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“食藻虫”的真实面目及其在水生态修复应用中的局限性
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在水生态修复治理中，近年来市场上出现一种“食藻虫”，据称是一种能快速控制藻类暴发，消除黑臭河道，提高水体透明度的生态治水方法。很多水利水务单位对此表示好奇、疑惑、怀疑，纷纷致电或咨询相关研究技术人员，询问食藻虫的身份，怀疑这种生物是否涉及外来种入侵？是否涉嫌生物转基因？控藻效果是否真有那么神奇？针对这些问题，在此一并解答，为大家去疑释惑。
一、“食藻虫”到底是什么？
“食藻虫”本质是水体浮游动物中的枝角类，枝角类在生物学分类地位中隶属于节肢动物门，甲壳纲，鳃足亚纲，双甲目，枝角亚目，俗称“红虫”、“鱼虫”。是一类小型甲壳动物，一般体长在 0.20～3.00mm，目前发现个体最大的是透明薄皮溞，个体长达 18mm；常见的种类有：秀体溞、蚤状溞、隆线溞、网纹溞、长刺溞、裸腹溞和大型溞等。枝角类躯干部的两侧包被在两瓣透明的介壳之中；头部长有较大的黑色复眼；第二触角极为发达，呈树枝般，以形命名，故称枝角类。
目前全世界总计有枝角类 11 科，约 440 种。我国枝角类报道有 9 科，136 种。枝角类主要分布在湖泊沼泽中，遍布各类水体，较为常见，尤其是在静止或水流缓慢、蔓生水草的水体中最多。
由于枝角类体型较小，一般非水生生物学研究者很少有人会注意到水体中它的存在，这就为“食藻虫”增添了神秘的色彩。其实，在天然河湖中，枝角类的密度一般在 15~10000 个/L，只要用浮游生物网在水中捞取几下，就能在浓缩液里看到很多小虫在游动，那些大型的游动个体就基本为枝角类了。
二、“食藻虫”真的只吃藻吗？
枝角类的确在水生态系统中起着重要的作用。一方面，它是天然水域食物链中一个重要的营养环节，是鱼类的重要天然饵料；另一方面它在水体物质能量循环中起着承上启下的巨大作用，可以摄食水体微型生物，是对物质循环、能量起调控作用的关键功能类群，具有重要的生态功能。
枝角类以细菌、碎屑、浮游藻类为食物，由于枝角类神经系统低等，摄食时是靠胸肢的不断运动产生水流，将食物滤食后，送至口内，滤食过程只对食物粒径具选择性，而对食物种类无选择性，一般食物粒径在 10~40um 的微小颗粒都能被其摄取。
因此，确切的说，“食藻虫”主要摄取小型藻类与有机碎屑、腐殖质、细菌、原生动物、和小型藻类等粒径适口的食物。而对于大型藻类：微囊藻群体（蓝藻团）、水绵、颤藻、螺旋藻、鱼腥藻、束丝藻等，枝角类则无能为力。因此，将枝角类生物美其名曰“食藻虫”，是极大地夸大了其功能；虽然“食藻虫”能摄食一部分水体的藻类及悬浮颗粒物，对提高水体透明度的确有一定效果，但是效果是否明显需因水体具体情况而定，在很多富营养化藻型水体（藻团较大）或泥沙型浑浊水体中，“食藻虫”并不能正常发挥功能。我司在上海临港的一个生态修复项目现场就发生了枝角类大量繁殖后爆发了束丝藻水华的案例。
三、“食藻虫”是转基因生物吗？
“食藻虫”是自然水体中天然存在的一类枝角类生物，摄食藻类是其自然天性，无需经转基因技术修饰，即能正常摄食微型藻类和悬浮物质等。因此，“食藻虫”不是转基因生物，也并非外来生物，所以不存在生物安全问题。
