（水生生物学专业论文）淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究.pdf

苏州大学学位论文使用授权声明 i i r f f l i rir l r ifllf y 17 3 218 3 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属在年_ 月解密后适用本规定。 非涉密论文口 论文作者签名： 叠：婆堑 日 导师签名： 期：砷! 彬 日期：2 0 o , 够少 淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 中文摘要 中文摘要 对三角帆蚌、河蚬、圆顶珠蚌、背角无齿蚌、楔形丽蚌与扭蚌等六种淡水贝 类的滤水率、耗氧率进行了研究。结果表明，在水温1 8 4 - 0 5 * 0 ，水中起始溶解氧 为7 8 士1 1 m g l 的实验条件下，通过流水密闭装置测得三角帆蚌、河蚬、圆顶珠蚌、 背角无齿蚌、楔形丽蚌与扭蚌的耗氧率分别为2 3 9m g k g h 、3 5 7 m g k g h 、 3 6 2 m g k g h 、2 7 0 m g k g h 、1 7 9 m g k g h 、2 9 2 m g k g h 。在水温为18 ：1 ：0 5 。0 ，起始 藻浓度为1 4 5 1 0 4 i n d l 的实验条件下，通过静水法测得三角帆蚌、河蚬、圆顶珠 蚌、背角无齿蚌、楔形丽蚌与扭蚌的滤水率分别是1 6 7 + 0 4 3 l k g m i n 、 6 4 2 4 - 1 5 3 l k g 。m i n 、1 1 2 - 1 ：0 5 1 l k g m i n 、2 1 0 4 - 0 7 2 l k g m i n 、0 9 3 4 - 0 4 2 l k g 。m i n 、 o 7 4 ：t ：0 2 5 l k g m i n 。水中起始溶氧浓度与贝类耗氧率呈正线性相关关系，随着起始 溶解氧浓度降低，六种贝类耗氧率均出现了不同程度的降低。 在室内水族箱内比较了褶纹冠蚌、三角帆蚌与河蚬等三种淡水贝类对藻类的 消除作用，探讨了贝类密度2 4 h 内对三种淡水贝类消除藻类作用的影响。结果表 明，褶纹冠蚌、三角帆蚌与河蚬第2 4 h 对藻类的消除率分别为7 4 3 4 - 2 9 ， 7 5 6 4 - 2 1 ，8 8 4 4 - 3 1 ，三种淡水贝类对藻类的消除效果显著。t 检验表明，河蚬 同密度试验组2 4 h 对藻类的消除率、消除量和0 4 h 的厨值均显著大于褶纹冠蚌、 三角帆蚌( p o 0 5 ) 。三角帆蚌对藻类的消除量随着贝类密度的增加显著增加，三 角帆蚌8 0 9 l 试验组对藻类的消除量最大，贝类密度对三角帆蚌消除藻类作用无显 著影响。贝类密度对褶纹冠蚌、河蚬消除藻类作用有显著影响，褶纹冠蚌8 0 9 l 试验组1 2 h 后，对藻类的消除量增长缓慢，褶纹冠蚌消除藻类的最佳密度为4 0 9 l ， 河蚬2 0 9 l 试验组1 2 h 后与其它河蚬试验组相比对藻类的消除量最大。 围隔实验研究了褶纹冠蚌、三角帆蚌与河蚬等三种淡水贝类对水环境的调控 作用。结果表明，褶纹冠蚌和三角帆蚌对水环境的调控作用与贝类密度有关，褶 纹冠蚌、三角帆蚌高密度( 1 8 6 6 6 m 2 ) 试验时，不能降低水体藻类和营养盐浓度， 反而增加了水体藻类数量和营养盐浓度，褶纹冠蚌和三角帆蚌的生物扰动作用使 再悬浮沉积物数量增加，底质营养盐释放加剧，沉积物中氮磷含量增加。褶纹冠 中文摘要 淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 蚌和三角帆蚌低密度( 4 6 6 6 9 m 2 ) 试验组对水环境的调控作用显著，褶纹冠蚌和三角 帆蚌低密度( 4 6 6 6 9 m 2 ) 试验组显著降低了水体藻类和营养盐浓度，对沉积物再悬浮 和底质营养盐释放的影响不明显，水体中叶绿素a 浓度、t n 、t p 、n h 3 等营养盐 浓度与沉积物氮磷含量均显著低子对照组( p 0 0 5 ) 。河蚬三个密度试验组对水环 境的调控作用均较显著，水体中叶绿素a 浓度、氮磷营养盐浓度显著低于对照组 ( p 0 0 5 ) ，沉积物沉降率和沉积物氮磷含量显著低于对照组( p 0 0 5 ) 。其中，河 蚬高密度( 1 8 6 6 6 酊) 试验组对水体藻类、营养盐与沉积物氮磷含量的消除作用最 显著。本论文研究中，河蚬单位体重滤水率显著大于其它淡水贝类( p 0 0 5 ) ，室 内实验与围隔实验结果均表明河蚬对水体藻类和营养盐的消除作用均显著大于褶 纹冠蚌和三角帆蚌( p 0 0 5 ) ，河蚬对水质底层的扰动作用小于褶纹冠蚌和三角帆 蚌，对水环境的调控作用较好，较适合作为淡水水域生态环境的生态修复工具种。 