通訊:13983250545
微信:ycsh638
QQ:469764481郵箱:ycsh6318@163.com
池塘里的那些事兒:藻類生態(tài)(109、110、111)
簡介:林文輝,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所研究員,并擔(dān)任社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展咨詢委員會顧問。主要研究、探索健康養(yǎng)殖的環(huán)境問題,大力推廣健康養(yǎng)殖,得到了行業(yè)的廣泛認(rèn)可。曾參與國家獸醫(yī)協(xié)會《水產(chǎn)執(zhí)業(yè)獸醫(yī)考試指南》編寫,翻譯美國奧本大學(xué)池塘環(huán)境經(jīng)典專著《池塘養(yǎng)殖水質(zhì)》和《池塘養(yǎng)殖底質(zhì)》,奠定了我國池塘生態(tài)研究理論基礎(chǔ)。
以下文章來自于林文輝的QQ空間連載文章:池塘里的那些事兒!已出版成書,內(nèi)容很多,西南漁業(yè)網(wǎng)經(jīng)少許調(diào)整后將分批轉(zhuǎn)載分享!
109藻類生態(tài)(1)
藻類之間基本不共生。一種藻類的生存與生長,大多數(shù)不依賴其它藻類的存在。因此,對于一個新的空白系統(tǒng)(如剛消毒、注水的池塘),從一開始,各種藻類都可以生長。只是因?qū)Χ趸紳舛?、微量元素組成、光照強(qiáng)度和溫度等因素要求的差異,不同的藻類生長優(yōu)勢不同而已。
因此,剛施過肥料的池塘培藻的早期,藻類的生物多樣性比較豐富。其中的優(yōu)勢藻類往往有一定數(shù)量(不是一枝獨(dú)秀,除非接種定向培養(yǎng))。其它生長緩慢的種類也能照樣生存生長,只是可能由于數(shù)量太少而比較難以被發(fā)現(xiàn)而已。
包括藻類在內(nèi),任何生物的生長過程,都在破壞自身的環(huán)境條件——消耗生存生長的資源并積累對自身不利的代謝廢物。如果生存生長資源不能及時補(bǔ)充,代謝廢物不能及時清除,這種藻類的優(yōu)勢就會喪失,而另一種更適應(yīng)這種條件的藻類就會取而代之。這個過程就稱為“生態(tài)演替”。
不同藻類在營養(yǎng)需求和細(xì)胞組成上有所不同,故對水體中的微量元素組成的要求也不同,因此,開始培藻時,池塘水體中的礦物元素組成最接近哪一種藻類的最佳需求,這種藻類就會長的快一些。隨著時間的推移,這種藻類的生長必然導(dǎo)致水體中這些礦物組成發(fā)生變化,此時的水體不再是該藻類的優(yōu)勢環(huán)境,這種藻類的生長速度就會下降。
相反,由于前一種藻類的生長對水體中礦物元素的選擇性吸收,使得這個水體的礦物組成越來越適合于另一種藻類的生長,這種藻類生長速度就會超過原來的優(yōu)勢種并取而代之成了新的優(yōu)勢種。
隨著藻類的生長,水體中的營養(yǎng)素越來越匱乏,藻類之間開始出現(xiàn)對某些營養(yǎng)素的競爭,有競爭優(yōu)勢的藻類就可以獲得生長機(jī)會。對于低濃度營養(yǎng)素的競爭,具有競爭優(yōu)勢的是那些比表面積大的種類。細(xì)胞個體越?。ㄋ{(lán)藻)、外形越偏離圓形的藻類(絲狀藻),就越具有競爭優(yōu)勢。這是池塘藻相最終往往演化為藍(lán)藻的主要因素之一。
110藻類生態(tài)(2)
葉綠體是藻類光合作用的器官。但不同的藻類葉綠體的結(jié)構(gòu)以及各種酶和功能組織不同的藻類有所不同,因而導(dǎo)致對二氧化碳的親和力有所不同。
葉綠體中包含光能俘獲系統(tǒng)和二氧化碳固定系統(tǒng)。光能俘獲系統(tǒng)又稱光反應(yīng)系統(tǒng),負(fù)責(zé)吸收光能,產(chǎn)生還原力和能量:
光反應(yīng):2H2O + 光能 —> O2 + 4H + 4e