另外，“食藻虫”也不存在生物驯化问题，因为生物驯化是改变生物生活习性，对外界环境的耐受限度的一种人工选择或自然选择的现象。“食藻虫”主要选择那些摄食藻类效率较高的大型枝角类，如：大型溞、蚤状溞、隆线溞等溞属的种类。关于大型枝角类对藻类摄食，控制水体藻类的研究，早在上世纪六十年代 Shapiro 等就明确提出了生物操纵理论，原理是调整鱼类群落结构，发挥和发展大型牧食性浮游动物枝角类，从而控制藻类的过量繁殖，但是个别枝角类种类之间由于滤食效率的差异，存在对藻类摄食能力的高低不同。因此，选择摄食藻类能力较强的大型溞等溞属枝角类，通过提纯复壮培养后应用于河湖水生态治理也不存在改变其生活习性驯化问题。因此，“食藻虫”既不是转基因生物也不是生物驯化种，仅是生物纯化培养而已。
四、“食藻虫”在水生态修复中的局限性有哪些？
1）“食藻虫”生长受季节温度制约
枝角类的生殖方式分为：孤雌生殖和有性生殖。在正常环境中,雌体进行孤雌生殖,所产的卵（夏卵）一般较多，卵壁薄，不需受精即能发育为雌体。秋末、冬初或环境不良时，有一部分夏卵发育为雄体，另一部分发育为有性生殖雌体。雌雄交配后产生的卵称有性生殖卵，或称休眠卵或冬卵。冬卵一般很少，每次仅产 1～2 个。冬卵的卵壁较厚，淡水种类的冬卵常被一卵鞍包围，能抵抗低温、干涸、缺食等恶劣环境。经过休眠期后，一旦环境适宜，便发育为幼体，又重复进行孤雌生殖。枝角类的生活史是孤雌生殖和有性生殖世代交替进行的。
枝角类的生殖方式在淡水生态系统中，主要受温度影响明显。季节的环境变化对枝角类的影响很大。在条件适宜即水温较高、食物丰富时,枝角类以孤雌生殖方式进行繁殖,繁殖速度很快,能在短时间内形成较大的生物种群，但当温度降低、环境条件恶化或剧烈变动时即行有性生殖,产生雌雄个体,繁殖速度明显降低,形成休眠卵。
因此，在进行投放“食藻虫”时，必须根据外界环境条件再确定是否投放，一般在水温低于 10℃或高于 35℃后，食藻虫摄食效率及繁殖能力显著降低，产生休眠卵，不再进食，无法起到水质净化的作用。因此，在水生态修复中不建议在较冷及酷暑时期投放。
2）“食藻虫”生长受水体溶氧的制约
在黑臭河道中，水体发黑发臭的实质是 COD、BOD5偏高，溶解氧偏低，厌氧菌发酵形成的硫氰化物释放恶臭味道。在此类水体中，藻类生长受限，藻类密度较小，溶解氧含量比较低（一般<3mg/L），由于“食藻虫”的食物匮乏，所需呼吸作用的水体溶解氧偏低，加之硫化氢、氨气等有毒气体的毒害作用，“食藻虫”很难存活并发挥水体净化功能，因此对于黑臭河道在不增氧曝气的情况下向水体投放“食藻虫”无疑是抱薪救火，徒劳无功，无济于事。
3）“食藻虫”控藻效率受藻类密度的制约
中科院著名科学家刘健康认为，大型枝角类不能对丝状藻类、团状藻类、蓝藻水华等产生抑制作用，目前还没有发现大型浅水湖泊应用经典生物操纵手段，依靠浮游动物抑制水华暴发的成功案例。谢平等研究员也认为，大型浮游动物的牧食只是暂时性导致藻类生物量的下降，对能够被其摄食的藻类起到一定的抑制作用；但其他的不能被摄食的藻类（微微藻或大型蓝藻）因缺乏竞争者会疯狂生长，甚至爆发水华，所以不合理的投放枝角类，反而会促进水华的爆发，导致水体恶化。
另外，在高密度蓝藻水体中，大型枝角类的生长反而受到抑制，这不仅与蓝藻所产生的藻毒素对枝角类的毒害作用有关，还由于微囊藻胶团分泌的粘液阻滞了大型浮游动物的游动，限制了枝角类通过胸肢快速划动水流摄食藻类。
