大型水生植物在维持水生态系统健康中的作用

大型水生植物对维持水生态系统的健康非常重要。水生植物通过为水生动物和微生物提供食物和栖息地、对进入水体的径流进行拦截、过滤和吸附、从水体和沉积物中吸收氮、磷和重金属元素等污染物、进行光合作用为水生态系统提供氧气、化感作用抑制藻类生长等途径维持水体生态系统的健康发展。认识到水生植物是水生态系统的重要组成部分, 又是水生态系统健康的一项重要指标, 对水生态健康的维持、水资源的保护和永续利用具有重要的意义。     

城市湖泊富营养化成因和特征*

城市湖泊的功能主要体现在旅游、如愿、洪涝调蓄排水、调节气候以及改善城市生态环境等方面。根据湖泊所处地理位置和湖泊水质退化现象,阐述了城市湖泊水体从贫营养到富营养转变的主要原因;从水质的理化指标、底质污染物含量和水生态系统等方面初步时论了城市型浅水湖泊富营养化的特征。同非城市湖泊相比:大部分城市湖泊的水体透明度下降,污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华;水质和底质的氮磷及其它污染物含量较高,水生态系统急剧退化,水生植物以浮游植物为主,藻类大量繁殖,高等水生植物不断消亡。根据综合营养度指数对我国主要城市湖泊进行分级评价的结果表明,我国城市湖泊均达到了富营养化或严重富营养化程度。     

水生态系统中微囊藻毒素的分布及其生态毒理效应研究进展

有毒蓝藻产生的蓝藻毒素对淡水生态系统构成了严重的全球性环境威胁,其中微囊藻毒素(MCs)是所有蓝藻毒素中分布最广、危害最大的一类肝毒素。MCs已对水生态系统的结构、功能和稳定性造成了不良影响,并对人类健康构成威胁。本文综述了当前MCs在水体、沉积物和水生动物体内的分布,以及MCs的生物毒性机制,在此基础上,总结了MCs对水生动物、水生植物及陆生植物的生态毒理效应,及其引发的人类健康风险,并关注了MCs的生物防治方法。最后,针对当前MCs相关研究领域中存在的不足提出展望,旨在为淡水水体中MCs的风险评估与治理管控提供参考。     

湖泊水生植物稳定碳同位素分馏机制与应用研究进展

水生植物是维持湖泊生态系统健康发展的重要基础与支撑。与陆地植物相比,水生植物稳定碳同位素(δ~(13)C)的分馏过程较复杂,为系统的了解水生植物δ~(13)C的分馏过程及其在湖泊现代生态系统和古环境研究中的应用,调研了国内外相关研究进展。总结已有研究表明,水生植物的δ~(13)C主要与其吸收利用的碳源和水体环境要素等密切相关,影响因素较复杂,而且目前在利用水生植物的δ~(13)C研究不同时间尺度上湖泊环境变化时所选用的载体存在差异。植物不同组分样品的选择对解释水生植物δ~(13)C与环境之间的关系至关重要。因此,以太湖典型水生植物为研究实例,探讨了水生植物不同组分稳定碳同位素的分布特征及其对环境因子的响应差异,结果显示水生植物不同组分的δ~(13)C存在一定的差异,而且对环境的响应也不同,未来在利用水生植物δ~(13)C研究湖泊环境变化时对于水生植物样品组分的选择应谨慎考虑。     

淡水湖泊浮游藻类对富营养化和气候变暖的响应

水体富营养化和气候变暖是淡水生态系统面临的两大威胁。文章分别阐述了富营养化和气候变暖对淡水湖泊浮游藻类直接和间接效应, 并总结气候变暖可能通过影响水体理化性质、水生植物组成、食物链结构从而直接或间接改变浮游藻类生物量或群落结构。作者重点分析了气候变暖下湖泊生态系统蓝藻水华暴发机制, 比较了不同湖泊蓝藻对气候变暖和富营养化响应的异同点, 发现气候变暖和富营养化对湖泊生态系统影响存在相似性, 表现在均促进湖泊由清水-浊水稳态转变、增加蓝藻水华发生频率和强度。然而二者对湖泊浮游藻类影响的相对重要性取决于分层型湖泊和混合型湖泊的差异性、不同营养型湖泊和不同类群蓝藻组成差异性。作者认为, 开展气候变暖和富营养化下, 湖泊浮游藻类功能群响应研究亟待进行。     