還原力:NADP + H +e —>NADPH
能量:ADP + P + 能量 —> ATP
不同的藻類葉綠素的種類和組成有所不同,所吸收的光譜的波段也不同。這是不同藻類看上去顏色有所不同的緣故。
(本圖片來自網(wǎng)絡(luò))
二氧化碳固定系統(tǒng)又稱卡爾文循環(huán)或暗反應(yīng)系統(tǒng)(可在無光照的條件下進(jìn)行,也就是說,光反應(yīng)系統(tǒng)只能在有光照的條件下進(jìn)行,而暗反應(yīng)系統(tǒng)無論是否有光照都可以進(jìn)行),負(fù)責(zé)固定二氧化碳,將二氧化碳同化為碳水化合物:
CO2 + NADPH + ATP —> CH2O + H2O + NADP + ADP
在卡爾文循環(huán)中,固定二氧化碳步驟的酶稱為核酮糖-1,5-二磷酸羧化(/加氧)酶。該酶的活性以及對二氧化碳的親和力是藻類的重要特征之一。
(本圖片來自網(wǎng)絡(luò))
111藻類生態(tài)(3)
藻類的光合作用是一種酶促反應(yīng),因而光合作用:
CO2 + H2O —> CH2O + O2
的反應(yīng)動力學(xué)服從米氏方程。即光合作用速度(pv)與底物二氧化碳濃度的關(guān)系可以用米氏方程來表達(dá):
pv = PV(max)[CO2]/(km +[CO2])
其中PV(max)為最大光合作用速度,km為米氏常數(shù),在這里為藻類的二氧化碳的半飽和常數(shù)。即當(dāng)二氧化碳的濃度達(dá)到km時,pv = PV(max)km/(km + km) = 50%PV(max),即最大光合作用速度的一半。
由于二氧化碳可以用總堿度(TA)表示:
[CO2]=([TA]- kW/H + H)H^2/(Hk1 + 2k1k2)
所以,一般也用k0.5(TA)代替km來描述藻類對CO2的親和力。k0.5越小,藻類對二氧化碳的親和力越高。
也有些文獻(xiàn)用溶解的無機(jī)碳(DIC)表示,即k0.5(DIC)
[CO2]=[DIC]H^2/(H^2 + Hk1 + k1k2)
以k0.5(TA)為20毫克碳酸鈣/升用總堿度對光合作用效率作圖:
上圖清楚地表明,當(dāng)總堿度高到一定程度之后,通過提高總堿度來提高光合作用的意義已經(jīng)不太大了。在本例中,總堿度超過100毫克碳酸鈣/升后再提高堿度對光合作用速度已經(jīng)沒有什么貢獻(xiàn)了。
不同藻類的k0.5不同,即不同藻類對二氧化碳的親和力不同:
上圖表明,有些藻類,在非常低的總堿度下光合作用效率也可以很高(如曲線a)。而有些藻類需要比較高的總堿度才能有效進(jìn)行光合作用(如曲線j)。
從上圖可以看出,要使池塘藻類具有多樣性,水體的總堿度必須達(dá)到一定的水平??倝A度越低,光合作用速度超過50%的藻類越少;另外,提高總堿度,不同藻類的光合作用速度提高的幅度不同。
藍(lán)藻的k0.5非常?。ㄉ蠄Da線),即二氧化碳的親和力非常高,所以,總堿度低或局部缺乏二氧化碳,是藍(lán)藻爆發(fā)的主要原因(沒有之一)。提高總堿度,對藍(lán)藻的光合作用效率提高作用不大,但可以大幅度提高其它藻類的光合作用效率。所以,提高總堿度是提高藻類多樣性、防止藍(lán)藻爆發(fā)的重要手段之一。
另請點擊:林文輝說水產(chǎn)養(yǎng)殖專區(qū) 有系列精彩奉獻(xiàn)!
聲明:本站未注明出處的轉(zhuǎn)載文章是出于傳遞更多信息之目的。若有未注明出處或標(biāo)注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請與本網(wǎng)站聯(lián)系,我們將及時更正、刪除,謝謝!
歡迎關(guān)注本站"養(yǎng)魚第一線"微信公眾帳號和養(yǎng)魚第一線劉文俊視頻號!將會定期向你推送本號信息!將為你精誠服務(wù)!