调查发现在巢湖、太湖蓝藻暴发期间，随着微囊藻密度的增加，大型枝角类呈现先增长后降低的趋势。在微囊藻暴发前期，随着微囊藻密度的增大，微囊藻为枝角类提供饵料，枝角类密度增多，大型溞、蚤状溞成为强优势种，当微囊藻密度增大至 2×109cell/L 时，大型枝角类迅速消失，枝角类体型逐渐呈现小型化趋势，以小型枝角类角突网纹溞、长额象鼻溞为优势种，随着微囊藻密度继续增大后，枝角类难以存活，不再成为优势种。
无独有偶，中科院水生生物所谢平在武汉东湖蓝藻方面的研究得出类似的结论：（1）东湖中增加鲢鳙鱼的放养在消除蓝藻水华中起了决定性作用；（2）鲢鱼和鳙鱼均能通过牧食直接消除蓝藻水华；（3）枝角类不能抑制蓝藻水华。
可见，在藻类已经暴发的水体中，一味增加投放大型枝角类不一定起到预期的效果，运用不当，反而适得其反，这就需要在投放大型枝角类“食藻虫”前需对水体浮游植物进行生物调查，了解水体中的藻类群落结构、优势种、生物量，只有在大型食藻虫摄食范围内和对水体藻类密度耐受限度内才能起到一定的效果。
4）“食藻虫”摄藻效率受水域大小的制约
前文提到，“食藻虫”摄食系统简单，仅对食物粒径有选择性，而对食物种类无选择性，也就是说，“食藻虫”不单摄取藻类，还摄取细菌、水体悬浮物、原生动物等。在实验室小水体或水华围隔试验中，投放 “食藻虫”，的确会起到净化水体透明度的作用，那是因为小水中，水体对流较弱，环境稳定，在不增加外界污染物的情况下，食物总量有限，加之人为干预作用明显，“食藻虫”饥不择食，的确可以在短时间内起到一定的效果。而在大型浅水湖泊富营养化环境中，水体受风力、风向、水下地形的影响，水体扰动较大，水流较强，水文气象条件复杂。一方面在此类水体中，所投放的“食藻虫”由于受不良环境条件的制约，水流较大，水动力作用增加了水体中的悬浮物质而降低了水体透明度，而且水流强度影响到“食藻虫”的正常游动，使“食藻虫”摄食、繁殖受限，摄食效率较低，水质净化效果较差。另一方面，氮磷过剩是导致水体富营养化的根本原因，浮游动物摄食的藻类的 N、P并没有离开水体，而是储存在其体内，“食藻虫”死亡后尸体很快分解，释放又进入物质循环，沉积于湖底，成为新的污染源。导致去水体富营养化效率低下，更有甚还加重了水体富营养化进程。
总结：综上可见，由于受水体复杂环境的影响及枝角类自身对外界环境耐受性，单纯依靠“食藻虫”去除水体富营养化，抑制藻类暴发，是很难实现的，在运用“食藻虫”生物控藻前，需要考虑到外界气候环境及对所要进行生态修复的河流、湖泊的水文、水质、水生生物、藻类含量、浮游动物枝角类现存量进行全面调查，在此基础上确定是否需要要投放或适当增加投放，避免不必要的投资浪费。
枝角类/“食藻虫”仅仅是水域生态系统中一个食物链的中间传递者，低级消费者，易受水环境影响的生物类群。在水环境生态修复中，不能单纯迷信“投放某一种生物就能快速控藻，快速去除水体富营养化”，一劳永逸的神话是不存在的。唯有确立以“水生生态系统恢复”“生物多样性恢复”为核心，将生产者、消费者、分解者有机结合，三位一体，才能建立起稳定的水域生态系统。即：将水生动物控藻、沉水植物净化系统构建、微生物调控系统、底栖动物过滤、沿岸带植物重建等生态工程技术科学搭配，形成具有稳定利用与控制藻类，分解有机物，吸收水体营养物质的水生态系统，才能达到水质长效净化的目标。