关键词：水体富营养化；淡水贝类；耗氧率；滤水率；营养盐；消除藻类； 沉积物；生物扰动；再悬浮 作者：徐海军 指导老师：凌去非 a s t u d y o ne x p l o r i n gf e a s i b i l i t yo ff r e s h w a t e r b i v a l v e s a se c o l o g i c a lt o o l so fr e s t o r i n ga q u a t i ce n v i r o n m e n t a b s t r a c t o x y g e nc o n s u m p t i o nr a t e s a n df i l t r a t i o nr a t e so fc o r b i c u l af l u m i n e a ，u n i o d o u 西a s i 西e , a r c o n a i al a n c e o l a t a , a n o d o n t a w o o d i a n a w o o d i a n a , l a m p r o t u l a b a z i n ea n d h 盯t o p s i sc u m i n g i iw e r es t u d i e di nt h i st h e s i s r e s u l t ss h o w e dt h a to x g e nc o n s u m p t i o n r a t e s o fc o r b i c u l af l u m i n e a ，u n i o d o ug l a s i a e , a r c o n a i a l a n c e o l a t a l n o d o n t a w d d 抛门口w d d 功册口工口”妒m 胁肠b a z i n e a n dh y r i o p s i sc u m i n g i ib yu s i n ga ne o t i c o b t i 】r a t o rw e r e3 5 7m g k g l l ，3 6 2m g k g h ，2 9 2m g k g h ，2 7 0m g l 【g 。h ，1 7 9m g k g h a n d2 3 9m e c k g hr e s p e c t i v e l yw h e nt h ew a t e rt e m p e r a t u r ew a s184 - 0 5 。c ，t h eo r i g i n a l c o n c e n n a t i o no fo x y g e nw a s7 84 - 1 1 m e j l ， a n df i l t r a t i o nr a t e so fc o r b i c u l a 砌聊f n e a , a n o d o 疗t aw o o d i a n a , h y r i o p s i s c u m i n g i i , u n i o d o u g l a s i a e , l a m p r o t u l ab a z i n i , 么彤d 聆口妇l a 聍c e o l a t ab y m e a no fs t a g n a n tw a t e r w e r e6 4 2 4 - 1 5 3 l k g m i n ， 2 1 0 士o 7 2 l k g m i n ，1 6 7 士0 4 3 l k g m i n ，1 1 2 4 - 0 5 1 l k g 。m i n ，0 7 钍0 2 5 l k g m i n a n d 0 9 3 4 - 0 4 2 l k g m i nr e s p e c t i v e l yw h e nt h e w a t e rt e m p e r a t u r ew a s184 - 0 5 ca n d o r i g i n a lc o n c e n t r a t i o no fa l g a ew a s1 4 5 x10 4 i n d l w ec o n c l u d e do x y g e nc o n s u m p t i o n r a t e so fb i v a l v e sh a dp o s i t i v el i n e a rc o r r e l a t i o nw i t ho r i g i n a lc o n c e n t r a t i o no f o x y g e n ，嬲 t h eo r i g i n a lc o n c e n t r a t i o no fo x y g e nd e c r e a s e d ，o x y g e nc o n s u m p t i o nr a t e so fs l