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浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学研究进展 总被引：5，自引：5，他引：0
"湖泛"是指湖泊水体中(包括沉积物)富含大量藻源性(或草源性)的生物质,在微生物的分解作用下,大量消耗氧气,出现厌氧分解,微生物在还原条件下,促进许多"黑臭"物质的形成,进而影响水质和湖泊生态系统结构与功能乃至造成环境灾难.与湖泛发生时的环境特征(如低溶解氧,低p H,高有机质,高总磷、总氮)相对应的是其简化的食物网结构和特殊的微生物类群.本文将主要针对湖泛中的微生物群落及其在物质循环中的作用展开综述.研究显示湖泛水体中主要微生物类群,如真菌、细菌厚壁菌门的梭菌以及产甲烷古菌等,在有机质的快速分解和厌氧矿化过程中发挥着重要作用;沉积物中主要的微生物功能群,如硫酸盐还原细菌、铁还原细菌、甲烷厌氧氧化菌和反硝化细菌等,是湖泛致黑物质形成的关键.缺氧及厌氧条件下碳、硫和铁等元素生物地球化学过程的相互关联以及多种微生物之间形成的互营共生可能是湖泛过程中功能微生物的重要特征.湖泛中微生物功能的进一步研究,亟需借鉴海洋低氧区及深海沉积物的经验,引用先进研究手段,提出可靠的生物地球化学证据.浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学探索将有助于从机理上揭示湖泛黑臭的成因. 相似文献
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草海是由喀斯特盆地积水发育而形成的一个完整的、典型的高原湖泊湿地生态系统,同时也是中国面积最大的岩溶构造湖.甲烷氧化菌作为一类能够将甲烷氧化为CO2和水的独特微生物,其活动与生态系统中能量流动和元素循环的关键步骤密不可分.为了解贵州草海喀斯特高原湖泊湿地中甲烷氧化菌的群落结构特征及功能,利用宏基因组技术对浅水沼泽、莎草湿地、深水沉积物进行研究.结果表明,草海湿地中主要的好氧甲烷氧化菌为Methylobacter和Methylomonas,主要的厌氧甲烷氧化菌为Candidatus_Methylomirabilis_oxyfera,属于NC10门的反硝化型厌氧甲烷氧化菌.所研究的4种代谢功能基因种类多样性表现为碳代谢＞氮代谢＞硫代谢＞甲烷代谢;基于KEGG数据库共注释到6大类功能和18条与碳、甲烷、氮、硫相关的完整代谢路径.PCoA分析表明浅水沼泽和莎草湿地中甲烷氧化菌的种类和功能相似,且与深水沉积物存在差异.物种与功能相关性网络分析结果显示Methylacidiphilum_fumariolicum和Methylacidiphilum_kamchatkense与草海湖泊湿地中的各个代谢功能均具有较强的相关性.显著影响草海湿地中大多数甲烷氧化菌的群落结构的环境因素是硝酸盐、电导率、总磷和有机质. 相似文献
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近200 a来云南阳宗海摇蚊群落多样性及稳定性变化 总被引：1，自引：1，他引：0
云南省拥有丰富的生物多样性,其生态系统稳定性对于发挥生态系统服务功能十分重要,但近几十年以来的人类活动以及气候变化带来的干扰削弱了该区域的生态系统功能.本文以阳宗海为研究对象,探讨了1820s—2006年间人类活动背景下摇蚊群落多样性和稳定性的变化过程,并进一步探讨阳宗海摇蚊群落多样性与稳定性之间的关系.利用沉积物中的营养指标(总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量和TOC/TN摩尔比)及摇蚊分别重建了湖泊营养变化及摇蚊群落物种丰富度、均匀度、相似度和稳定性(ar1),利用PCA第1轴代表摇蚊群落以检测突变点.研究发现摇蚊群落组成与湖泊营养变化有较好的一致性,二者在1990年左右发生突变,物种丰富度、均匀度和相似度指数分别在1950s、1990s初以及1970s初升高,说明摇蚊群落组成逐渐多样化,种属分布更加均匀.通过检测发现摇蚊群落稳定性在1960s初开始降低,比湖泊系统突变提前30 a左右.摇蚊群落的物种丰富度、均匀度以及稳定性指标伴随着湖泊外源营养物质输入比例增加而升高,群落多样性与稳定性之间的相关性分析表明群落稳定性随物种丰富度的升高而降低. 相似文献
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全球范围内的湖泊生态环境均出现了不同程度的退化,对其进行生态修复的最终目的,就是要将受损的生态系统尽量恢复到人类干扰前或接近人类干扰前的生态状况,即基准环境.湖泊生态系统是长期演化的产物,其形成及演化机制必须从历史的视角加以考察,因此基于湖泊沉积物的古生态学技术在制定基准环境方面有着独特的优势.本文从基准环境的定义、建立的常用方法、基本特征和典型应用几个方面介绍了古生态学手段在湖泊生态修复中的应用,提出中国今后利用古生态学手段在水环境治理工作的应用前景. 相似文献
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湖泊生态系统产甲烷与甲烷氧化微生物研究进展 总被引：3，自引：1，他引：2