长江中下游浅水湖泊水生植被生态恢复种的筛选与应用研究

湖泊富营养化是全球性的生态学问题。长江中下游浅水湖泊群作为我国八大湖泊群之一, 近30年来水体富营养化以及生态系统功能退化极为严重, 亟待系统性修复。水生植物生态修复技术则是面向富营养化浅水湖泊生态治理的重要技术。然而, 选择合适的水生植物恢复种来保证恢复效果以及长期的生态安全与稳定性仍是目前恢复工程中的重要且薄弱环节。结合长江中下游湖泊中水生植物的生长、分布、繁殖、来源及污染耐受性等提出了以乡土物种操控为理念适合该区域湖泊的生态恢复先锋物种建议名录, 并依据所筛选的物种特性和淡水生态学相关理论, 提出不同的优化组合方案来指导长江中下游不同类型湖泊的水生植物生态恢复。     

长江中下游浅水湖泊水生植被生态修复种的筛选与应用研究

湖泊富营养化是全球性的生态学问题。长江中下游浅水湖泊群作为我国八大湖泊群之一,近30年来水体富营养化以及生态系统功能退化极为严重,亟待系统性修复。水生植物生态修复技术则是面向富营养化浅水湖泊生态治理的重要技术。然而,选择合适的水生植物恢复种来保证恢复效果以及长期的生态安全与稳定性仍是目前恢复工程中的重要且薄弱环节。结合长江中下游湖泊中水生植物的生长、分布、繁殖、来源及污染耐受性等提出了以乡土物种操控为理念适合该区域湖泊的生态恢复先锋物种建议名录,并依据所筛选的物种特性和淡水生态学相关理论,提出不同的优化组合方案来指导长江中下游不同类型湖泊的水生植物生态恢复。     

利用人工围隔研究沉水植被恢复的生态效应

近几十年来,随着水体富营养化加剧和其它人类活动影响,一些湖泊,尤其是我国长江中下游地区浅水湖泊中,沉水植被锐减甚至消失。如武汉东湖,６０年代十分繁茂的沉水植被现已濒临灭绝。沉水植被作为主要初级生产者,在水生态系统中起着一定的作用。在退化湖泊生态系统重建与恢复中,重建沉水植被是关键性的步骤。本研究利用人工围隔,在富营养化水体中重建沉水植被,通过与近旁无沉水植被的湖区对照,从水体理化性质、浮游植物叶绿素ａ含量以及原生动物群落结构与多样性几个方面,研究沉水植被恢复的生态效应,以期为退化湖泊生态系统的重…     

水生植物对富营养水体水质净化作用研究

利用富营养浅水湖泊武汉东湖中所建立的大型实验围隔系统,对沉水植物的水质净化作用作了现场实验研究。重建后的沉水植物可以显著改善水质,水体透明度显著提高,水色降低。在研究期间,水生植物围隔CODcr和BOD5一般分别为20和5mg/L左右;对照围隔和大湖水体则分别约为40和10mg/L。水生植物围隔水体中检出的有机污染种类也较对照围和大湖水体柢。实验结果表明恢复以沉水植物为主的水生植被是改善营养湖泊水质和重建生态系统的有效措施。     

沉水植物重建对富营养水体氮磷营养水平的影响

利用富营养浅水湖泊(武汉东湖)中所建立的大型实验围隔系统,研究了沉水植物对水体N、P营养水平的影响．结果表明,沉水植物重建后N、P营养水平显著降低．在研究期间,水生植物围隔总N和总P水平均显著低于对照围隔和大湖水体,而且水生植物围隔的总P含量一般维持在0．1mg·L^-1左右。季节性波动远低于对照围隔和大湖水体．水生植物围隔水体中氨态氮和亚硝态氮含量较低．而硝态氮含量与对照围隔和和大湖水体差别不大．由此可见。恢复以沉水植物为主的水生植被,可以有效地降低N、P营养循环速度,控制浮游植物过度增长,是重建富营养湖泊生态系统的重要措施．     

新疆开都河大型水生植物的氮磷化学计量特征及其影响因素

氮 (N)、磷(P)是最常见的限制植物生长的矿质元素。水生植物所需营养主要来源于水体和沉积物,植物体内的元素组成能够反映淡水生态系统的营养供应状况。开都河是新疆一条流经高山草甸和荒漠绿洲的重要内陆河。本研究采集了开都河大型水生植物和水、沉积物样品,分析了不同生活型和发育史的植物物种叶的氮磷化学计量特征,探讨了上下游、不同土地利用类型下植物、水体和沉积物化学计量特征的差异和关联。结果表明: 植物叶的N、P平均含量分别为24.9 mg·g^-1和2.49 mg·g^-1,氮磷质量比值(N/P)平均为12.6。不同生活型植物叶的N、P含量及N/P存在显著差异:沉水植物N、P含量均显著高于浮叶和挺水植物;浮叶植物N/P为19.2,显著高于其他两类植物,表明其生长可能受P的限制。上游水生植物叶的N、P含量均高于下游。同时,河流上游的沉积物和水体中的N含量均高于下游。与农耕区河段相比,草地区河段水生植物的叶N和P含量较高,可能与草地土壤有机质丰富和放牧产生的排泄物有关,说明放牧对开都河水生态系统化学计量特征的影响大于农耕。过度放牧可能使开都河上游水质变差,改变水生态系统的氮磷养分平衡,并最终影响特定区域的生物地球化学循环过程。     