xk i n d s o ff r e s h w a t e rb i v a l v e sd e c r e a s e dt os o m ee x t e n t e f f e c t so fc r i s t a r i ap l i c a t al e a c h , h y r i o p s i sc u m i n g i ia n dc o r b i c u l af l u m i n e ao n e l i m i n a t i n ga l g a e s i n2 4h o u r sw e r es t u d i e di nl a b o r a t o r y r e s u l t s s h o w e dt h a t e l i i n j n a t i o nr a t e so fc r i s t a r i ap l i c a t a ，h y r i o p s i sc u m i n g i ia n dc o r b i c u l a f l u m i n e a a tt h e 2 4 t hh o u rw e r e7 4 3 4 - 2 9 ，7 5 6 4 - 2 1 ，8 8 4 4 - 3 1 r e s p e c t i v e l y , t h ee f f e c t so ft h r e e l ( i n d so fb i v a l v e so ne l i m i n a t i n ga l g a e s w e r es i g n i f i c a n t t - t e s ti n d i c a t e dt h a tt h e i i i 英文摘要淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 e l i m i n a t i o nr a t e ，e l i m i n a t i o nq u a n t i t yo fa l g a e si n2 4 hb yc o r b i c u l af l u m i n e aw e r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a tb yc r i s t a r i ap l i c a t aa n dh y r i o p s i sc u m i n g i i ( p o 0 5 ) 0 4 h 厨o fc o r b i c u l af l u m i n e a s i g n i f i c a n t l yo u t w e i g h e dt h a t o fc r i s t a r i ap l i c a t aa n d h y r i o p s i sc u m i n g i i ( p o 0 5 ) e l i m i n a t i o nq u a n t i t y o f a l g a e sb yh y r i o p s & c u m i n g i i i n c r e a s e da st h ed e n s i t yo fh y r i o p s i sc u m i n g i ii n c r e a s e d ，h y r i o p s i sc u m i n g i ig r o u p sa t 8 0 9 lh a dt h eb e s te f f e c to fe l i m i n a t i n ga l g a e s ，d e n s i t yo fb i v a l v e sh a di n s i g n i f i c a n t e f f e c to fh y r i o p s i sc u m i n g i io ne l i m i n a t i n ga l g a e s e f f e c t so fc r i s t a r i ap l & a t aa n d c o r b i c u l af l u m i n e ao ne l i m i n a t i n ga l g a e sw e r er e s t r i c t e d b yd e n s i t i e so fb i v a l v e s ， e l i m i n a t i o nq u a n t i t yo fa l g a e sb yc r i s t a r i ap l i c a t ag r o u p sa t8 0 9 li n c r e a s e ds l o w l y a f t e r12 h ，t h ed e n s i t yo ft h eb e s te f f e c to fe l