湖泊生态系统是重要的大气甲烷来源,其甲烷释放量占全球自然生态系统的40%.产甲烷和甲烷氧化微生物在湖泊甲烷生产和消耗过程中发挥关键作用.本文综述了近期有关湖泊生态系统甲烷产生与氧化过程的研究进展,重点介绍产甲烷与甲烷氧化微生物在湖泊中的分布特征、代谢途径以及调控机制.现有研究表明,湖泊中甲烷的生成不仅仅依靠赋存于沉积物和水体厌氧层的产甲烷古菌,还可能来自有氧环境中其他产甲烷微生物的代谢作用.湖泊中的甲烷在脱离水体逸散至大气之前,被甲烷氧化微生物利用,转化成二氧化碳和小分子有机化合物(如甲醇、甲醛和甲酸等).除了传统依赖氧气作为电子受体的好氧氧化过程外,新近研究还揭示了多种厌氧甲烷氧化过程,包括依赖还原硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐以及Fe~(3+)/Mn~(4+)等金属离子的甲烷氧化过程.文献综合分析表明,反硝化型厌氧甲烷氧化过程主要发生在淡水湖泊中,而硫酸盐还原型主要发生在高盐度或者高碱度湖泊中.水体温度、溶解氧浓度可以显著影响产甲烷与甲烷氧化微生物的丰度与群落结构,其他湖泊环境条件,如盐度、pH和有机质类型等都可能改变产甲烷与甲烷氧化微生物的分布和代谢活性.不同湖泊类型的比较研究,有助于全面掌握影响湖泊产甲烷与甲烷氧化微生物的时空分布与代谢特征的主导因素. 相似文献
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中国湖泊古生态研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
湖泊古生态学是古湖沼学的一个主要分支学科,主要通过沉积记录中的各种生物化石指标分析,重建不同时空尺度的湖泊生态系统演化过程,回答生态学、全球变化和环境管理应用方面的议题.本文回顾了国内外湖泊古生态研究的发展历程,在介绍湖泊古生态系列指标和研究基本原理基础上,着重评述了过去20 a来我国湖泊古生态研究取得的主要进展和成果,包括:(1)建立了基于多种生物和生物标记化合物指标进行古气候环境要素(温度、盐度、水体总磷等)定量重建的系列转换函数模型;(2)重点揭示了不同地质历史时期和近百年来湖泊生态环境演变的规律,及其对自然和人为驱动的响应特征与机理;(3)利用古生态记录诊断了湖泊生态系统突变模式与早期信号特征,定量揭示了湖泊生物群落演替与生态系统弹性损失的关系.上述成果为湖泊环境管理和治理提供了重要依据.本文最后对我国湖泊古生态研究进行了展望,提出了今后研究的重点方向. 相似文献
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从渔业与环境兼顾的角度出发作者认为湖泊渔业可持续发展的生态学理论基础是渔业生态学和渔业湖沼学. 前者是一门较为成熟的学科研究渔业对象的种群生态学渔产潜力最佳放流密度和规格以及科学的捕捞策略等. 后者研究渔业对湖泊生态系统生物多样性和水质的影响并确定最佳的渔业规模和渔业方式但尚未提出令人满意的理论和完善的实验方法今后应予充分重视. 长江中下游草型湖泊因为其优良的水资源和丰富的生物资源而成为我国内陆水体发展优质高效渔业的重要基地. 以湖北一个浅水草型扁担塘渔业实践为例作者着重强调生态学管理的如下方面1) 沉水植被是草型湖泊优质高效渔业持续发展的基础必须在合理利用的同时加以保护优化甚至重建使生物量和覆盖率保持和达到一定水平. 2) 食物链网的基础环节是渔业对象生长和繁衍的物质基础, 必须进行培育保护以提高其生产力从而为提高渔业产量打下物质基础. 3) 合理放养与捕捞策略是湖泊渔业生态系统良性循环的可靠保证应使高价值的种群规模保持较大水平的输出. 相似文献
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鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落与多样性的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
鄱阳湖河湖交错带是鄱阳湖流域内河流生态系统与湖泊生态系统之间的界面区域,该区域物种多样性丰富,承接了五大河流的来水,是重要的污染缓冲区和净化区.本文研究了鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落结构和微生物多样性的影响,结果表明,已测的重金属(汞、铜、锌、铅和镉)均有不同程度的污染,其中,铅、汞污染最严重,水质标准为Ⅳ类以上,其他重金属均为Ⅱ类;高通量测序结果表明,鄱阳湖河湖交错带微生物群落主要有变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和疣微菌门4类,平均含量分别为58.31%、13.63%、9.69%和1.33%.多样性指数分析结果表明,昌江与乐安河交汇处(R9点位)与鄱阳湖出长江口(H11点位)的微生物多样性指数(Chao 1、Shannon和Simpson指数)最高,万家桥(N2点位)与赣江入湖口(W6点位)微生物多样性指数最低.研究表明,受重金属污染严重的区域通常会使微生物群落丰度降低,然而R9和H11点位重金属污染严重,但微生物多样性却较丰富,说明微生物多样性不仅仅受单一因子影响,而是多重因子共同影响. 相似文献
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草型湖泊和藻型湖泊中大型底栖动物群落结构的比较 总被引：12，自引：6，他引：6
系统地比较了草型湖泊扁担塘与藻型湖泊后湖大型底栖动物的群落结构.结果表明,草型湖泊扁担塘的物种种类、物种多样性、密度和生物量均较藻型湖泊后湖的为高.两湖在物种组成和功能摄食群上存在极大差异,相似性系数为0.3左右,草型湖泊的大型底栖动物主要以刮食者数量为多,而藻型湖泊主要以收集者的为多.这说明水生高等植物对于维持湖泊生态系统中大型底栖动物多样性方面起着非常重要的作用,也是维持湖泊生态系统结构复杂性、空间异质性和功能稳定性的重要因素. 相似文献
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Nutrient fluxes across terrestrial-aquatic boundaries and their subsequent integration into lake nutrient cycles are currently
