藍(lán)藻在紊流環(huán)境下的生理特性變化與營養(yǎng)物代謝特征研究.pdf

1、三峽水庫蓄水后支流頻繁發(fā)生的水華現(xiàn)象，給庫區(qū)水環(huán)境安全帶來嚴(yán)重影響。有不少觀點(diǎn)認(rèn)為，三峽水庫蓄水導(dǎo)致的支流庫灣水文水動(dòng)力變化應(yīng)是水華暴發(fā)的主要誘因，但水動(dòng)力條件如何影響優(yōu)勢藻類生長并最終誘發(fā)水華仍未有明確的結(jié)論。盡管對(duì)三峽水庫支流流態(tài)的初步分析認(rèn)為，支流水體總體仍處于紊流狀態(tài)，但是典型水華優(yōu)勢藻生理活性與營養(yǎng)物代謝特征是否受到庫區(qū)支流紊流環(huán)境的影響并不明確。
　　本文以庫區(qū)支流常見的優(yōu)勢藻種——水華魚腥藻（Anabaena flo

2、s-aquae）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用連續(xù)流反應(yīng)器對(duì)藻體進(jìn)行恒化培養(yǎng)，得到處于穩(wěn)定狀態(tài)的不同生長速率（0.1d-1、0.3d-1、0.6d-1）的藻體。研究穩(wěn)定生長條件下水華魚腥藻藻不同紊流環(huán)境中（紊流耗散率的變化梯度在0-3.03×10-2m2?s-3之間）的生理活性變化，探討分析水華魚腥藻在紊流環(huán)境下的營養(yǎng)物代謝特性，為進(jìn)一步明晰藻類在自然水體各種復(fù)雜因素共同作用下生理變化機(jī)制以及藻類水華暴發(fā)的機(jī)理提供基礎(chǔ)研究支持，為富營養(yǎng)化水體的水華防

3、控提供新思路。
　　研究獲得以下主要結(jié)論：
　　能量耗散率在0-3.03×10-2m2?s-3內(nèi)，
　?、僭谝欢ǖ奈闪鲝?qiáng)度下，紊流擾動(dòng)促進(jìn)水華魚腥藻的細(xì)胞分裂生長。在較高的生長速率下（0.6d-1），紊流擾動(dòng)對(duì)水華魚腥藻生長的影響越顯著；
　?、谠谝欢ǖ奈闪鲾_動(dòng)強(qiáng)度下，紊流擾動(dòng)影響藻細(xì)胞的光合放氧，擾動(dòng)強(qiáng)度越大，最大放氧速率（Pm）越高；
　?、凵L速率為0.1d-1時(shí)，隨著擾動(dòng)強(qiáng)度增大，藻細(xì)胞暗呼吸速率（

4、Rd）呈變大趨勢，飽和光強(qiáng)（Ik）無顯著變化，當(dāng)擾動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到3.03×10-2m2?s-3時(shí)光合效率（a）顯著高于對(duì)照組；生長速率為0.3d-1時(shí)，隨著擾動(dòng)強(qiáng)度增大藻細(xì)胞Rd呈變大趨勢，當(dāng)擾動(dòng)強(qiáng)度增大至1.54×10-2m2?s-3時(shí)，Ik顯著大于對(duì)照組，a值只有在擾動(dòng)強(qiáng)度為1.5×10-2m2?s-3時(shí)顯著低于對(duì)照組；生長速率為0.6d-1時(shí)，Rd和a均先增加后減小，且都在ε=1.54×10-2m2?s-3處達(dá)到最大值，當(dāng)擾動(dòng)強(qiáng)度增大

5、至3.03×10-2m2?s-3時(shí)，Ik顯著大于對(duì)照組；
　　④紊流擾動(dòng)不影響水華魚腥藻光合策略的重要酶——CA酶（碳酸酐酶）和Rubisco酶（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶），也不影響藻細(xì)胞光合活性；
　?、菰诓煌奈闪鳝h(huán)境下，水華魚腥藻尺寸與形態(tài)均發(fā)生改變。稀釋速率為0.1d-1時(shí)，藻絲長度隨著擾動(dòng)強(qiáng)度增加而減小，稀釋速率為0.3和0.6d-1時(shí)藻絲長度隨著擾動(dòng)強(qiáng)度增大而增大。藻細(xì)胞比表面積隨著擾動(dòng)強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)單峰變化

6、，先增大后減小，依次分別在0.71、1.54、0.71×10-2m2?s-3時(shí)達(dá)到最大值；
　?、拊谖闪鳝h(huán)境下，水華魚腥藻細(xì)胞內(nèi)C、N、P含量產(chǎn)生了顯著變化。C含量隨著擾動(dòng)強(qiáng)度增大而減小，細(xì)胞大分子有機(jī)物（糖、脂質(zhì)）合成減少是主要原因；N、P含量基本呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，紊流擾動(dòng)促進(jìn)N、P營養(yǎng)鹽的吸收，同時(shí)也促使細(xì)胞“N、P庫”減小，當(dāng)存儲(chǔ)減少程度大于吸收增加效果時(shí)，細(xì)胞 N、P含量減小，反之亦然；
　?、呓Y(jié)合同期細(xì)胞內(nèi)生物

7、大分子的分析結(jié)果，可認(rèn)為紊流擾動(dòng)主要通過營養(yǎng)鹽的吸收及分配，改變了細(xì)胞內(nèi)糖、蛋白、脂質(zhì)等有機(jī)物的合成。隨著紊流擾動(dòng)強(qiáng)度的增大，藻細(xì)胞總糖含量呈下降趨勢，藻細(xì)胞總蛋白含量呈上升趨勢，低生長速率（0.1d-1、0.3d-1）藻細(xì)胞總糖脂質(zhì)含量呈下降趨勢，高生長速率（0.6d-1）藻細(xì)胞總糖脂質(zhì)含量呈上升趨勢。
　　綜合上述結(jié)果，研究認(rèn)為，紊流擾動(dòng)對(duì)水華魚腥藻生理活性的影響，并非通過直接影響細(xì)胞的光合活性和固碳策略，而主要是通過影響營養(yǎng)