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长江三角洲是我国最重要的经济中心,而太湖作为这一区域最为重要的水源在进入80年代后水体严重富营养化,微囊藻水华成为这一区域环境生态和公众健康的主要环境威胁。微囊藻是世界范围内蓝藻水华种类中出现最为频繁,影响最为严重的种类。其生长和水华形成可以分为越冬休眠、春季复苏、生物量增加和集聚上浮形成水华四个主要阶段。由于对微囊藻越冬和复苏过程及影响因素的研究还不够充分,目前控制微囊藻水华的手段主要集中于控制污染、水利的应急调控和在水华期间的物理及化学手段的应急处理。近二十多年的治理并没有有效控制太湖微囊藻水华的发生。依据现有的研究理论,要有效控制夏季蓝藻水华就应该在微囊藻越冬休眠和春季复苏这两个微囊藻生命过程中最薄弱的环节,采取更加有针对性的措施来抑制蓝藻的生长。在微囊藻大量复苏生长前对其进行消减,就有可能达到事半功倍的效果。这就需要对微囊藻越冬和复苏过程进行详细研究,为制定有效的防控措施提供科学依据。 本研究在全湖范围内分析周年藻类群落结构动态,研究环境因子在这些过程中的影响。同时主要关注微囊藻的越冬、复苏过程,并依据微囊藻叶绿素荧光特征和其他生理参数分析环境因子对微囊藻越冬和复苏的影响,探析微囊藻越冬和复苏的主要区域和方式,及关键影响因子。 太湖浮游植物群落功能群演替存在着显著的时间和空间差异。其演替过程可以总结为:春季(C,D,P→M,D,C,H1→M,H1)→夏秋季(M)→冬季(M,C,P)。太湖浮游植物群落的这一演替过程与其他低纬度大中型浅水富营养湖泊相似。温度控制着浮游植物的季节演替和生物多样性时间格局。磷营养,光照和风共同主导浮游植物的空间格局。风力作用是调节生物多样性的空间格局的重要因素。 在越冬期间,太湖微囊藻在水柱和底泥中都有分布,水柱中部分微囊藻下沉至底泥表面越冬。水柱中微囊藻在越冬初期主要分布于北部湖区,随后在风力作用下迁移至南部湖区。底泥中微囊藻主要分布于北部湖区,西部和南部湖区沉降到底泥表面的微囊藻在越冬期大部分走向死亡。风力作用,光照和营养条件对微囊藻的越冬过程有着重要影响,南部湖区高磷营养创造的低氮磷比环境对微囊藻在水柱越冬存活有着重要影响。 越冬期间,太湖微囊藻的光合活性在低温环境下普遍受到抑制,光照和营养条件对微囊藻在水柱及沉降到底泥越冬的过程中有着重要影响。北部湖区微囊藻尽管由于低磷环境导致其光合系统在低温条件膜系统的流动性降低,但由于在较高光照条件下,反应中心数量减少程度较低。因而藻体尽管受到光抑制但依然保持了较高光合活性。而南部微囊藻在低温低光条件下光合系统反应中心数量减少程度较高,但由于在高磷条件下维持光合系统膜系统的流动性,因而依然保持了一定的光合活性。在越冬末期,南部湖区在较高的温度下光合活性首先开始恢复。微囊藻从北部湖区向南部湖区迁移的过程中,由于光照和营养条件的变化,脱氢酶活性增强,胞内多糖增加,细胞比重增加,并且群体逐渐裂解,使得微囊藻可以在南部湖区较高的磷营养条件下在水柱中成功越冬。高磷营养有利于微囊藻在越冬期存活并保持较高的光合活性。 复苏期间,微囊藻生物量首先从南部湖区的表层水体中开始增长,随后全湖底泥中的微囊藻开始复苏迁移到水柱中。同时随着风向的转变,南部的微囊藻向竺山湾迁移,在条件合适时在北部形成早期的水华。水温是太湖微囊藻复苏的关键环境因子,磷营养在水体表层微囊藻复苏过程中有着重要作用。由于微囊藻首先从水体表层开始生长,光照条件在太湖微囊藻复苏初期的过程中并不是关键影响因子。 复苏初期太湖不同区域内微囊藻的光合活性受抑制程度不同,微囊藻的光合系统在西部湖区相较其他区域受损更严重。温度和磷营养是控制铜绿微囊藻的光合活性的关键因素。南部湖区较高的温度和磷营养使得微囊藻在越冬末期保持较高的光合活性,且这一区域内微囊藻在春季首先恢复光合活性。温度和磷营养在微囊藻的复苏过程中都有着重要作用。当水温超过15℃时生物量开始增加。北部湖区在复苏初期的低磷环境使得微囊藻复苏进程被延迟。透明度对维持北部湖区低磷环境下微囊藻的光合活性有着重要的影响。 北部湖区的底泥应是控制微囊藻种源的重点区域。对磷营养,特别是内源磷营养的控制应在水华防控中得到重视。