“食藻虫”仅是商家利用人们专业信息不对称，利用人们对水域生态学知识的匮乏，将原本自然中存在的生物——大型枝角类包装为一个新型科技，一个能治理河、湖各类水污染问题的神奇法宝，成为当年“螺旋藻”能医治百病神话的又一个新的笑柄，“盛名之下，其实难副”，在此谨希望通过本科普文加深公众对水生态修复领域知识的了解，避免以讹传讹。
一、“食藻虫”到底是什么？
“食藻虫”本质是水体浮游动物中的枝角类，枝角类在生物学分类地位中隶属于节肢动物门，甲壳纲，鳃足亚纲，双甲目，枝角亚目，俗称“红虫”、“鱼虫”。是一类小型甲壳动物，一般体长在 0.20～3.00mm，目前发现个体最大的是透明薄皮溞，个体长达 18mm；常见的种类有：秀体溞、蚤状溞、隆线溞、网纹溞、长刺溞、裸腹溞和大型溞等。枝角类躯干部的两侧包被在两瓣透明的介壳之中；头部长有较大的黑色复眼；第二触角极为发达，呈树枝般，以形命名，故称枝角类。
目前全世界总计有枝角类 11 科，约 440 种。我国枝角类报道有 9 科，136 种。枝角类主要分布在湖泊沼泽中，遍布各类水体，较为常见，尤其是在静止或水流缓慢、蔓生水草的水体中最多。
由于枝角类体型较小，一般非水生生物学研究者很少有人会注意到水体中它的存在，这就为“食藻虫”增添了神秘的色彩。其实，在天然河湖中，枝角类的密度一般在 15~10000 个/L，只要用浮游生物网在水中捞取几下，就能在浓缩液里看到很多小虫在游动，那些大型的游动个体就基本为枝角类了。
二、“食藻虫”真的只吃藻吗？
枝角类的确在水生态系统中起着重要的作用。一方面，它是天然水域食物链中一个重要的营养环节，是鱼类的重要天然饵料；另一方面它在水体物质能量循环中起着承上启下的巨大作用，可以摄食水体微型生物，是对物质循环、能量起调控作用的关键功能类群，具有重要的生态功能。
枝角类以细菌、碎屑、浮游藻类为食物，由于枝角类神经系统低等，摄食时是靠胸肢的不断运动产生水流，将食物滤食后，送至口内，滤食过程只对食物粒径具选择性，而对食物种类无选择性，一般食物粒径在 10~40um 的微小颗粒都能被其摄取。
因此，确切的说，“食藻虫”主要摄取小型藻类与有机碎屑、腐殖质、细菌、原生动物、和小型藻类等粒径适口的食物。而对于大型藻类：微囊藻群体（蓝藻团）、水绵、颤藻、螺旋藻、鱼腥藻、束丝藻等，枝角类则无能为力。因此，将枝角类生物美其名曰“食藻虫”，是极大地夸大了其功能；虽然“食藻虫”能摄食一部分水体的藻类及悬浮颗粒物，对提高水体透明度的确有一定效果，但是效果是否明显需因水体具体情况而定，在很多富营养化藻型水体（藻团较大）或泥沙型浑浊水体中，“食藻虫”并不能正常发挥功能。我司在上海临港的一个生态修复项目现场就发生了枝角类大量繁殖后爆发了束丝藻水华的案例。
三、“食藻虫”是转基因生物吗？
“食藻虫”是自然水体中天然存在的一类枝角类生物，摄食藻类是其自然天性，无需经转基因技术修饰，即能正常摄食微型藻类和悬浮物质等。因此，“食藻虫”不是转基因生物，也并非外来生物，所以不存在生物安全问题。
另外，“食藻虫”也不存在生物驯化问题，因为生物驯化是改变生物生活习性，对外界环境的耐受限度的一种人工选择或自然选择的现象。“食藻虫”主要选择那些摄食藻类效率较高的大型枝角类，如：大型溞、蚤状溞、隆线溞等溞属的种类。关于大型枝角类对藻类摄食，控制水体藻类的研究，早在上世纪六十年代 Shapiro 等就明确提出了生物操纵理论，原理是调整鱼类群落结构，发挥和发展大型牧食性浮游动物枝角类，从而控制藻类的过量繁殖，但是个别枝角类种类之间由于滤食效率的差异，存在对藻类摄食能力的高低不同。因此，选择摄食藻类能力较强的大型溞等溞属枝角类，通过提纯复壮培养后应用于河湖水生态治理也不存在改变其生活习性驯化问题。因此，“食藻虫”既不是转基因生物也不是生物驯化种，仅是生物纯化培养而已。