外源性有机碳对淡水生态系统食物网的贡献

淡水生态系统中的有机碳来自于两个部分, 系统自身的初级生产力(内源性有机碳)以及流域带来的外源性有机碳。而外源性有机碳对淡水生态系统食物网贡献的大小一直以来存在争议。如一些富营养化水体中, 较高的内源性初级生产力会降低水生生物对外源性碳的依赖性。而在一些贫营养和富含腐殖质的湖泊和溪流中, 水生生物对外源性有机碳的利用甚至超过了内源性有机碳。本文总结分析了外源性有机碳对食物网的贡献的研究现状, 概括了三种不同形式的外源有机碳[溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、陆生动物]对淡水生态系统食物网的贡献及其路径, 并得出结论: 外源性有机碳对不同淡水生态系统食物网贡献各有不同, 其大小主要受到水体的营养状态、水体中的消费者种类、外源性有机碳的质量以及进入食物网的方式等多方面因素的影响。     

洞庭湖区三个湖泊水生植物多样性的比较研究

比较研究了洞庭湖区华容县东湖、益阳市大通湖和岳阳市郊南湖水生植物多样性的现状,讨论了30年来3个湖泊水生植物多样性丧失的情况及与其所受人为干扰的关系,探讨了野菱、密齿苦草和菹草对人为干扰的适应机制、大通湖和南湖水生植物多样性及其退化水生态系统恢复的途径。主要结论如下：（1）199－2000年东湖、大通湖与南湖各分布有水生植物61种、56种和32种,其分别隶属于29科43属、26科39属和20科27属;各有水生植物群丛8个、6个和4个;水生植被覆盖率分别为26．17％、10．60％和9．99％。（2）30年来三个湖泊分别有3种、9种和13种水生植物消失,2个、5个和5个水生植物群丛类型消失。（3）水生植物多样性的现状是：东湖＞大通湖＞南湖,多样性下降的程度与其所受干扰强度成正相关。     

淡水水生植物化感作用研究进展

水生植物的化感作用对淡水生态系统中水草的可持续管理和湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义。本文综述了淡水水生植物化感作用的发展历史和研究现状,讨论了水生植物化感作用研究过程中所涉及的实验方法、生物测试方法、化感物质分离方法以及影响水生植物化感研究的环境因素。抑藻圈试验、藻类生长试验和浮萍生长试验是常用的生物测试方法;采用共生培养或单独培养的方法,从种植水中分离、鉴定化感物质,对证实复杂水环境中水生植物化感作用的存在,研究它们化感物质的释放途径和作用机理都具有十分重要的作用。     

水生植物对草型富营养化湖泊气态氮排放及沉积物氮去除的影响

由人类活动导致的淡水湖泊富营养化以及温室气体排放量增加,已成为当前相关领域的热点问题。本文基于实验室模拟,探讨水生植物光合呼吸作用引起的昼夜溶氧(DO)波动对富营养化草型湖泊沉积物氧化亚氮(N_2O)和氮气(N2)产生及活性氮去除的影响。结果表明,水生植物能够显著增强水体和沉积物表层含氧量的昼夜波动幅度,提高系统DO水平。N_2O和N2排放通量随着DO波动而出现明显的昼夜变化趋势。随着水生植物的种植,参与硝化和反硝化过程的微生物酶活性显著增强,沉积物TN和NH4+-N含量则显著降低。沉积物氮迁移途径分析表明,水生植物吸收固定和N2排放是实验系统脱氮的主要途径。本研究为富营养化湖泊生态修复及温室气体控制管理提供科学依据。     

湖泊的水生态模型

由于城市化进程的不断加快,大量的污染物排放到湖泊中,打破了湖泊的生态平衡.湖泊的水生态模型不仅能够研究湖泊的富营养化现象,而且还可以模拟工业毒物等污染物对湖泊生态系统的影响,是湖泊管理的有力工具.本文从分析湖泊的污染现状以及污染趋势出发,介绍了湖泊水生态模型的研究现状,并根据模型的模拟对象和空间模拟能力对湖泊水生态模型进行了分类.在此基础上介绍了AQUATOX、PAMOLARE、CAEDYM、WASP、OOMAS等比较成熟的模拟湖泊生态系统的模型软件,阐述了它们的产生、发展、主要特点以及应用,总结了当今湖泊水生态模型在模拟过程中遇到的问题,并对水生态模型的发展趋势进行了展望.本文为湖泊水生态模型的选择提供了建议.     

