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湖泊蓝藻水华暴发特点与原因
富营养化是湖泊生态系统受损的关键阶段。富营养化导致的蓝藻水华暴发,使我国成为世界上蓝藻水华最严重、水华蓝藻种类最多、分布最广泛的国家之一。
水华一词并没有严格的定义,通常指微型生物或大型生物的微小阶段在水体表层形成悬浮的、泡沫状的聚集层;微型藻类形成的水华即称为藻华。我们通常所指的水华仅指狭义的表层水华。我国学者一般将天然水体的Chla含量高于30mg/m3时,看作发生水华。
蓝藻水华的形成必须存在3个基本要素:
一是水体中蓝藻能在种间竞争中形成优势;
二是蓝藻能够形成较大的生物量,这要求水体环境具有满足水华蓝藻快速生长繁衍的条件,如适宜的光、温度、营养盐等;
三是具备合适的水力及水文气候条件,蓝藻能通过浮力调节在水体表层聚集。形成表层蓝藻水华的藻类主要是具有伪空胞的种类,它们跨越数属,群体的形态和大小相差很大。
在我国长江流域富营养化程度较高的湖泊中,单细胞群体的微囊藻是发生蓝藻水华的主要物种。由于湖泊各自的差异性,水华蓝藻各自的生物学习性,每个湖泊发生蓝藻水华的特征是不一样的。
湖泊中蓝藻水华暴发的重要特点是其突现性和持续性。区域尺度的生态系统稳态转换,为解释水华的突现性和持续性提供了一种较好方法。即任何水华的发生都是系统状态表征的改变,其驱动力在于环境因素对系统内部结构的影响。目前在浅水湖泊中已发现草型清水稳态和藻型稳态,其中藻型稳态可分蓝藻型亚稳态和非蓝藻型(绿藻和硅藻)亚稳态,在此基础上我国科学家提出了几种常见稳态之间转换的概念性模式,通过生物操纵实现湖泊生态系统稳态转换,即由藻型稳态向健康稳态的转换。研究证明驱动清水草型稳态与浊水藻型稳态转化的营养阈值具有多变性,其大小取决于湖泊的物理、化学和生物以及气候、水利水文等诸多因素。
新近的研究证明,频繁而剧烈的沉积物颗粒再悬浮是物理扰动的结果。它与化学因素的耦联使得内源负荷能为浮游植物在夏季的生长提供更多的营养。但同时,又可作为营养胁迫的周期性缓解因子,如蓝藻门的拟柱胞藻能有效利用从大量再悬浮颗粒上解吸附的磷营养而形成水华。营养总量对蓝藻水华的暴发具有关键作用。太湖五里湖区进行环保疏浚生态治理后,蓝藻水华曾一度重新出现,说明内源营养负荷的变化与蓝藻水华的暴发密切相关。而且,营养的供应速率与各形态营养的比例与藻类水华的发生密切相关,调节磷营养的供应速率可使优势种由微囊藻向束丝藻转化,束丝藻可能会在有机磷浓度较高的水体中占优势。长江中下游浅水湖泊生态系统在特定的营养水平上,水草、蓝藻、绿藻和硅藻均有可能占优势。太湖、巢湖和滇池所处地域不同,气候环境不同,并且各自富营养化状况也不同,导致水华的种类,发生频率与密度也不尽相同。
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