a major topic of aquatic research. Although pollen represents a good substrate for microorganisms, it has been neglected as
a terrestrial source of organic matter in lakes. In laboratory experiments, we incubated pollen grains of Pinus sylvestris in water of lakes with different trophy and pH to estimate effects of pollen input and its subsequent microbial degradation
on nutrient dynamics. In this ex situ experiment, we measured concentrations of organic carbon, phosphorus and nitrogen in the surrounding water as well as microbial
dynamics (bacteria and fungal sporangia) at well-controlled conditions. Besides leaching, chemical and microbial decomposition
of pollen was strongest within the first week of incubation. This led to a marked increase of soluble reactive phosphorus
and total dissolved nitrogen (up to 0.04 and 1.5 mg L−1, respectively, after 5 days of incubation) in the ambient water. In parallel, pollen grains were rapidly colonized by heterotrophic
bacteria and aquatic fungi. Leaching and microbial degradation of pollen accounted for ≥80, ≥40, ≥50% for organic C, N and
P, respectively, and did not significantly differ among water samples from the studied lakes. Thus, pollen introduces high
amounts of bio-available terrestrial organic matter and nutrients into surface waters within a short time. A rough calculation
on P input into oligotrophic Lake Stechlin indicates that pollen plays an important ecological role in nutrient cycling of
temperate lakes. This requires further attention in aquatic ecology. 相似文献
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水体细菌碱性磷酸酶及其编码基因研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
水体溶解性反应磷是浮游植物可直接利用的主要磷营养形式,细菌碱性磷酸酶催化的有机磷矿化过程则是维持溶解性反应磷供给的重要途径.通过总结细菌碱性磷酸酶的种类与分布特征,发现主要包括Pho A、Pho X和Pho D 3种类型细菌碱性磷酸酶,其中超过50%的Pho X分布于细菌细胞的外部环境,对溶解性反应磷的循环再生尤为重要.综述水体产碱性磷酸酶细菌群落组成的研究进展,以及影响编码基因表达的环境因素,对比分析产碱性磷酸酶细菌群落鉴定方法的特点及发展趋势.细菌碱性磷酸酶编码基因的研究多关注寡营养海洋生态系统,对于同样存在磷限制问题的富营养化湖泊生态系统鲜有涉及,而构建针对典型富营养化湖泊生态系统的细菌宏基因组数据库,则可为建立淡水生态系统细菌碱性磷酸酶及其编码基因的研究方法奠定基础,有助于认识湖泊水华频发的微生物学驱动机制. 相似文献
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The POM-DOM piezophilic microorganism continuum(PDPMC)—The role of piezophilic microorganisms in the global ocean carbon cycle 总被引：1，自引：0，他引：1
FANG JiaSong ZHANG Li LI Jiang Tao Chiaki KATO Christian TAMBURINI ZHANG YuZhong DANG HongYue WANG GuangYi WANG FengPing 《中国科学:地球科学(英文版)》2015,(1):106-115