i m i n a t i n ga l g a e sb yc r & t a r i ap l i c a t aw a s 4 0 9 l ，e l i m i n a t i o nq u a n t i t yo fa l g a e so fc o r b i c u l af l u m i n e ag r o u p sa t2 0 9 lw a st h e b i g g e s ta f t e r12 hc o m p a r e dw i mo t h e rc o r b i c u l a f l u m i n e ag r o u p s e f f e c t so fc r i s t a r i ap l i c a t a , h y r i o p s i sc u m i n g i ia n dc o r b i c u l af l u m i n e ao n r e s t o r i n ga q u a t i ce n v i r o n m e n tw e r es t u d i e d r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee f f e c t so fc r & t a r i a p l i c a t a , h y r i o p s i sc u m i n g i io nr e s t o r i n ga q u a t i ce n v i r o n m e n tw e r er e l e v a n tw i t l lt h e d e n s i t i e so fb i v a l v e s f o rt h e c r i s t a r i ap l i c a t aa n dh y r i o p s i sc u m i n g ig r o u p sa th i g h d e n s i t y ( 18 6 6 6 9 m 2 ) c o u l d n t r e d u c ec o n c e n t r a t i o n so fa l g a e sa n dn u t r i e n t si n w a t e r , n e v e r t h e l e s si n c r e a s e dc o n c e n t r a t i o n so fa l g a e sa n dn u t r i e n t s ，b i o d i s t u r b a n c eo f c r i s t a r i ap l i c a t aa n dh y r i o p s i sc u m i n g ii n c r e a s e dt h eq u a n t i t yo fr e s u s p e n d e d 淡水贝类作为水域环境的皇查堡墨三墨登箜里堑竺婴壅 茎奎i ! 墨 二_ _ _ _ _ 。一一 l o w e tt h a nt h ec o n t r o lg r o u p s ( p 0 0 5 ) ，a m o n gt h e s e ，c o r b i c u l af l u m i n e ag r o u p sa th i g h d e n s i t y ( 18 6 6 6 9 m 2 ) h a dt h eb e s te f f e c t so fe l i m i n a t i n ga l g a e s ，n u t r i e n t s o fw a t e rb o d y a n dn u t r i e n t sc o n t e n t so fs e d i m e n t s e x p e r i m e n t a ls t u d i e si nt h i s t h e s i ss h o w e dt h a t c o r b i c u l af l u m i n e ah a das t r o n g e ra b i l i t yo ff i l t r a t i n ga l g a ec o m p a r i n gw i t ho t h e rk i n d s o ff r e s h w a t e rb i v a l v e s ，e f f e c t so fc o r b i c u l a f l u m i n e ao ne l i m i n a t i n ga l g a e sa n dn u t r i e n t s w e r eb e s tc o m p a r e dw i t hc r i s t a r i ap l i c a t aa n dh y r i o p s i sc u m i n