藍藻在紊流環(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)境安全帶來嚴重影響。有不少觀點認為，三峽水庫蓄水導致的支流庫灣水文水動力變化應是水華暴發(fā)的主要誘因，但水動力條件如何影響優(yōu)勢藻類生長并最終誘發(fā)水華仍未有明確的結(jié)論。盡管對三峽水庫支流流態(tài)的初步分析認為，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）為實驗對象，采用連續(xù)流反應器對藻體進行恒化培養(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，為進一步明晰藻類在自然水體各種復雜因素共同作用下生理變化機制以及藻類水華暴發(fā)的機理提供基礎(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奈闪鲝姸认?，紊流擾動促進水華魚腥藻的細胞分裂生長。在較高的生長速率下（0.6d-1），紊流擾動對水華魚腥藻生長的影響越顯著；
　　②在一定的紊流擾動強度下，紊流擾動影響藻細胞的光合放氧，擾動強度越大，最大放氧速率（Pm）越高；
　?、凵L速率為0.1d-1時，隨著擾動強度增大，藻細胞暗呼吸速率（

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

5、至3.03×10-2m2?s-3時，Ik顯著大于對照組；
　?、芪闪鲾_動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），也不影響藻細胞光合活性；
　　⑤在不同的紊流環(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，藻絲長度隨著擾動強度增加而減小，稀釋速率為0.3和0.6d-1時藻絲長度隨著擾動強度增大而增大。藻細胞比表面積隨著擾動強度的變化呈現(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時達到最大值；
　?、拊谖闪鳝h(huán)境下，水華魚腥藻細胞內(nèi)C、N、P含量產(chǎn)生了顯著變化。C含量隨著擾動強度增大而減小，細胞大分子有機物（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，紊流擾動促進N、P營養(yǎng)鹽的吸收，同時也促使細胞“N、P庫”減小，當存儲減少程度大于吸收增加效果時，細胞 N、P含量減小，反之亦然；
　?、呓Y(jié)合同期細胞內(nèi)生物

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