The deep ocean piezosphere accounts for a significant part of the global ocean,hosts active and diverse microbial communities which probably play a more important role than hitherto recognized in the global ocean carbon cycle.The conventional biological pump concept and the recently proposed microbial carbon pump mechanism provide a foundation for our understanding of the role of microorganisms in cycling of carbon in the ocean.However,there are significant gaps in our knowledge and a lack of mechanistic understanding of the processes of microbially-mediated production,transformation,degradation,and export of marine dissolved and particulate organic matter(DOM and POM)in the deep ocean and the ecological consequence.Here we propose the POM-DOM piezophilic microorganism continuum(PDPMC)conceptual model,to address these important biogeochemical processes in the deep ocean.We propose that piezophilic microorganisms(bacteria and archaea)play a pivotal role in deep ocean carbon cycle where microbial production of exoenzymes,enzymatic breakdown of DOM and transformation of POM fuels the rapid cycling of marine organic matter,and serve as the primary driver for carbon cycle in the deep ocean. 相似文献
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好氧不产氧光合细菌（aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria，AAPB）是广泛分布于海洋、湖泊及河流等典型水域生境中的异养原核生物，能够以环境中有机物为营养物质来获取细胞生长及代谢所需的能量，同时借助自身独特的菌绿素完成光合作用产能但不合成氧气，在物质循环与能量流动中扮演着重要角色.近年，越来越多的AAPB种属被陆续报道，基于光合基因，例如光合反应中心M亚基（pufM）的分子系统发育分析显示，大部分AAPB属于α-、β-及γ-变形菌，且丰度及多样性随生境的不同而呈现时空地理格局异质性.本文对AAPB的栖息环境与生长特性、丰度与分布、生态功能以及环境驱动因子等方面的研究进展进行了回顾和综述.目前，针对水库生态系统AAPB的研究鲜见报道，作者建议开展水库生境中AAPB多样性分布、环境驱动因素及生态功能研究，丰富对于水生生态系统中功能微生物种群生态结构与代谢功能的认识. 相似文献
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湖库生态安全调控技术框架研究 总被引：1，自引：1，他引：0
针对湖库生态安全综合性调控技术缺乏的现状,为支撑和保障湖库型水体生态安全,开展了湖库生态安全调控概念、特征及技术需求分析,研究并系统构建了湖库生态安全调控技术框架(T-PIRLEP),阐述和分析了该框架的主要技术环节.根据研究结果,认为湖库生态安全具备可调控的特性,调控目的旨在维护以人类为终点的湖库生态环境和生态服务的安全.湖库生态安全调控具有综合性、功能导向性、类型差异性、空间异质性和不确定性的特征.基于T-PIRLEP的调控技术框架以湖库生态安全保障目标(T)为核心,以生态承载力为重要约束参考,从影响湖库生态安全状况的人口增长产业发展资源利用污染排放生态保护政策管理的耦合作用过程出发,采取以人口调控(P)、产业调控(I)、资源利用调控(R)、负荷控制(L)、生态调控(E)、政策调控(P)6类要素为主的调控措施来实现湖库生态安全调控.研究指出,调控过程需以湖库调控类型和其调控定位为引导,注重调控目标、调控措施、目标可达性分析之间的相互反馈,强化与生态安全评估研究的有机衔接. 相似文献