g i i ，t h ed e g r e e o f b i o d i s t u r b a n c eb yc o r b i c u l af l u m i n e aw e r ew e a k e rt h a nc r i s t a r i ap l i c a t aa n dh y r i o p s i s c u m i n g i i , t h ee f f e c t so fr e l e a s i n gn u t r i e n t so fs u b s t r a t e sw e r es u b t l e ，w ec o n c l u d e dt h a t c o r b i c u l af l u m i n e aw a st h es u i t a b l es p e c i e so fr e s t o r i n gt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n to f a q u a t i ce c o s y s t e m k e y w o r d s ：e u t r o p h i c a t i o n ；f r e s h w a t e r b i v a l v e s ；o x y g e nc o n s u m p t i o n r a t e ； f i l t r a t i n gr a t e ；n u t r i e n t ；e l i m i n a t ea l g a e ；s e d i m e n t ；b i o d i s t u r b a n c e ；r e s u s p e n d e d v w r i t e nb yn a i j u l lx u s u p e r v i s e db yq u f e il i n g 目录 文献综述”1 1 1 水体富营养化1 1 1 1 水体富营养化的成因与危害1 1 1 2 水体富营养化的防治与修复2 1 2 水体富营养化的生态修复”3 1 2 1 以水生植物为工具种的生态修复3 1 2 2 以鱼类为工具种的生态修复“4 1 2 3 以滤食性贝类为工具种的生态修复”5 1 3 滤食性贝类调控水域生态的研究进展6 1 3 1 滤食性贝类摄食方式与滤水能力一6 1 3 2 滤食性贝类对水域环境的影响7 1 4 滤食性贝类作为水域生态修复工具种研究中存在的问题l o 1 5 实验研究思路和技术路线1 1 试验一六种淡水贝类耗氧率和滤水率的实验研究1 3 1 1 前言一1 3 1 2 材料和方法1 3 1 2 1 试验材料1 3 1 2 2 研究方法。1 4 1 3 结果“1 6 1 3 1 六种淡水贝类的耗氧率1 6 1 3 2 六种淡水贝类的滤水率1 6 1 3 3 起始溶解氧对贝类耗氧率的影响1 7 1 4 讨 仑一”18 1 4 1 六种淡水贝类耗氧率的比较l8 1 4 2 六种淡水贝类滤水率的比较1 9 1 4 3 起始溶解氧对贝类耗氧率的影响”1 9 1 4 4 淡水贝类的耐低氧能力2 0 试验二三种淡水贝类对藻类消除作用的初步研究2 l 1 1 前言2 1 1 2 材料和方法2 1 1 2 1 试验材料2 l 1 2 2 试验方法2 2 1 3 结果2 3 1 3 1 三种贝类对藻类的消除率、消除量2 3 1 3 2 三种贝类o 4 h 消除效率( k i ) 2 5 1 3 3 同种贝类不同密度对贝类消除藻类的影响”2 5 1 4 讨论。2 7 1 4 1 三种淡水贝类对藻类消除作用的比较2 7 1 4 2 贝类密度对贝类消除藻类的影响2 7 试验三三种淡水贝类对水环境调控作用的围隔试验2 9 1 1 前言2 9 1 2 材料和方法3 0 1 2 1 试验材料3 0 1 2 2 试验方法”31 1 2 3 计算方法31 1 3 结果3 2 1 3 1 围隔水体叶绿素a 浓度的变化3 2 1 3 2 围隔水体营养盐浓度的变化3 5 1 3 3 围隔水体沉积物沉积率及其营养盐含量的变化- 3 7 1 4 讨论3 9 1 4 1 三种淡水贝类对围隔水体中藻类的消除作用3 9 1 4 2 三种淡水贝类对围隔水体中营养盐的影响3 9 1 4 3 三种淡水贝类对围隔水体中沉积物沉积率的影响4 0 1 4 4 三种淡水贝类对围隔水体中沉积物氮磷含量的影响4 l 1 4 5 淡水贝类调控水域环境的可行性”4 1 结论4 3 参考文献4 5 攻读学位期间本人公开发表的论文5 4 致 射5 6 淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究文献综述 1 1 水体富营养化 文献综述 水体富营养化( e u t r o p h i c a t i o n ) 是指水体接纳过量的氮、磷等营养盐物质， 引起浮游藻类及其他浮游生物大量繁殖，水体透明度和溶解氧下降，水质恶化， 鱼类及其他水生生物大量死亡的现象【1 1 。