量降低，水 质得到改善。微生物修复剂是以特异功能菌为主要成 分的微生物复合制剂。利用微生物“组团”作战，“消 灭”水体富营养物质。在特异性功能菌作用下，水体 中NH3, NH4\ NO3-、NO2-可通过微生物的氨化-硝
微滤膜可以截留溶液中的悬浮物、细菌、藻类， 从而达到净化水质的目的。超滤膜膜具有更小的孔 径，可以有效滤除废水中的悬浮物、胶体、蛋白质和 微生物等大分子物质。微滤/超滤可大大减少化学药 剂的使用量，可设计成自动化系统，运行简易，占地 面积小。将藻类以悬浮或固定化方式附着在载体上， 形成藻类膜，其具有脱氮除磷的优异功效。藻类膜以 氨氮（NH3-N）为氮源，通过藻类光合作用和硝化脱 除NH3-N,进而加快脱氮进程，总氮和NH3-N的去 除率分别可达力.9%和85.59%O通过同化反应和化 学沉淀，藻类膜对TP的去除率可达80.79%叫 1.4环浚
水芹、风车草、纸莎草、莺尾、菖蒲、石菖蒲、芦苇、 芦竹、菱白和千屈菜。有研究报道，黄花莺尾和千屈 菜对总氮的去除效果好于其他植物，黄花莺尾和香蒲 的总磷去除效果好于其他植物，对磷酸盐的去除能力 大小排序为：芦苇〉水葱〉慈姑〉水花生〉香蒲怙 沉水植物主要有狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼 子菜、苦草、范草等。其中，金鱼藻具有较为突出的 TP去除能力和相对较好的生长状况，是一种较有前景 的水体修复植物。沉水植物的另一水体修复机制是通 过化感作用抑制藻类生长。与挺水植物相比，沉水植 物生长易受水深、底泥营养盐浓度、水体透明度等影响, 其使用可能会受到一定的水体条件限制。此外，沉水 植物的种植和生长调控需要一定的技术和管理水平。
初中生物实验操作中常见问题分析及应对策略
初中生物实验操作中常见问题分析及应对策略摘要本文主要通过对学生在初中生物实验操作过程中遇到问题的详细分析及应对策略的总结，利于教师针对性的辅导学生实验操作，从而减少学生在实验操作中此类问题的产生。
关键词显微镜；玻片标本；常见问题；应对策略生物学是一门以实验为基础的学科，实验是生物学的灵魂。
《义务教育生物学课程标准（2022版）》中提出的理念之一是“核心素养为宗旨”，探究实践是核心素养的重要内涵。
生物实验是提升学生探究实践的重要手段和有效途径,但在实验教学中发现，学生的实验操作能力相对较差，实验素养能力有待进一步提高，笔者现将学生遇到的问题及应对策略总结如下：1 有关显微镜的问题1.1 显微镜视野内较暗的问题显微镜视野不亮，首先可能是物镜没有对准通光孔，对光时转动转换器听到“咔”的一声使低倍物镜对准通光孔即可；其次可能是光圈选择不对或者光圈没有对准通光孔，光线暗时，可选用大光圈，转动遮光器时，也是可听到“咔”的一声轻响，表明光圈正好对准通光孔；第三可能是反光镜没有对准光源，转动反光镜使其中一面对准光源，光线较暗时，可选用凹面镜。
1.2 视野内找不到物像的问题如果显微镜操作时，视野内找不到物像，首先可能是物像不在视野之内，原因是放置玻片标本时，材料没有对准通光孔，如果重新调节玻片标本位置后也没能找到物像，，其应对策略是转动粗准焦螺旋使镜筒上升时，视野会从一个白亮的场景转变到视野中有点杂质，这时移动玻片标本，在视野中会找到一个模糊的物像，再调节粗准焦螺旋或细准焦螺旋就可以看到清晰的物像了；其次可能是镜筒上升太快，当转动粗准焦螺旋使镜筒上升太快时，会使物像一晃而过，这时可以重新把镜筒下降使物镜接近玻片标本，再重新转动粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升，即可看到物像；最后可能是显微镜本身问题，镜筒最低时离玻片标本较远，这时不管你怎么调节焦距，都找不到物像，镜筒最下方有一个螺丝，转动调节使镜筒的最低位置降低些即可。
1.3 镜筒上升太高下不来的问题有的同学转动粗准焦螺旋使镜筒上升时，因为升的太高出现了顺时针方向转动粗准焦螺旋，镜筒不下降的现象。
分子生物学研究中的基因操纵技术
分子生物学研究中的基因操纵技术一、引言分子生物学一直是生物学研究的重要方向之一，其中基因操纵技术发挥着重要作用。
基因操纵技术是指通过人为手段改变生物体内某个基因的表达或结构，从而达到特定的研究目的。
本文将从基因操纵技术的定义、分类、原理、应用等方面进行探讨。
二、基因操纵技术的分类基因操纵技术可以根据其作用机理不同进行分类。
这里我们将其分为以下三种。
1. 基于功能的基因操纵技术：该技术是通过改变或剥夺一个基因的功能，来分析该基因的功能以及整个生物体的代谢和生理过程。
其中最常用的方法是Knockout（KO）和Knockin（KI）。
· Knockout技术：针对一个基因，将其打靶，使其失去功能。
常见方法包括基因敲除、RNA干扰、甲基化等方法。
例如，通过基因敲除技术，可以研究某个基因对细胞增殖、细胞分化或细胞凋亡的影响。