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城市非点源污染向水生生态系统中输入大量的溶解有机物(DOM),对生态系统健康产生重要影响. 有色可溶性有机物(CDOM)是广泛分布于自然水体中的一类成分和结构复杂、含有多种高活性化学官能团的大分子聚合物,是DOM的重要组分,对水生生态系统健康、能量流动及生物地球化学循环有重要影响. 光化学反应和微生物代谢过程被认为是控制水体CDOM转化、降解和循环的主要影响因素. 然而,对城市化如何影响CDOM组成以及光化学和微生物如何相互作用影响城市水体CDOM动态的理解是不足的. 因此,为评估光化学过程和微生物代谢对不同城市水体CDOM降解与转化的贡献,解析不同城市水体CDOM光化学/微生物降解作用机理,本研究在英国伯明翰选择3类具有典型DOM来源的水体样本,通过实验室9 d受控培养实验,对比分析光化学以及微生物影响下CDOM来源和组成的变化. 结果表明：(1)城市河流由于接受上游污水排放及较短的水力滞留时间,含有丰富的芳香性碳,其CDOM光化学活性明显高于湖泊,光化学降解率为16.60%;(2)城市湖泊CDOM受人类活动影响,自生源类荧光成分富集,生物活性高,在微生物培养过程中CDOM增加了62.16%,而相较于城市湖泊,非城市湖泊由于接受周围景观土壤输入的大量腐殖质类CDOM,光照对其降解转化作用较为明显; (3)光化学过程促进了陆源CDOM中大分子类腐殖质物质降解成为生物活性高的小分子化合物,刺激微生物代谢生成类蛋白质类有机物; 以类蛋白质组分为主导的CDOM在光照过程中被转化为难降解状态,生物活性降低,CDOM微生物代谢过程被抑制. 研究成果为城市水体不同CDOM来源及活性差异特征研究提供了新的思路,有助于城市河流的可持续开放与管理. 相似文献
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溶解氧（DO）对湖库的生物地球化学循环、生态系统结构和功能起着至关重要的作用,也是评价水生态系统的敏感性指标.DO浓度的降低对水生态有着重要影响.结果显示,多数湖库在夏秋季热分层期间,由于温跃层较高的密度梯度、藻类衰亡和有机质的降解以及微生物的呼吸作用会消耗大量的DO,从而形成温跃层溶解氧最小值（MOM）,甚至在该区域诱发厌氧状态.MOM可驱动浮游动物日夜垂向迁移,影响无脊椎动物和鱼类分布迁移模式及种群结构,破坏水体生态分布,致使生物非正常死亡,危害水体生态安全;此外,MOM也可诱发温跃层温室气体（CH4和CO2）大量形成,影响水源地水质,成为湖库生态安全隐患.目前对MOM所导致的生态风险和水质问题以及最终的控制方法已有较多研究成果,但缺乏综述性的研究.本文从MOM研究历史、研究方法、形成原因、生态风险及控制方法等方面进行论述,并展望今后研究热点,旨在推进MOM的相关研究进展,保障湖库生态平衡和供水水质安全. 相似文献
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Type-specific and indicator taxa of phytoplankton as a quality criterion for assessing the ecological status of Finnish boreal lakes 总被引：6，自引：0，他引：6
Key issues in the implementation of the Water Framework Directive are classification of lakes using biological quality parameters and type-specific reference conditions. This work is one of three studies considering different metrics of phytoplankton in the classification of ecological status. Phytoplankton was studied in a total of 55 Finnish boreal lakes, including 32 reference lakes. We tested the suitability of taxonomic composition and abundance of phytoplankton groups for biological classification. We also preliminarily determined the type-specific taxa for the studied lakes. The type-specific taxa for reference conditions are coincidently the indicator species/taxa for high ecological status. Interestingly, some taxa type-specific for impacted oligo-humic lakes proved to be the type-specific taxa for humic reference lakes. The pressure of human impact was observed not only as increase of biomass but also as changes in the species composition. The phytoplankton composition indicated the ecological status of impacted lakes moderately well. There was some variation in the indications given by different algal groups, probably due to the preliminary class boundaries used. However, the preliminary combination of indicative parameters to estimate the ecological status of the studied impacted lakes was in general in accordance with earlier classification of water quality in Finnish lakes. 相似文献