水体富营养化比较明显的特征是浮游藻类 的大量繁殖，严重时形成“水华”。 1 1 1 水体富营养化的成因与危害 水体富营养化的实质是水体初级生产力异常增大的现象，引发这种现象的因 素是多方面的，主要包括：物理因素( 温度和光) 、化学因素( 氮、磷、有机质、钙、 铁、p h 、溶解氧和二氧化碳等) 和生物因素( 如鱼的种类和数量) ，氮、磷营养盐 通常被认为是最重要的因素1 2 。国际上定义湖泊水体中总氮浓度超过0 2 m e , t , ，总 磷浓度超过0 o l m g l ，就可以认为湖泊水体已进入富营养化状态【3 】，因此，水体的 富营养化与水体中的氮、磷营养盐浓度密切相关。英国生态学家r e y n o d l d s 【4 】指出 浮游藻类的生长是富营养化的关键过程，而氮、磷元素是浮游藻类生长所必不可 少的营养物质。根据利贝格最小值定律【5 】：植物生长取决于外界提供给它的所需养 料中数量最少的一种，由此可认为磷是水体富营养化主要限制性因子，氮是营养 水体富营养化的次要限制性因子，氮、磷营养盐浓度直接决定了藻类的繁殖速率， 进而影响了水体富营养化进程。当然，一个湖泊水体富营养化的形成，除了与水 体中氮、磷营养盐浓度的纳入量有关外，还与湖泊流域所具有的自然地理特征和 水文等因素有关。水体富营养化正是由于这些因素的综合作用，导致水域生态系 统遭到破坏，水域环境中营养盐浓度升高，最终形成水体富营养化。 富营养化水体中氮、磷浓度增加，大量藻类异常繁殖，水质恶化，不仅危及 到周边地区的用水，也会使水体景观、渔业发展受到严重影响。水体富营养化的 危害是多方面的，主要表现在以下几个方面【6 , 7 , 8 】：1 、污染饮用水源，增加净水成 本。富营养化水体中有机质增加，病原体滋长，危及饮用水安全，处于富营养化 状态的水体作为供水水源时，会增加水处理负担，降低处理效果和产水量，增加 净水成本；2 、降低水资源的利用价值。水域生态系统是大量水生生物包括经济水 文献综述淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 产品和经济作物的栖身之所，水体的恶化导致大量鱼虾等水产品死亡，水生植物 消失，造成巨大的经济损失，进而影响到人类对水资源的利用；3 、破坏水域生态 系统，影响自然生态系统平衡。富营养化水体中大量藻类繁殖铺满水面，阻断光 线向水底透射，使下层水生植物光合作用受阻，氧的释放量减少。当藻类由于数 量大而营养枯竭时会发生大面积死亡，尸体被微生物分解时会消耗大量溶解氧， 两种作用的结果使水中溶解氧浓度降低，从而引起动物特别是鱼类的死亡1 9 1 。水域 生态环境是自然生态环境的一部分，水体生产力为自然界输送大量可循环物质和 养料，水域生态的破坏对自然生态环境是致命的打击；4 、破坏自然景观。湖泊水 体作为自然界中独一无二的一部分，是人文和自然景观的重要场所，利用湖泊的 生态价值，发展湖泊旅游业是拉动地方经济的重要方面，而今，许多水体污染严 重，浑浊的水体加上异常的气味让游客们望而却步，水体的景观功能也逐渐消失。 1 1 2 水体富营养化的防治与修复 水体富营养化治理已成为当今世界性难题。2 0 世纪6 0 年代以来各国先后对其 进行了大量研究，并提出了相应的对策和措施，归纳起来主要包括【10 ，1 1 】：( 1 ) 控制 外源性营养负荷向水体输入；( 2 ) 排水改道引流；( 3 ) 引水冲洗、稀释降低水体营养 盐浓度；( 4 ) 底质清淤，疏浚水道；( 5 ) 底质曝气，源头截污；( 6 ) 化学除藻；( 7 ) 物理去污。过去所用到的水体富营养化防治手段坚持控制外源污染、减少外源营 养负荷为主而忽视其它因素的影响。2 0 世纪8 0 年代后，人们发现这些治理手段只 起到治标不治本的效果，外源营养负荷显著减少后，水质并未得到明显改善，水 体中氮磷浓度特别是磷浓度并未降低，原因在于沉积物已成为水体氮磷营养盐的 重要来源，即所谓“内源负荷”【1 2 1 。 1 9 7 5 年，s h a p i r o 等最先提出了经典的生物操纵( b i o m a n i p u l a t i o n ) 理论【1 3 】即通 过调控浮游生物的群落结构，提高水生动物对浮游植物的摄食效率，减少浮游植 物生物量，最终达到减少水体中营养盐浓度的目的。生物操纵理论提倡遵循水域 生态系统的自然规律，建立合理健康的水域生态系统结构，发挥其自身的净化功 能，防止内源营养负荷的释放。在此理论指导下，如何防止内源营养物质的释放 就成为防治水体富营养化的重要方面。传统的物理、化学手段不能从根本上达到 治理水体富营养化的目的，生态修复成为修复水域生态系统的最佳途径。 