硅藻在水质监测和古环境重建中的应用

硅藻是水生生态系统中重要的组成部分,其应用十分广泛。概述了硅藻在水质监测、评价及古环境重建中的研究概况,并提出了硅藻在我国未来水质监测方面的发展方向及在古环境重建中发挥了重要作用。     

湖泊蓝藻水华发生机理研究进展

蓝藻水华是富营养化湖泊常见的生态灾害,通过产生毒素、死亡分解时使水体缺氧和破坏正常的食物网威胁到饮用水安全、公众健康和景观,会造成严重的经济损失和社会问题,揭示其发生机理是进行防治的基础.综述了蓝藻水华发生机理的主要假说和证据,主要分为环境因子(营养盐、氮磷比、温度、微量元素、浮游动物牧食、水文和气象条件等)和生理生态特性(伪空泡、胶质鞘、CO2浓缩机制、适应低光强、贮藏营养物质、防晒、产毒素和固氮等)两个方面;评述了主要新理论,展望了今后的研究.到目前为止的研究表明寻找一两个关键因子并不能阐明蓝藻水华的发生机理.现存的理论或假说尽管已经在蓝藻水华的防治实践中产生重要作用,但仍然未能清楚地阐释其发生的客观规律.认为蓝藻水华是在各种环境因子(外因)的耦合驱动下,水华蓝藻由于其独特的生理生态特性(内因),产生巨大的生物量而在浮游植物群落中占绝对优势,在合适的水文气象条件下集聚于水表而形成.因此水华机理的研究应同时关注水华蓝藻的生理生态学规律和蓝藻水华发生的各种环境条件.不同环境因子协同影响水华蓝藻的不同生理生态特性的表达,从而影响水华的发生过程,将可能是以后研究的重点.蓝藻水华机理的研究在微观方面正趋向于应用分子生物学手段分析蓝藻生理过程,宏观方面则将广泛应用遥感遥测技术观测全湖蓝藻的变化规律.今后加强对水华蓝藻生理生态特性的基因表达与调控和环境多因子耦合作用于蓝藻水华过程的研究将有重要意义.蓝藻水华的机理研究包括现象、过程和原因3个层次的问题,通过大量的现象和过程的研究,不断揭示其发生过程中水华蓝藻的群落演替、种群发展、细胞活性和分子机理等变化规律,才能找到其发生的真正原因,为其防治提供理论依据和更好的治理措施.在蓝藻水华防治方面,控制营养盐和生态修复可能将是今后很长时间内最根本最有效和最具操作性的方法.     

硅藻研究与应用展望

目前对硅藻的研究侧重于其生理及环境监测功能,硅藻基因组的研究极大地推动了硅藻研究的进展。对硅藻细胞部分、个体、种群和群体等不同尺度的研究将深入揭示硅藻的生理、生态、起源与演化规律,从而使得硅藻在仿生合成、微型器件、气候控制、生物监测、古环境与气候、新能源和食品、生态修复等领域有广阔的应用前景。