塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险.浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础.同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群.了解湖泊浮游植物等初级生产者对微塑料的响应是探究微塑料对湖泊生态系统功能影响的重要基础.总结了全球湖泊生态系统微塑料的丰度、类型、尺寸、来源等分布特征,系统分析了微塑料暴露对浮游植物等初级生产者细胞结构、基因表达和生长,以及对浮游植物叶绿素a含量、光合活性的影响,并总结了其中的影响机制.总体而言,微塑料会降低初级生产者的叶绿素a含量,剂量越高、尺寸越小,这种抑制作用越强烈;同时,微塑料也会作用于初级生产者,造成细胞膜损伤、DNA损伤,调控其相关功能基因表达,抑制其生长和光合活性等.然而,湖泊生态系统微塑料的实际检出浓度远低于室内暴露实验中的添加剂量,微塑料结构和组分也更为复杂,野外观测结果与室内培养实验之间还不能建立直接的对应关系.因此,未来的相关研究应集中在如何有效联系野外观测结果与室内培养实验结果,进一步聚焦建立可靠的、可应用推广的微塑料浓度与初级生产者之间的剂量-效应关系模型,探究微塑料对湖泊初级生产者的作用机制,为刻画微塑料对湖泊生态系统初级生产者及其功能的作用机制提供科学支撑.

为探究温州湾生态系统整体结构,根据2019-2020年温州湾渔业资源调查结果,利用Ecopath with Ecosim 6.5软件构建了由21个功能组组成的生态系统能流通道模型,分析了该海域生态系统总体特征、营养结构和能量流动过程.结果表明:生态系统各功能组的营养级范围为1.000～4.372,带鱼(Trichiurus lepturus)营养级最高;系统总流量为10 874.67 t/(km2·a),系统净生产量为3 392.965 t/(km2·a);系统能量流动呈金字塔状分布,能量流量随着营养级的升高而降低,来源于初级生产者转化效率为15.20％,来源于有机碎屑的转化效率为16.03％,系统总能量转化效率为15.49％;系统总初级生产量/总呼吸量为3.636,系统连接指数为0.298,Finn's循环指数为2.22％,Finn's平均路径长度为2.324,杂食指数为0.167.温州湾生态系统处于不成熟状态,系统稳定性相对较低,建议加强对关键物种的保护,以期提高能量利用效率和保障生态系统结构完整性.

近年来随着人类活动的加剧,湿地生态系统的结构和功能都受到强烈干扰和破坏,研究遭受干扰后的湿地生态系统结构的演化过程,对湿地生态系统的保护、管理、恢复都有重要意义.本文根据复杂网络相关理论和生态系统特征构建湿地生态系统的网络模型,同时基于生物的谢尔福德耐受性和生态系统的自我调节能力,提出了一种考虑过载和欠载状态的湿地生态网络结构的演化模型.从初始负载、负载容量、负载冗余范围和负载重分配四个方面对遭受攻击的生态网络结构的演化过程进行刻画,同时利用鲁棒性指标揭示物种遭受干扰消亡后对湿地生态系统鲁棒性的影响.针对Teacapan湿地生态系统数值仿真,发现不同营养级的关键物种消亡对生态系统结构和鲁棒性的影响程度不同.初级生产者中的关键物种(红树林的碎屑和水中物质)消亡会导致Teacapan湿地生态网络结构迅速崩溃,生态系统鲁棒性指标迅速下降为0;而消费者中的关键物种消亡对生态网络结构波动和系统鲁棒性的影响较小,生态系统能够在一定时间内达到二次平衡,此时湿地生态系统仍具有一定的抵抗外界干扰的能力.这一结果体现了红树林中的碎屑作为支撑食物链的主要食物来源对湿地生态系统的重要性,为湿地生态系统的动植物资源保护和生态重建提供一定的科学参考.

