海藻球只在白天浮上水面,一到晚上就会沉下去

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浮游藻类在水体中是鱼类和其他经济动物直接或间接的饵料基础,是水域的初级生产者,也是水中溶解氧的主要来源。

图:helovi/iStock

来自布里斯托大学的科学家们发现了为什么marimo藻类球在夜间沉没并在白天漂浮的古老神秘。

通常根据藻类被鱼类消化、利用的程度以及对养殖动物造成的危害分为:有益藻类和有害藻类。

一晒到太阳,毬藻就会浮到水面上;天一黑,它又会沉到湖底去。近日,科学家们终于知道为什么海藻球会“日出而作,日落而息”了。你可能有见过海藻球的样子,一颗圆滚滚敲可爱的绿色小球。虽然毬藻的昵称叫“海藻球”,但其实它和海并没有什么关系。

这些球是北半球湖泊中天然存在的一种罕见的藻类,特别是日本和冰岛。

水网藻、水绵、青泥苔、微囊藻及其湖靛归为有害藻类。

相反,毬藻是一种淡水生的球形绿藻,以丝状或螺纹状缠绕成球漂浮。和其它藻类一样,也是随着水流或岸边的岩石而动,吸收微弱的光线以供生长。

在日本,它们具有如此重要的文化意义,它们是受保护的物种。它们也非常受水族馆主的欢迎,尽管近年来它们的受欢迎程度已经大幅下降。

1、水网藻

但在其它地方,比如日本北海道着名的阿寒湖和冰岛的玛花顿湖,海藻球是保护物种。它是无数藻丝的聚集体,湖底的水流将这一团海藻丝不断翻滚卷成了球状。

在今天发表在当代生物学杂志上的一篇新论文中,布里斯托尔的生物学家已经证明,光合作用和每日昼夜节律是造成球浮动和下沉的原因。

水网藻是大群体型的绿藻,因藻体连接成网状,故又称为水网藻,网片状或状囊形,长度可达数10厘米,自由悬浮于水面,用茶粕清塘的鱼池常大量发生,因茶粕非但不能杀死水网藻,反因池水变肥而助长水网藻的大量繁殖。

每年的10月上旬,北海道还有个为时3天的毬藻节,一个为了拯救“湖魂”毬藻而发起的活动。

当这些水生植物进行光合作用时,它们会被微小的氧气泡覆盖,科学家们预测它们是它们浮力的原因。

水网藻对水产动物的危害同青泥苔,但危害程度比青泥苔更严重。

而让研究人员不解的,是海藻球那跟着白天黑夜起起落落的习性。来自英国布里斯托大学的生物学家们认为那可能是和光合作用有关,因此他们对这个假设进行了试验。

他们通过使用阻止光合作用的化学物质来测试他们的理论。化学物质停止形成气泡,因此marimo没有漂浮。

水网藻肉眼可见,繁殖能力很强,生长的温度范围较广,生长时,一方面大量消耗水中养料,池水极度贫瘠,浮游生物不能大量繁殖,影响淡水养殖动物的生长;另一方面因其附着在虾、蟹等养殖动物的鳃、颊、额等处,使其活动困难,摄食减少,严重时窒息死亡。

海藻球在光合作用时会产生许多微小的氧气泡,填充在海藻丝之间。因此研究人员认为肯定是这些气泡让海藻球浮起来的。

然后实验室研究了藻类球的光合作用表面是否具有生物时钟或昼夜节律。

另外,水网藻浮张的罗网,还可造成大批淡水养殖动物被缠住游不出而死亡,鱼苗误入网中常因呼吸和摄食困难而死亡。

为了进行验证,他们就在实验室里培育了海藻球,还在球外涂了一层会抑制光合作用的化学物质。果然,实验组安安静静地待在水底一动也不动,而对照组则是照常浮起。

马里莫在昏暗的红灯下呆了好几天。他们发现,如果marimo在与当天开始时相对应的时间被赋予了明亮的光线,那么它们的漂浮速度要比在中午给予它们的时候快得多。

防除方法:

但事实证明,这些气泡也不过是海藻球漂浮机制的一部分。不知怎么的,这藻似乎也有昼夜规律。

这表明marimo浮动是由他们的生物钟控制的。

1水网藻发生,可用硫酸铜溶液0.7-1.0克/立方米水体泼洒。

在气泡假说测试之后,研究人员将正常的海藻球放在微弱的红光下照射了数天时间——就是能照常浮起的对照组。

这项研究可能会对保护marimo的未来产生影响,而marimo已经经历了全球衰退。

2施用市售灭藻类药物。

而当他们尝试在一天之内的不同时间点使用强光照射海藻球时,新的实验结果出现了:如果强光照射的时间正好与太阳升起的时间一致,那么海藻球浮上水面的速度就会比其它时间段要快得多。

这项研究的第一作者,博士生Dora
Cano-Ramirez说:不幸的是,marimo球濒临灭绝,目前只发现它们被发现的湖泊的一半。

2、水绵

这表明海藻球的上浮下沉同时受到了光合作用以及昼夜节律的控制。该发现将有助于保护这种近乎绝迹的植物。

这可能是由于污染引起的光穿透变化引起的。通过了解对环境线索的反应以及生物钟如何控制漂浮,我们希望有助于其在其他国家的保护和重新引入。

水绵也是藻类,可作某些鱼类的饵料,还可以入药,有清热解毒的功效;但水绵大面积发生容易出现较多有害问题。水绵旺盛时漂浮于水中形成团团乱丝,影响水温升高和溶氧增加,且大量消耗养分使池水变瘦,影响鱼生长。

来自布里斯托大学的生物学家Dora
Cano-Ramirez就表示:“很遗憾的是海藻球的数量正在逐渐减少,但我们却不知道那是为什么。”

来自札幌农业大学(现北海道大学)的日本植物学家Takuy​​a
Kawakami首先在阿寒湖的海湾发现了绿藻聚集体,并于1897年将它们命名为marimo。

水绵为多细胞丝状结构个体,叶绿体呈带状,有真正的细胞核,含有叶绿素可进行光合作用。

“有一种可能是水污染导致光线的穿透发生变化引起的。我们希望能够通过了解环境对海藻球的影响,以及海藻球生物钟控制沉浮的原理,帮助各国保护和引进它们。”

然而,1755年,Carl
Linnaeus在瑞典Dannemora湖收集的样本中给出了Aegagropila linnaei的学名。

藻体是由1列圆柱状细胞连成的不分枝的丝状体。由于藻体表面有较多的果胶质,所以用手触摸时颇觉粘滑。

(蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 狗格格)

来自阿寒湖的Marimo于1921年被指定为日本自然纪念碑,1952年被指定为特殊自然宝藏,开始对这些所谓的神秘生物进行保护,因为它的大部分生理和生态仍然未知。

在显微镜下,可见每个细胞中有1至多条带状叶绿体,呈双螺旋筒状绕生于紧贴细胞壁内方的细胞质中,在叶绿体上有1列蛋白核。细胞中央有1个大液泡。1个细胞核位于液泡中央的一团细胞质中。

阿寒湖是独一无二的,因为其盆形,浅海湾和多样化的矿泉水,拥有估计6亿的Marimo社区,有些人记录超过30厘米。

核周围的细胞质和四周紧贴细胞壁的细胞质之间,有多条呈放射状的胞质丝相连。转板藻、双星藻和丝藻常与水绵纠缠在一起生活,其中双星藻是水绵的近缘种。

由于其美丽和极度濒危的地位,Marimo已被用作环境教育工具,并受到北海道阿伊努人每年为期三天的节日的欢迎,在庆祝活动开始时欢迎marimo并返回湖在最后的神圣仪式。

水绵在相对清洁的富营养化水体中非常普遍,在水中呈片或团状,摸起来手感黏滑。春季,水绵在水下生活,当阳光充足、天气温暖时,它们就可以进行光合作用产生大量氧气泡,出现在缠结的细丝间。

防除方法:

1水绵发生后,可用硫酸铜溶液0.7-1.0克/立方米水体泼洒,最好2小时后换入1/3的新水以防缺氧。

2按每亩1米深的鱼池用扑草净150~200克,拌湿土撒于水绵上。

3施用市售灭藻类药物。

三、微囊藻

微囊藻有铜绿微囊藻和水花微囊藻种类,多生长在有机质丰富的水体中,营浮游生活,pH值以8~9.5为宜。

高温季节水温在28~32℃时繁殖快,生长旺盛,常常形成水华,肉眼可见,使水体呈灰绿色,其浮膜似铜绿色油漆,有臭味。

当养殖池塘中微囊藻形成水华时,夜间大量消耗水中的溶解氧,并产生过量二氧化碳,很容易造成池塘缺氧泛池。同时,微囊藻死亡后分解产生的羟氨和硫化氢对水生动物有毒,可使鱼、贝类等死亡。

防除方法:

1高温季节鱼池要常换新水。

2铜绿微囊藻和水花微囊藻两种藻发生初期,每亩1米深的鱼池可放养罗非鱼500-1000尾。

3用硫酸铜溶液0.7-1.0克/立方米水体泼洒。

4 施用市售灭藻类药物。

四、湖靛

湖靛又叫铜锈水,它是蓝藻类大量繁殖而形成的,也可称之为微囊藻。

一般在早上9-10点前浮于水面进行光合作用,能占去整个鱼池水面,并有无数气泡溢出水面,发出臭味。其后,随着阳光增强,不断下沉到中层,水面上则漂浮着一片黄而微绿色的死亡群体。

湖靛是一些蓝藻在水温较高和碱性较大的水中大量繁殖,使水面呈一层翠绿色的水华或薄层。在鱼池水中含氮量高、有机质多,水温为28~30℃、pH值为8~9.5时,蓝藻类就会大量繁殖,尤其是蓝藻中的微囊藻大量繁殖即形成湖靛。

湖靛—这种微囊藻外面有层胶质膜包着,就连草鱼、青鱼、鲢鱼、鳙鱼等鱼吃了湖靛也都不能消化,因此影响鱼的生长。

湖靛死亡后又产生一些有毒物质,毒物积累多了,不仅能毒死鱼类,据说牛羊饮了这种水也能被中毒。此外,当蓝藻大量繁殖产生湖靛微囊藻时,也会导致鱼的中枢神经和末梢神经系统失灵,兴奋性增加,急剧活动,痉挛,身体失去平衡。

防除方法:

1微囊藻繁殖季节,经常加注清水,不使水中有机质含量过高,同时注意水的pH
值的调节,可控制微囊藻的繁殖。

2每立方米水体用0.7
-1克硫酸铜全池拨洒,能有效地杀死微囊藻。施药后应开启增氧机或加注清水,以免鱼浮头。

3在清晨藻群体上浮水面时,撒生石灰粉,连续2-3 次,基本可把它杀死。

4生物控制:试验证明20克以上的罗非鱼能够吞食并消化微囊藻,起到抑制微囊藻繁殖和净化水质的作用。

5使用杀灭蓝藻的药物。

五、青泥苔

青泥苔属丝状绿藻,消耗池中的大量养分使水质变瘦,影响浮游生物的正常繁殖。青苔它既消耗鱼池中的溶氧,又对鱼类生长起阻碍作用。且当青泥苔大量繁殖时影响鱼苗活动,鱼苗常被乱丝缠绕致死。

青苔的危害:


青苔大量繁殖后消耗了养殖水体中的无机盐类,使池水中正常的营养物质代谢遭到破坏,水质变得清瘦。

⑵养殖前期鱼苗太过弱小,青苔大量繁殖易导致苗种(包括虾蟹)被缠绕进食困难最终被缠绕致死。

⑶青苔死亡分解后产生硫化氢等有害物质,引起水质发黑、发臭,水体中溶解氧含量偏低导致水生动物中毒死亡。

⑷青苔大量繁殖与养蟹池中的水草争夺水中营养易导致水草生长缓慢。

防除方法:

1每立方米水体用0.7 -1克硫酸铜全池拨洒。

2每亩水面用50千克草木灰撒施,使其不能进行光合作用而死亡。

3每亩用食用级石膏5公斤,加水调制成浆状,向全池泼洒,并对青苔多的地方适当多泼些。一般在泼洒2日后,鱼池中的青苔便会消失,且在短时间内不会再生。

4施用市售灭藻类药物。

另请参阅:

值得收藏:青苔的源由和处理方法

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