生态修复就是在有效地控制外源污染的同时，通过修复水域生态系统结构， 2 淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 文献综述 恢复自然、健康和稳定的水域生态系统功能，增强水体对外界干扰的缓冲能力， 使水域生态系统处于良性和可持续循环当中，水域生态系统内部调控尤其是提高 水体自身的生物净化作用才是解决水体富营养化的长久之计【1 4 j 。 1 2 水体富营养化的生态修复 水体进入富营养化状态后，水域生态系统在一定程度上已遭破坏，浮游植物 大量繁殖，水质恶化导致水生动物锐减，食物链不稳定，消费者处于弱势地位。 对水体富营养化的生态修复涉及到多种生物手段，最主要的就是提高水域生态系 统的稳定性，充分发挥水域生态系统的自净功能。目前为止，较有成效且研究较 广泛的生态修复有：以水生植物为工具种的生态修复、以鱼类为工具种的生态修 复、以滤食性贝类为工具种的生态修复【l ”。 1 2 1 以水生植物为工具种的生态修复 水生植物在水域生态系统中处于初级生产者地位，发挥着重要的生态功能， 是水域生态系统保持良性运行的关键种群，水生植物的存在可在很大程度上抑制 水体的富营养化。k 2 l i r e s a l o 等【1 6 】指出富营养化湖泊经生物调控后能否保持清水状 态，很大程度上依赖于水生高等植物的存在。h o s p e r 等t 1 7 】认为水生高等植物是湖 泊浊水态向清水态之间转换的开关以及维持清水态的缓冲器。水生植物好氧的根 基环境起到固持底泥，增加溶解氧，减少或抑制底泥中污染物质溶解释放。水生 植被的良好发育还可以为其他水生生物及微生物提供多样化的生存环境，为鱼类 等水生动物提供栖息、避难和产卵场所，从而维持水域生态系统的稳定【1 8 j 。利用 水生植物净化水质成本低，对环境扰动少，有较高美化价值与经济效益。 不同类型水生植物有着不同的净水功能，挺水植物通过阻止水流和减小风流 使悬浮物质沉降，它主要吸收深部底质中的营养盐，具有降低水质内源营养盐浓 度的作用。大型飘浮植物在光照和营养盐竞争上较浮游植物有优势，耐污性强， 与浮游植物竞争营养盐的吸收，可以有效防止藻类的大量繁殖【1 9 1 。沉水植物根系 发达，对水质底层的营养盐吸收明显，且沉水植物的光合作用为水体提供溶解氧， 有利于水质保持健康状态【2 们。水体中的n 、p 营养盐经沉降、底泥吸附、沉积等过 程迁移到底质中f 2 l 】，沉水植物则通过根部吸收底质中的n 、p $ f l 植物颈杆吸收水中 的n 、p ，从而具有比浮游植物更强的富集n 、p 的能力【2 2 。 文献综述淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 目前治理富营养化水体使用较多的水生植物有：水芹菜、水葫芦、大叶皇冠、 水花生、眼子菜、虎尾草、芦苇、风眼莲、香蒲、浮萍、满江红、睡莲、菹草等。 我国在水生植物修复水体富营养化的研究方面取得了一定的进展，如李止正等【2 3 】 在太湖水面上成功种植了莴苣、水蕹菜、黑麦子、狗尾草等植物显著提高了水体 的透明度，改善了种植区域的水质环境；周国宁等【2 4 】在西湖水面成功种植了美人 蕉、凤仙花等不仅美化了当地景观，对西湖水质也有显著改善。吴玉树等【2 5 】在滇 池草海边利用天然湖湾、湖塘放养水葫芦、莲、满江红、茭白等表明这几种水生 植物对n 、p 及重金属的富集率与净化率均较高。王国祥等【2 6 】在太湖五里湖种植冬 季喜旱莲子草也很好地净化了局部水质。洪瑞川等【2 7 】通过室内实验证明，水生植 物石菖蒲在4 0 多天的滞留时间里，水体总氮去除率达8 4 7 ，总磷去除率达7 7 8 ，氯化物去除率达8 9 5 ，b o d 降低率达9 3 7 ，c o d 降低率达4 3 9 ，溶解 氧增加2 6 6 。李睿华等【2 8 】对芦苇、茭白和香蒲等高等水生植物的研究表明这些 高等水生植物对水中氮、磷等营养物质同样有较强的去除能力。 1 2 2 以鱼类为工具种的生态修复 水体中浮游藻类数量除受氮磷等营养盐物质的影响外，作为食物链的一环， 也受浮游动物和草食性鱼类摄食压力的影响，其生物链为：浮游藻类_ 浮游动物 草食性鱼类_ 食浮游生物鱼类- 食鱼鱼类。浮游藻类种类与数量较多，难以直接 调控，通过控制食浮游动物鱼类的数量来增加浮游动物对浮游植物的摄食压力是 一种可行的控制浮游藻类数量的方法【2 9 1 。浮游动物与浮游植物群落数量呈负相关， 浮游动物大量存在时，对浮游植物群体造成的摄食压力常使浮游植物数量保持较 低水平。放养食鱼性鱼类可导致食浮游动物的鱼类数量下降，使摄食藻类的浮游 动物数量上升，从而达到控制浮游藻类数量，改善水质的目的【刈。 以鱼类为工具种修复富营养化水体的理论到目前为止主要包括【3 1 , 3 2 , 3 3 , 3 4 1 ：通过 捕获以浮游动物为食性的鱼类以增加浮游动物群落数量：直接投放食鱼性鱼类控 制浮游动物食性鱼类的数量，促进浮游动物特别是枝角类的数量增长，以控制浮 游藻类数量；通过滤食性鱼类( 鲢、鳙) 摄食浮游藻类，以控制藻类数量；通过 人工手段建立合适的鱼类种群，克服浮游动物时滞现象，抑制浮游藻类增长。