草藻型稳态转换对湖泊微生物结构及其碳循环功能的影响

湖泊是地球表层系统中水、土、气等各个圈层相互作用的联结点,对区域物质如碳等元素循环具有重要影响.微生物是湖泊等水生态系统中的重要组成部分,是湖泊等生态系统中碳等元素物质循环的主要驱动者,是深入了解湖泊碳循环过程的关键.受人类活动等影响,湖泊生态系统,尤其是浅水湖泊生态系统往往表现出以高等水生植物(草型)为主要初级生产者的清水稳定态和以浮游藻类(藻型)为主要初级生产者的浊水稳定态,而随着湖泊营养负荷和湖泊环境条件的变化,这两个不同的稳定态之间可以发生转换或者剧变,这种剧变不仅影响湖泊生态系统中的微生物结构,而且对湖泊中有机碳的形成、循环过程及其微生物驱动机制产生重大影响.本文重点就湖泊生态系统中有机碳的转换与微生物关系以及草藻型稳定态的转换对微生物结构及其碳循环功能的影响等进行综述,进一步分析其中的关键科学问题,以期为深入了解湖泊生态系统中碳等元素循环的微生物驱动过程与机制提供帮助.     

湖泊水动力对水生植物分布的影响

水动力作为湖泊水生植物恢复的关键限制性因子,其对水生植物的影响机制是当前迫切需要关注的科学问题。从水动力作用下水生植物的分布、水生植物受力以及水生植物自身机械抗性3个方面系统梳理了当前的研究方法与结论。结果表明,水生植物在河流湖泊中的丰度、空间分布与水动力密切相关,各物种对水流胁迫表现出不同的响应;植物在水动力作用下的受力观测和研究主要依赖模拟试验,通过计算定量表征不同物理外型物种在水动力作用下的受力,明确了生物量和植物系数等影响受力的关键参数,为不同塑形物种受力的对比分析提供了研究方法;植物机械抗性主要基于测力装置观测,通过断裂应力、弯曲力等生物力学参数表征。在当前研究背景下,水生植物尤其是沉水植物在湖泊中的实际受力情况依然是研究难点,需要借助新的观测手段和研究方法来阐明植物在复杂的湖泊水动力环境下的实际受力特征。此外,还需要进一步开展水生植物在湖泊中的实际受力与植物自身机械抗性的耦合研究,这是开展水生植物响应湖泊水动力机理研究的关键。     

上海市景观水体水生植物现状及配置评价

于2012年3-10月对上海市淀山湖和元荡以及7个公园水体的水生植物进行了样地调查,运用层次分析法构建景观水体水生植物评价模型,对上海市典型景观水体水生植物配置模式进行评价.结果表明:研究区域共有水生植物31种,分别隶属于18科,主要以挺水植物为主,以浮水植物、沉水植物为辅,其中芦苇(Phragmites austraIis)、再力花(Thalia dealbata)、美人蕉(Canna indica)等大型水生植物较为多见.淀山湖及元荡水生植物配置模式最佳,景观水体水生植物配置综合指数最高,为0.93;上海植物园景观水体水生植物配置综合指数为0.89,明显高于其他公园景观水体水生植物配置综合指数,水生植物配置等级为优,曹杨公园和徐汇公园水体水生植物配置为良.静安公园、金桥公园和闸北公园水体水生植物配置为中等,天山公园的水体水生植物配置较差,水体景观综合指数值仅为0.22.     

湖泊水动力对水生植物分布的直接影响研究与展望

水动力作为湖泊水生植物恢复的关键限制性因子,其对水生植物的影响机制是当前迫切需要关注的科学问题。从水动力作用下水生植物的分布、水生植物受力以及水生植物自身机械抗性3个方面系统梳理了当前的研究方法与结论。结果表明,水生植物在河流湖泊中的丰度、空间分布与水动力密切相关,各物种对水流胁迫表现出不同的响应;植物在水动力作用下的受力观测和研究主要依赖模拟试验,通过计算定量表征不同物理外型物种在水动力作用下的受力,明确了生物量和植物系数等影响受力的关键参数,为不同塑形物种受力的对比分析提供了研究方法;植物机械抗性主要基于测力装置观测,通过断裂应力、弯曲力等生物力学参数表征。在当前研究背景下,水生植物尤其是沉水植物在湖泊中的实际受力情况依然是研究难点,需要借助新的观测手段和研究方法来阐明植物在复杂的湖泊水动力环境下的实际受力特征。此外,还需要进一步开展水生植物在湖泊中的实际受力与植物自身机械抗性的耦合研究,这是开展水生植物响应湖泊水动力机理研究的关键。