· Knockin技术：将外源DNA序列或它的突变体整合到目标基因的遗传位点上。
主要包括修饰基因的结构或功能，添加报告基因等。
例如，通过添加报告基因（如绿色荧光蛋白，GFP）在细胞和组织水平观察基因的表达和定位。
2. 依赖于DNA重组的技术：该技术是通过改变DNA序列，来寻找特定的功能基因组拆分，如插入外源DNA序列、通过替换来改变基因活性等。
其中最常见的技术为：·制造转基因：外源基因插入到宿主细胞中，形成转基因。
例如转基因水稻、转基因小麦等。
·化学诱变：通过化学诱变，诱发DNA之间的相互重组，引起植物基因的变异，从而筛选出有利的突变体。
例如，通过化学诱变对菜心、大葱、卷心菜和草莓等进行诱变。
·基因工程：通过基因工程技术，改变植物中代谢通路或抗病性基因等的表达或结构，从而提高植物的产量和耐受性。
3. 基于RNA技术的基因操纵技术：RNA技术主要通过基于RNA的基因靶向打靶靶向调节RNA特异性被调控的机制实现的。
包括RNA干扰（RNAi）和RNA修饰（RNAmod）。
鲢、鳙非经典生物操纵的作用
鲢、鳙非经典生物操纵的作用
张绪 1213223
所谓非经典的生物操纵既指鲢、鳙等内陆水域主要的滤食性经济鱼类,通过对浮游生物的摄食行为抑制蓝藻水华的发生,这种干预现象在水域生态学领域称为非经典生物操纵。
对于这种非经典操作理论对水域生态系统的作用机理，目前有两种不同的观点。
一种观点认为鲢、鳙大量滤食浮游生物,在控制蓝藻水华的同时还可将水中有机物转化为鱼产品移出,能够有效控制水体富营养化;另一种观点认为,放养鲢、鳙实际加快了水体营养盐的周转速率,在抑制蓝藻水华的同时加快了水体的富营养化进程。
非经典生物操纵就是利用有特殊摄食特性、消化机制且群落结构稳定的滤食性鱼类来直接控制水华，其核心目标定位是控制蓝藻水华。
由此可见，非经典生物操纵所利用的生物正是经典生物操纵所要去除的生物，其治理的目标正是经典生物操纵所无能为力的。
鲢、鳙控制蓝藻水华的作用机制主要有两点，改变藻类群落结构以及导致小型藻类占优势：他在原位围隔实验中发现，没有放养鲢、鳙的围隔内，出现蓝藻水华；而在放养鲢、鳙的围隔内，藻类的生物量处于低水平，并且蓝藻未能成为优势种群。
而在另一项实验中，在发生蓝藻水华的围隔中加入了鲢、鳙后，蓝藻水华在短期内消失。
而鲢、鳙鱼可用于控制蓝藻水华，其中一个方面是由于它们具有特殊的滤食器官，它们的滤食器官由腮耙、腮耙网、腭皱和腮耙管组成，滤食过程中小于腮孔的藻类将随水流漏掉，大于腮孔的藻类将被截住，送到消化道。
所以鲢、鳙可以摄食丝状或形成群体的蓝藻，从而起到控制蓝藻水华的作用。
另一个原因是鲢、鳙对蓝藻毒素有较强的耐性。
现代生物科学技术在生物学科中的应用实例与反思论文2000字
现代生物科学技术在生物学科中的应用实例与反思论文2000字科学技术是把双刃剑，现代生物技术既带来了进步,也带来了负面影响,还潜藏着新的危险，全面把握现代生物技术的发展状况,辩证地审视其可能产生的后果,深入探索如何使现代生物学更好地造福于人类,对整个人类社会的发展进步具有极其重要的意义。
分子生物学的发展和各种尖端技术在生物领域上的应用，诞生了一种具有划时代意义的技术：即生物工程技术。
它彻底改变了传统生物技术的被动状态，使人类可以按照自己的意愿去改造生命。
但是，任何一种技术的使用和推广，都是一个复杂的社会过程，在这个过程当中，往往衍生出超越技术设计者预想的自然和社会效应，甚至会危及人类自身。
现代生物技术的发展同样面临这样的现实问题，在这种情况下进行哲学反思十分重要。
现代生物技术发展带来的诸多问题近年来，从技术上讲，人们主要关心的是以下两个问题：（1）外源基因引入生物体特别是人体后，是否会破坏调节细胞生长的内源基因，是否会激活原癌基因。
(2)基因工程是否会导致难以控制的新型病原的出现。
虽然目前对这两个问题尚无明确的答案，但是世界各国政府都对基因操作制订了严格的规范。
任何技术都有双面性，现代生物技术还可能引起一系列社会伦理问题。
(一) 关于克隆人的争议从“多莉”羊的克隆成功，待几年来其他克隆动物的尝试，克隆技术正不断发展。
目前科学界把对人体的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。
科学界和伦理界对治疗性克隆普遍支持。
但生殖性克隆，即克隆完整的人则遭到很大的抵制。
克隆人给伦理道德方面带来了巨大的冲击，对现有的社会关系、家庭结构造成了巨大的冲击。
另外，克隆人的身份难以认定，使人伦关系发生模糊、混乱乃至颠倒，进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。
(二) 转基因生物的安全性转基因生物对人类健康可能造成何种危害及起严重程度如何？目前的科学水平还难以给出准确的回答。
转基因微生物应用于动物后，微生物可以经过消化、呼吸系统释放到环境中，也可能对环境质量或生态系统造成不利影响。