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“以菌治藻”有效防控赤潮灾害

来源:华龙网
摘要:赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮发生后,海水的pH值升高,黏稠度增加,非赤潮藻类的浮游生物会死亡、衰减。作为严重的全球性海洋灾害之一,赤潮已经引起世界各国和地区的高度关注。海洋微生物通过微食物环在海洋生态系统的物质......

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  赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮发生后,海水的pH值升高,黏稠度增加,非赤潮藻类的浮游生物会死亡、衰减;赤潮藻也因爆发性增殖、过度聚集而大量死亡。



  作为严重的全球性海洋灾害之一,赤潮已经引起世界各国和地区的高度关注。赤潮发生的因素很多,其中最重要的因素是海洋污染。近年来,随着我国近海海域污染的加剧,局部海域富营养化问题日益突出,赤潮已经给沿海地区带来了严重的生态、资源和环境问题,并造成重大的经济损失,是海滨生态安全和沿海经济可持续发展的重大威胁。



  据国家海洋局公布的监测结果显示,今年1至6月,我国管辖海域共发生赤潮24次,累计发生面积约982平方公里。因此,研究新型高效环保的赤潮调控方法,是当前赤潮防控领域中亟待解决的大问题。



  近年来,赤潮的微生物调控研究得到了科学界的高度重视,“以菌治藻”的赤潮调控理念格外引人注目。



  海洋微生物通过微食物环在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其重要的作用,并同藻类存在着错综复杂的关系。在一般情况下,细菌跟藻类之间能建立共栖关系,然而在营养压力下,这种关系可能转变为竞争关系,并最终杀死或者裂解藻类细胞。研究发现,细菌对某种藻类的抑制作用同藻类密度呈负相关,同时随着优势藻种的变化,细菌种群不断替换。此种藻菌关系越来越引起科学家的重视,已成为近30年来赤潮科学研究的热点。



  我国“973”项目“近海有害赤潮发生的生态学、海洋学机制及预测防治”和“近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”,从海洋生态学基础研究角度进行了相关探讨,新近国家自然科学基金重点项目又支持开展了“我国近海海洋细菌的生态过程及关键菌群影响赤潮生消的机理”研究工作。通过对藻―菌关系的不懈研究,科学家们从采集到的海水、沉积物和生物样品中共分离出200多株特殊细菌,通过细菌培养物添加入有害藻培养体系实验,进行了抑/杀藻细菌的筛选,经过多次重复验证后,最终筛选出19株具高效抑/杀藻作用的海洋细菌。



  藻菌共培养的研究结果表明,杀藻细菌的作用可以归结为两种:一是细菌与藻细胞直接接触导致藻细胞死亡的直接杀藻作用;二是细菌不与藻细胞直接接触,而通过释放某种化学物质导致藻细胞死亡的间接杀藻作用。



  细菌的杀藻作用方式与它们的生理、生化特点有关系。杀藻作用受到多种因素的影响,如营养物质、细菌和藻类的浓度和生理状态以及微生物群落、尤其是复杂的自然环境因子等,且具有不同程度的种属特异性甚至是株特异性。有的只对某种特定的目标藻起作用,有的对不同株系的同种目标藻起作用,而有些却能杀死多种藻类。



  当然,细菌的杀藻作用并非都有严格的种属特异性,某些杀藻细菌能够抑制甚至杀死几种不同类群的藻类,此外几种不同类群的细菌也能同时杀死一种赤潮藻。考虑到海洋中绝大多数细菌尚未被培养,因此海洋环境中可能还存在着大量未被挖掘的杀藻微生物资源。



  基于数量庞大、分布广泛、多样性丰富的海洋微生物及其重要作用,以微食物环为核心,充分利用其与赤潮生物的互作特点与规律,开发和利用源自赤潮频发海域的特殊功效微生物并以宏基因组技术获得海洋环保功能菌与工程菌,进行赤潮的有效治理,将成为解决赤潮灾害这一复杂而严峻的海洋问题的金钥匙。



  目前,生物活性抑/杀藻研究在我国赤潮防治领域方兴未艾,为此我们应该抓住机遇,充分利用我国丰富的海洋资源,加快研究与开发步伐,争取早日将赤潮的生物治理付诸实践。



  针对当前我国近海域赤潮问题实际,应瞄准赤潮灾害微生物调控的研究与技术开发前沿,整合生物技术、分子生态学、现代微生物技术、高通量筛选技术和固定化技术等多学科技术优势,以赤潮生物防治为目标,进行生态友好型、高效赤潮藻杀灭剂创制及其修复技术集成与示范,并最终应用于海水养殖环境及其邻近海域赤潮的防治。这对于我国海域的环境保护、水产养殖业发展以及人群健康保障等方面具有极其重要的科学意义与实用价值,必将产生不可估量的海洋经济效益、环境效益和社会效益。
作者: 2011-9-13
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