Hydrological management strategies for the control of algal blooms in regulated lowland rivers     

Jian Li  Wei Yin  Haiyan Jia  Xiaokang Xin 《水文研究》2021,35(6):e14171

Reservoirs of lowland floodplain rivers with eutrophic backgrounds cause variations in the hydrological and hydraulic conditions of estuaries and low-dam reservoir areas, which can promote planktonic algae to proliferate and algal bloom outbreaks. Understanding the ecological effects of variations in hydrological and hydraulic processes in lowland rivers is important for algal bloom control. In this study, the middle and lower reaches of the Han River, China, a typical regulated lowland river with a eutrophic background, are selected. Based on the effect of hydrological and hydraulic variability on algal blooms, a hydrological management strategy for river algal bloom control is proposed. The results showed that (a) differences in river morphology and background nutrient levels cause significant differences in the critical threshold flow velocities for algal bloom outbreaks between natural river and low-dam reservoir sections; there is no uniform threshold flow velocity for algal bloom control. (b) There are significant differences in the river hydrological/hydraulic conditions between years with and without algal blooms. The average river flow, water level and velocity in years with algal blooms are significantly lower than those in years without algal blooms. (c) For different river sections where algal blooms occur and to meet the threshold flow velocities, the joint operation of cascade reservoirs and diversion projects is an effective method to prevent and control algal blooms in regulated lowland rivers. This study is expected to deepen our understanding of the ecological significance of special hydrological processes and guide algal bloom management in regulated lowland rivers.  相似文献   

Estuarine biofilm patterns: Modern analogues for Precambrian self-organization     

Roeland C. van de Vijsel  Jim van Belzen  Tjeerd J. Bouma  Daphne van der Wal  Valentina Cusseddu  Sam J. Purkis  Max Rietkerk  Johan van de Koppel 《地球表面变化过程与地形》2020,45(5):1141-1154

This field and laboratory study examines whether regularly patterned biofilms on present-day intertidal flats are equivalent to microbially induced bedforms found in geological records dating back to the onset of life on Earth. Algal mats of filamentous Vaucheria species, functionally similar to microbial biofilms, cover the topographic highs of regularly spaced ridge–runnel bedforms. As regular patterning is typically associated with self-organization processes, indicators of self-organization are tested and found to support this hypothesis. The measurements suggest that biofilm-induced sediment trapping and biostabilization enhance bedform relief, strength and multi-year persistence. This demonstrates the importance of primitive organisms for sedimentary landscape development. Algal-covered ridges consist of wavy-crinkly laminated sedimentary deposits that resemble the layered structure of fossil stromatolites and microbially induced sedimentary structures. In addition to layering, both the morphological pattern and the suggested formation mechanism of the recent bedforms are strikingly similar to microbialite strata found in rock records from the Precambrian onwards. This implies that self-organization was an important morphological process in times when biofilms were the predominant sessile ecosystem. These findings furthermore emphasize that self-organization dynamics, such as critical transitions invoking ecosystem emergence or collapse, might have been captured in fossil microbialites, influencing their laminae. This notion may be important for paleoenvironmental reconstructions based on such strata. © 2019 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd  相似文献   

海洋有害藻华研究进展   总被引：3，自引：0，他引：3  

林森杰  姬南京  罗昊 《海洋与湖沼》2019,50(3):495-510

浮游植物不仅是食物链的基础环节,也在生物地球化学循环中起着重要作用。然而,某些种类在一定条件下会过度增殖富集形成有害藻华(因造成水色变为红、绿、褐、金等颜色,所以俗称为赤潮、绿潮、褐潮、金潮等),结果严重影响当地经济、海洋生态系统、全球生物地球化学循环甚至人类健康。近年来,随着水体富营养化、全球气候变化等现象加剧,有害藻华(Harmful Algal Bloom,HAB)的暴发规模和频次呈逐年增加趋势,且相关研究已成为环境生态学领域的热点。本文主要以典型海洋HAB生物为线索,从物种分布、生物监测、主要影响因素、分子机制及防治等方面概述了近十年HAB的主要研究进展,总结了现有研究的优点和不足,并对未来HAB研究做了相关展望。近十年的研究进展主要体现在:(1)不断有新的HAB物种被发现或鉴定,HAB藻类系统分类也不断被更新;(2)鉴定、检测方法包括DNA分析、生物传感器研发应用等有较大改进;(3)藻类毒素生物合成通路的研究有一定进展;(4)在HAB生态学与海洋学研究持续发展的基础上,分子机制及现代组学发展较迅速。然而, HAB发生的关键环境诱因和生物学(特别是生化与分子)机制仍然不是很清楚,缺乏一个可用来预测HAB暴发的关键因子。笔者认为,一方面是因为HAB的复杂性、种类及生态系统的特异性,另一方面是研究缺乏系统性与完整性。因此未来有必要加强对每一个重要的HAB原因种开展系统、持续的研究,类似于生物科学领域里的模式种研究,并且有必要开展综合性的研究,如实验室单种培养、中尺度模拟及现场生态研究相结合,整合现代组学、传统生理生态学和现场实时连续观测等技术。  相似文献   