硅藻是水生态系统中最重要的初级生产者之一,不仅为生态系统中其他消费者提供碳源,也因分布广泛、种类多、世代时间短等特点,通常被认为是水环境及生态系统良好的指示生物.文章介绍了河流生态系统健康及生物完整性的概念,综述了硅藻尤其是底栖硅藻在水生态系统中的自身特点及作用;概述了硅藻在生物监测中广泛应用的前提:对环境因子的响应和国内外对硅藻及硅藻指数在河流生态监测中的研究进展;介绍了广泛应用的硅藻指数及基于硅藻的生物完整性指数的原理及构建方法;指出了硅藻及硅藻指数在生物监测及评价中可能所存在的问题,并提出了今后我国在这个领域后期需开展的工作.

附着藻类是湖泊中主要的生产者,尤其是草型湖泊.但与浮游藻类相比,针对附着藻类初级生产的研究还相对较少.采用原位调查与实验模拟相结合的方法测定2014-2015年间白洋淀附植藻类和附泥藻类的现存量和初级生产力,并对附着藻类初级生产与白洋淀水体理化参数的关系进行分析.结果表明,不同采样季节的附植藻类和附泥藻类的叶绿素a分别为34.83—245.22μg/cm2和26.08-297.40μg/cm2,无灰干重分别为0.46-5.21 g/m2和0.61-5.81g/m2.两种附着藻类的生物量都在8月最高,4月和11月最低.空间分布上,南刘庄、府河入口的附着藻类生物量显著高于采蒲台和枣林庄.白洋淀附植藻类和附泥藻类的年均总初级生产分别为494.20mgCm-2 d-1和474.45mgC m-2 d-1,呼吸速率为522.63mgC m-2 d-1和508.98mgC m-2 d-1,净初级生产为-28.44mgC m-2 d-1和-34.52mgC m-2 d-1.白洋淀附着藻类初级生产力具有明显的时空分布规律,8月最高,6月次之,4月和11月最低,空间分布呈自西向东递减的趋势,在府河入淀口和南刘庄处最高,枣林庄和采蒲台最低.水质较好的区域的净初级生产力为正值,表明这些区域附着藻类以自养型群落为主,水质较差区域的净初级生产力为负值,则该区域以异养型群落为主.运用冗余分析法(RDA)探讨附着藻类与水质因子之间的关系,并采用向前引入法对水质因子进行逐步筛选,MonteCarlo置换检验结果显示,总磷、浮游植物叶绿素a、高锰酸盐指数、氨氮、水温、透明度、溶解氧和氮磷比是影响附着藻类生物量和初级生产的关键水质因子.附着藻类的总初级生产与水体富营养化程度呈正相关关系.

为了解我国水库生态系统营养结构特征,研究应用稳定同位素技术分析了四川省东南部的典型小型水库松林水库中不同水生生物碳、氮稳定性同位素比值.基于Bayesian混合模型(SIAR)分析了不同消费者基础碳来源,并计算了δ13C-δ15N同位素生态位中6个营养结构量化指标.结果表明:调查期间松林水库处于富营养化状态;初级生产者POM(主要成分为浮游藻类)、固着藻类、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides和水蓼Polygonum hydropiper的δ13C值范围为-29.20‰-18.81‰,δ15N值范围为4.01‰-12.73‰;其中POM和固着藻类是多数消费者的主要碳源;松林水库食物网营养级长度为3级,以杂食性鱼类为优势类群并存在营养冗余现象,暗示了该生态系统鱼类群落结构的相对稳定性;入侵物种福寿螺Pomacea lineata、罗非鱼Oreochromis spp.与土著物种铜锈环棱螺Bellamya aeruginosa、鲫Carassius auratus等之间存在明显的同位素生态位重叠现象.建议加强水生生物资源管理,减少外来物种入侵对当地土著物种的保护具有重要意义.

根据2015-2016年在胶州湾进行的渔业资源与生态环境调查数据,利用Ecopath with Ecosim 6.5(EWE)软件构建了胶州湾生态通道模型,分析了现阶段该海湾生态系统营养结构、能量流动过程和生态系统总特征.结果表明:胶州湾生态通道模型共由21个功能组组成,各功能组营养级范围为1～4.383,渔获物平均营养级为2.023,以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为主;胶州湾生态系统的能量流动主要以牧食食物链为主,占系统能量来源的59％.生态网络分析表明:系统能量主要分布在6个营养级,来源于初级生产者的能量转化效率为16.22％,来自碎屑的转化效率为15.76％,系统平均转化效率16.35％.胶州湾生态系统总初级生产力与总呼吸量的比值为2.518,系统处于不成熟状态.