各 国学者利用鱼类治理水体富营养化方面做了一系列研究，j e a n 等【3 5 】在1 9 9 9 年提出 使用草食性鱼类来作为治理水体富营养化的新手段，d r e n n e r 等【3 6 】同年提出利用滤 4 淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 文献综述 食性鱼类修复富营养化湖泊生态系统的可行性，d e n n i s 等【37 】在m e n d o t a 湖放养食 鱼性鱼类，对浮游植物数量的增长起到一定扼制作用。巴西一个热带水库用鲢鱼 进行中型受控生态系统试验的结果表明鲢能成功控制微囊藻水华【3 引，我国学者董 双林等【3 9 】通过围隔试验也支持了用滤食性鱼类直接控制微囊藻水华能取得一定的 成效，崔福义等【4 0 】对水体治理中滤食性鱼类的生物操纵作用进行了实验研究。 1 2 3 以滤食性贝类为工具种的生态修复 国内外许多学者都致力于利用滤食性水生动物来对富营养化水体进行生态调 控，滤食性贝类是水域生态系统中重要的底栖动物，对水域生态系统的稳定起着 重要的作用。 滤食性贝类多属于瓣鳃纲( l a m e l l i b r a n c h i a ) 软体动物，通过鳃、唇瓣以及出 入水管上的纤毛的过滤选择作用获得食物【4 l l ，其食物种类多为浮游藻类，兼食有 机碎屑，并通过排粪的形式将水中溶解态营养盐转移到水体底层。浮游藻类是水 体营养盐的主要吸收利用者，滤食性贝类对浮游藻类的摄食过程就是一个将水体 中营养盐从水体向沉积物转移的过程，从而降低了水体营养盐浓度【4 2 】。另外，水 体中的悬浮颗粒及有机碎屑是水体营养盐和污染物的主要载体，它们的大量存在 会影响水体的透明度及初级生产力，不利于水体的自净作用正常进行，贝类对悬 浮颗粒物的去除可显著增强水体透明度，进而提高水生大型植物的光合作用和对 氮磷营养盐的吸收作用，达到降低水中营养盐的目的【4 3 】。因此，双壳贝类对水体 的净化作用主要是通过摄食水体中浮游藻类与有机碎屑等悬浮物来完成的，双壳 贝类在水体生态系统物质循环尤其是氮、磷循环中具有重要的作用。水体氮磷营 养盐的食物链过程为：氮磷营养盐一浮游藻类+ 有机碎屑一淡水贝类一同化以假粪 形式排出- 形成沉积物沉降至水域底层。 有关滤食性贝类修复水体富营养化的研究始于2 0 世纪7 0 年代，主要研究对 象有贻贝( m y t i l u se d u l 旭p e r n ac a n a l i c u l u s ) 、牡蛎( c r a s s a s t r e ar i r g i n e a ) 和扇贝 ( c h l a m si s l a n d i c a ) 等。g i l b e r t 等【删研究发现滤食性贝类能通过生物过滤作用和 生物沉积作用从水体中去除悬浮的颗粒物质，也能直接利用水体中的小分子有机 物，如氨基酸、脂类等。b o l t o v s k o y 等【4 5 】研究表明河蚬( c o r b i c u l a f l u m i n e a ) 对自 然水体中的浮游藻类选择性摄食，对浮游植物群落结构产生了显著的影响， n a k a m u r a 等【4 6 1 通过研究表明淡水贝类( d i p l o d o nc h i l e n s i s ) 能够有效摄食藻类， 文献综述淡水贝类作为水域环境的生态修复工具种的可行性研究 并清除水体中的悬浮颗粒和溶解的营养物质，我国学者费志良等【4 7 1 对三角帆蚌的 滤食与消化能力进行研究，发现三角帆蚌对微囊藻的滤食选择性较高，对水华暴 发能起到一定抑制作用，周毅等【4 引、蔡立胜等【4 9 】、张志南等【5 0 】、王芳等【5 1 1 和赵俊 梅等【5 2 】的研究也进一步证实了滤食性贝类对浮游藻类的消除作用。 1 3 滤食性贝类调控水域环境的研究进展 1 3 1 滤食性贝类摄食方式与滤水能力 滤食性贝类主要靠鳃丝和其上着生的3 种纤毛( 前纤毛、前侧纤毛、侧纤毛) 的组合运动来摄取食物颗粒：侧纤毛摆动形成进水水流；前侧纤毛收集食物颗粒； 前纤毛运输食物颗粒 5 3 】。当含有食物颗粒的水流经过鳃时，前侧纤毛就会以重力 作用、阻挡等方式把颗粒过滤或拦截下来，过滤下来的颗粒被裹以黏液在前纤毛 摆动下经鳃腹部的食物凹槽送到唇瓣，经唇瓣筛选的食物颗粒如适宜( 大小合适、 有机物含量较高) 则被吞食进入消化道；不适宜颗粒则被以假粪形式排出体外。 滤食性贝类的食物对象主要以浮游藻类、有机碎屑及小型浮游动物为主，其摄食 过程具有一定的选择性，在入水孔( 管) 的入口孔的周围有许多小型的触手状突 起，如感觉注入的水流含有不利物质时，这些突起便