通过水体置换降低水库富营养化风险：长江口青草沙水库案例研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈义中  朱建荣 《海洋学报(英文版)》2018,37(6):23-29

城市淡水系统的富营养化风险是世界范围内普遍关注的问题。多种物理、生物和化学技术手段被应用到富营养化湖库的治理当中，以期抑制水体的富营养化程度和藻类生物量。经证实，在未有效降低营养盐来源的情况下，这些手段的效果有限。而在发展中国家，控制营养盐来源可能需要花费数十年的时间。本研究旨在分析某一高营养盐负荷的沿海水库的富营养化和藻类水华风险，以期确认通过水利调度来抑制水库富营养化状态的可行性。该案例水库为位于长江口的青草沙水库。该水库2009至2012年期间的库内五个点位的水质数据被用于进行案例分析。水质指标包括水温、透明度、溶解氧、总氮、总磷和浮游植物叶绿素a。该水库的建设期为2009年4月至2010年10月，期间水库未曾与长江口发生水体交换。该水库的试运营期为2010年10月至2011年1月，正式运营期为2011年1月至今。在运营期间，库内与长江口的水体交换逐步上升。综合营养状态指数（TLI）被用于评估该水库的营养状态变化情况，该指数是通过数个代表性水质指标计算得到。库区的TLI指数峰值在2009年夏季可达51，在2011年夏季可达55，超过TLI指数的富营养化阈值50。TLI的谷值32出现在2010年的夏季。水质观测期的其他时段的TLI指数均可保持在50以下。以上分析结果表明：水库在2009年和2011年夏季由于过量的营养盐负荷和藻类水华迅速恶化到富营养化状态。水库在2010年和2012年均未出现富营养化状态和藻类水华，这是由于2010年期间水库缺少营养盐输入，2012年期间水库调度充分地置换了库区水体。库区水质指标的时空变化均通过文中的观测资料和数据分析进行展示。经分析表明，通过潮汐涨落来充分置换库区水体的水库调度手段是一个极为经济有效的抑制高营养盐水体富营养化和藻类水华的工程手段。  相似文献   

太湖不同生态型湖区枝角类组成和丰度长期变化的差异性     

程龙娟  姚书春  薛滨  李玲玲  刘金亮 《湖泊科学》2019,31(6):1670-1684

枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程.  相似文献   

过去40年太湖剧烈的湖泊物理环境变化及其潜在生态环境意义     

张运林  秦伯强  朱广伟 《湖泊科学》2020,32(5):1348-1359

过去40年,全球气候变暖、辐射变暗和变亮、风速减弱、气候异常波动等自然环境变化以及筑坝建闸、岸堤硬质化和调水引流等强烈人类活动势必会深刻改变太湖湖泊物理环境和过程,驱动湖泊生态系统演化.基于历史文献、档案数据以及气象水文和透明度等长期观测数据,本文系统梳理了太湖气温、水温、风速、水位和透明度等物理环境空间分布和长期变化特征,探讨了气温和风速、水位和透明度相互协同作用机制及其潜在生态环境意义.受全球变化和城市化等影响,过去40年太湖气温和水温呈现显著升高趋势,而近地面风速则表现为持续下降,湖泊增温和风速下降有利于藻类生长和蓝藻水华漂浮聚集,某种程度上增加了蓝藻水华出现频次和集聚的面积.为防洪和满足流域日益增长的水资源需求,闸坝管控和调水引流使太湖水位呈现缓慢增加趋势,而入湖污染物增加和富营养化则造成水体透明度逐渐下降,致使透明度与水位(水深)的比值明显降低,减少了湖底可利用光强,恶化水下光环境,在一定程度上驱动了太湖水生植被和草型生态系统退化.湖泊物理环境长期变化逐渐拓展了太湖藻型生境空间而压缩了草型生境空间,加剧了草型生态系统向藻型生态系统转化和增强了藻型生态系统的自我长期维持.太湖湖泊物理环境的显著变化也会部分抵消流域营养盐削减和湖体营养盐下降对藻类生物量和蓝藻水华的控制,增加了太湖蓝藻水华防控和湖泊富营养化治理的难度.这意味着未来流域控源截污需要更加严格的标准,而湖泊水位等物理环境的有效管控是应对藻华加剧和恢复草型生态系统的适应性管理策略.  相似文献   