四、“食藻虫”在水生态修复中的局限性有哪些？
1）“食藻虫”生长受季节温度制约
枝角类的生殖方式分为：孤雌生殖和有性生殖。在正常环境中,雌体进行孤雌生殖,所产的卵（夏卵）一般较多，卵壁薄，不需受精即能发育为雌体。秋末、冬初或环境不良时，有一部分夏卵发育为雄体，另一部分发育为有性生殖雌体。雌雄交配后产生的卵称有性生殖卵，或称休眠卵或冬卵。冬卵一般很少，每次仅产 1～2 个。冬卵的卵壁较厚，淡水种类的冬卵常被一卵鞍包围，能抵抗低温、干涸、缺食等恶劣环境。经过休眠期后，一旦环境适宜，便发育为幼体，又重复进行孤雌生殖。枝角类的生活史是孤雌生殖和有性生殖世代交替进行的。
枝角类的生殖方式在淡水生态系统中，主要受温度影响明显。季节的环境变化对枝角类的影响很大。在条件适宜即水温较高、食物丰富时,枝角类以孤雌生殖方式进行繁殖,繁殖速度很快,能在短时间内形成较大的生物种群，但当温度降低、环境条件恶化或剧烈变动时即行有性生殖,产生雌雄个体,繁殖速度明显降低,形成休眠卵。
因此，在进行投放“食藻虫”时，必须根据外界环境条件再确定是否投放，一般在水温低于 10℃或高于 35℃后，食藻虫摄食效率及繁殖能力显著降低，产生休眠卵，不再进食，无法起到水质净化的作用。因此，在水生态修复中不建议在较冷及酷暑时期投放。
2）“食藻虫”生长受水体溶氧的制约
在黑臭河道中，水体发黑发臭的实质是 COD、BOD5偏高，溶解氧偏低，厌氧菌发酵形成的硫氰化物释放恶臭味道。在此类水体中，藻类生长受限，藻类密度较小，溶解氧含量比较低（一般<3mg/L），由于“食藻虫”的食物匮乏，所需呼吸作用的水体溶解氧偏低，加之硫化氢、氨气等有毒气体的毒害作用，“食藻虫”很难存活并发挥水体净化功能，因此对于黑臭河道在不增氧曝气的情况下向水体投放“食藻虫”无疑是抱薪救火，徒劳无功，无济于事。
3）“食藻虫”控藻效率受藻类密度的制约
中科院著名科学家刘健康认为，大型枝角类不能对丝状藻类、团状藻类、蓝藻水华等产生抑制作用，目前还没有发现大型浅水湖泊应用经典生物操纵手段，依靠浮游动物抑制水华暴发的成功案例。谢平等研究员也认为，大型浮游动物的牧食只是暂时性导致藻类生物量的下降，对能够被其摄食的藻类起到一定的抑制作用；但其他的不能被摄食的藻类（微微藻或大型蓝藻）因缺乏竞争者会疯狂生长，甚至爆发水华，所以不合理的投放枝角类，反而会促进水华的爆发，导致水体恶化。
另外，在高密度蓝藻水体中，大型枝角类的生长反而受到抑制，这不仅与蓝藻所产生的藻毒素对枝角类的毒害作用有关，还由于微囊藻胶团分泌的粘液阻滞了大型浮游动物的游动，限制了枝角类通过胸肢快速划动水流摄食藻类。
调查发现在巢湖、太湖蓝藻暴发期间，随着微囊藻密度的增加，大型枝角类呈现先增长后降低的趋势。在微囊藻暴发前期，随着微囊藻密度的增大，微囊藻为枝角类提供饵料，枝角类密度增多，大型溞、蚤状溞成为强优势种，当微囊藻密度增大至 2×109cell/L 时，大型枝角类迅速消失，枝角类体型逐渐呈现小型化趋势，以小型枝角类角突网纹溞、长额象鼻溞为优势种，随着微囊藻密度继续增大后，枝角类难以存活，不再成为优势种。