藻类诱变育种技术是指利用物理和化学因素诱发藻体产生遗传变异,在短时期内获得有价值的突变体的育种方法.藻类是水生生态系统中主要的初级生产者,与人类生活及经济发展有着密切的关系,是发展"蓝色农业"的基础.诱变育种已经成为提高藻类育种效率,获得新种质的一个重要手段,广泛应用在生物活性物质含量高的微藻、生物能源微藻及一些大型的经济海藻中.在藻类育种中常用的诱变技术主要包括物理和化学诱变技术.物理诱变辐射源包括紫外线、γ射线、重离子束及常压室温等离子体等,化学诱变剂主要包括甲基磺酸乙酯和亚硝基胍等.主要介绍了上述诱变技术的诱变机理和生物学效应,总结了诱变技术在藻类育种中的研究进展及应用前景,以期推动藻类诱变育种的发展.

藻类是红树林生态系统重要的生物类群,根据生态习性可分为浮游植物、底栖微藻和大型藻类三个生态类群,它们在红树林生态系统生物多样性、初级生产、元素循环等方面起着重要作用.但在红树林生态系统中,关注重点多集中在红树植物和动物,对其中的藻类重视不够,且多数研究集中在近20年以及亚洲的红树林区.事实上,红树林生态系统藻类非常丰富,其多样性研究有助于深入揭示红树林生态系统的结构与功能.本文介绍了红树林生态系统藻类的组成类群及其重要性,重点对红树林区浮游植物、底栖硅藻和大型海藻的种类组成、地理分布及其与初级生产力、水质污染、元素循环、碳库形成等生态过程中的作用的研究动态和进展等进行了总结.根据已有研究,红树林区浮游植物和底栖硅藻的种类数一般为几十到上百种,其中硅藻在种类和数量上都占绝对优势,它们是重要的初级生产者、饵料生物和水质污染指示生物;红树林区底栖大型藻类主要由红藻、绿藻、褐藻、蓝藻组成,绿藻的种类较多,红藻在数量上占优势;藻类是红树林湿地碳库的重要贡献者,在红树林湿地生态系统碳汇和碳循环中起重要作用.红树林生态系统是个高度动态和异质的系统,今后应加强红树林藻类多样性的长周期、大尺度变化及不同生境藻类的综合研究,关注大陆径流和潮汐对藻类多样性和蓝碳的影响,借助沉积物藻类记录,探明红树林区藻类的长周期变化,反演气候变化和人类活动对红树林生态系统的影响过程和机制.

为认识稻虾共作水体浮游植物群落结构特征, 于2016年4月至12月对江汉平原4处稻虾共作水体浮游植物和理化因子开展了逐月调查与分析.共鉴定出浮游植物7门124种, 其中绿藻78种、蓝藻16种、硅藻15种、裸藻3种、隐藻2种、甲藻7种、金藻3种.6-9月浮游植物的种类数、细胞密度、叶绿素a含量达到最大值,最小值出现在12月份; 浮游植物细胞密度波动范围在1.37×105-2.93×108 cells/L, 叶绿素a含量的变化范围为 0.15-208.60 μg/L.调查期间浮游植物的优势种共28种, 主要优势种有颤藻、蓝纤维藻、微囊藻、小球藻、隐藻等.浮游植物Shannon-Wiener多样性指数周年变化范围为0.64-6.3, 多样性指数最高出现在10月份, 最低出现在8月份.结果显示, 稻虾共作水体浮游植物群落结构较复杂, 细胞密度变化显示时空的一致性, 优势种组成以及优势度存在明显的空间差异(P<0.05), 稻田的浅水环境以及小龙虾的养殖行为显著影响浮游植物群落的结构.鉴于藻类作为初级生产者对于水生态环境和小龙虾健康具有重要作用, 关注种养结合水体中藻类群落的演变规律对于保障稻田种养的综合效益具有积极意义.