ATS藻板与自然礁石上藻群生物多样性的比较     

王欢欢  谭斯尹  王慧  杜虹  侯涛  陈贤建  黎俊珺  黄莹 《热带海洋学报》2019,38(1):43-48

ATS(algal turf scrubber)系统是一种利用潮间带藻类高效去除富营养化水体中氮(N)、磷(P)元素的水质净化系统, 藻类是支持整个系统最重要的组成部分, 其群落结构与水质净化效果密切相关。该研究基于Illumina MiSeq平台的高通量测序技术对海水水族缸的ATS系统中藻板样品和自然礁石上的藻类进行多样性分析。18S rDNA研究结果表明, ATS系统中经筛选得到藻类优化序列21390条, 其中对丝藻属Antithamnion占主要地位, 占序列总数的22.79%, 其次19.07%序列归入斜纹藻属Psammodictyon; 宋井、展南亭、后宅3个地区的藻类经筛选分别得到88435、87129、106458条优化序列, 主要为分枝色指藻属Chroodactylon、宽果藻属Mastocarpus和日本马泽藻属Mazzaella。ATS系统和自然环境样品共有的优势藻为骨条藻属Skeletonema和仙菜属Ceramium。本实验在研究ATS系统与自然礁石上的藻类群落相似性的同时, 深入探究了其群落结构的差异性, 为进一步优化ATS系统的功能提供了理论依据。  相似文献   

Are red tides affecting economically the commercialization of the Galician (NW Spain) mussel farming?     

Gonzalo Rodríguez Rodríguez  Sebastián Villasante  María do Carme García-Negro 《Marine Policy》2011

Harmful algal blooms (HABs), more specifically red tides, are among the most critical environmental factors affecting mussel cultivation in Galicia (NW Spain), and they often have been blamed for economic losses for producers. This statement is based on the correlation between days of closure of the production areas and unsold product. The present article shows that such a statement is not always correct, at least in the case of Galician mussel farming, because red tides only cause losses to producers under specific circumstances that arise from the impossibility of placing their product in the market. In addition, this article reveals the importance of finding organizational solutions within the framework of the production sector to counteract the impact of this type of phenomenon.  相似文献   

不同黏土对中肋骨条藻的絮凝去除研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

王洪亮  曹西华  宋秀贤  俞志明 《海洋科学》2011,35(12):15-20

比较了不同种类黏土对中肋骨条藻的絮凝去除效率, 分析了黏土理化特征对絮凝去除效率的影响。结果表明, 不同种类黏土的Zeta 电位为？36.1～？15.9 mV, BET 比表面积为0.31～60.76 m2/g, 硅铝比为1.35～3.62。当黏土用量均为0.50 g/L 时, 不同黏土对中肋骨条藻的絮凝去除速度和去除...  相似文献   

紫外辐射增强对不同发育阶段荒漠藻结皮光合作用的影响   总被引：2，自引：1，他引：1  

苏延桂  李新荣  赵昕  王正宁 《中国沙漠》2011,30(4):889-893

 以腾格里沙漠东南缘自然植被区、51龄和26龄人工植被区藻结皮为研究对象,模拟研究了2%紫外辐射增强对不同发育阶段结皮叶绿素a含量(Chl-a)和净光合速率的影响。结果表明:①紫外辐射增强显著抑制了51龄和26龄人工植被区藻结皮的Chl-a含量(P<0.05),紫外辐射增强后不同发育阶段藻结皮的Chl-a含量无显著差异(P<0.05); ②紫外辐射增强显著抑制了3个植被区藻结皮的净光合速率(P<0.05),紫外辐射增强处理后,自然植被区,51龄和26龄人工植被区藻结皮的最大净光合速率分别为1.8、2.2 μmol·m-2·s-1和1.9 μmol·m-2·s-1,比对照分别下降了21%~49%,12%~22%和24%~59%。方差分析表明,紫外辐射增强后,3个发育阶段的藻结皮净光合速率无显著差异(P<0.05)。本研究表明,紫外辐射增强通过降低荒漠藻结皮的光合色素含量,减少了结皮的净光合速率,从而会对荒漠区藻结皮的生产力产生影响。  相似文献