无独有偶，中科院水生生物所谢平在武汉东湖蓝藻方面的研究得出类似的结论：（1）东湖中增加鲢鳙鱼的放养在消除蓝藻水华中起了决定性作用；（2）鲢鱼和鳙鱼均能通过牧食直接消除蓝藻水华；（3）枝角类不能抑制蓝藻水华。
可见，在藻类已经暴发的水体中，一味增加投放大型枝角类不一定起到预期的效果，运用不当，反而适得其反，这就需要在投放大型枝角类“食藻虫”前需对水体浮游植物进行生物调查，了解水体中的藻类群落结构、优势种、生物量，只有在大型食藻虫摄食范围内和对水体藻类密度耐受限度内才能起到一定的效果。
4）“食藻虫”摄藻效率受水域大小的制约
前文提到，“食藻虫”摄食系统简单，仅对食物粒径有选择性，而对食物种类无选择性，也就是说，“食藻虫”不单摄取藻类，还摄取细菌、水体悬浮物、原生动物等。在实验室小水体或水华围隔试验中，投放 “食藻虫”，的确会起到净化水体透明度的作用，那是因为小水中，水体对流较弱，环境稳定，在不增加外界污染物的情况下，食物总量有限，加之人为干预作用明显，“食藻虫”饥不择食，的确可以在短时间内起到一定的效果。而在大型浅水湖泊富营养化环境中，水体受风力、风向、水下地形的影响，水体扰动较大，水流较强，水文气象条件复杂。一方面在此类水体中，所投放的“食藻虫”由于受不良环境条件的制约，水流较大，水动力作用增加了水体中的悬浮物质而降低了水体透明度，而且水流强度影响到“食藻虫”的正常游动，使“食藻虫”摄食、繁殖受限，摄食效率较低，水质净化效果较差。另一方面，氮磷过剩是导致水体富营养化的根本原因，浮游动物摄食的藻类的 N、P并没有离开水体，而是储存在其体内，“食藻虫”死亡后尸体很快分解，释放又进入物质循环，沉积于湖底，成为新的污染源。导致去水体富营养化效率低下，更有甚还加重了水体富营养化进程。
总结：综上可见，由于受水体复杂环境的影响及枝角类自身对外界环境耐受性，单纯依靠“食藻虫”去除水体富营养化，抑制藻类暴发，是很难实现的，在运用“食藻虫”生物控藻前，需要考虑到外界气候环境及对所要进行生态修复的河流、湖泊的水文、水质、水生生物、藻类含量、浮游动物枝角类现存量进行全面调查，在此基础上确定是否需要要投放或适当增加投放，避免不必要的投资浪费。
枝角类/“食藻虫”仅仅是水域生态系统中一个食物链的中间传递者，低级消费者，易受水环境影响的生物类群。在水环境生态修复中，不能单纯迷信“投放某一种生物就能快速控藻，快速去除水体富营养化”，一劳永逸的神话是不存在的。唯有确立以“水生生态系统恢复”“生物多样性恢复”为核心，将生产者、消费者、分解者有机结合，三位一体，才能建立起稳定的水域生态系统。即：将水生动物控藻、沉水植物净化系统构建、微生物调控系统、底栖动物过滤、沿岸带植物重建等生态工程技术科学搭配，形成具有稳定利用与控制藻类，分解有机物，吸收水体营养物质的水生态系统，才能达到水质长效净化的目标。
“食藻虫”仅是商家利用人们专业信息不对称，利用人们对水域生态学知识的匮乏，将原本自然中存在的生物——大型枝角类包装为一个新型科技，一个能治理河、湖各类水污染问题的神奇法宝，成为当年“螺旋藻”能医治百病神话的又一个新的笑柄，“盛名之下，其实难副”，在此谨希望通过本科普文加深公众对水生态修复领域知识的了解，避免以讹传讹。
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