富营养化湖泊沉积物中微囊藻群体与大型底栖动物优势种相互作用研究

Both of the process, including large amount of Microcystis decay and recruitment in the sediment-water interface, will severely affected on the safety of aquatic ecosystems. Polluted-tolerant and dominant species of macrozoobenthos (i.e., oligochaetes ) in eutrophic lakes, not only can be used as bioindicator of pollution, but also can be used as potential organism to control algae bloom. However, the relationship of Microcystis and dominant species of macrozoobenthos in sediment-water surface is still unknown. Present project intends to select the common algae bloom dominant species (Microcystis) and the dominant species of macrozoobenthos (i.e., Oligochaetes and Chironomidae), to accurately recognize the response characteristics of dominant species of macrozoobenthos on the Microcystis decay process and its potential control on benthic Microcystis in eutrophic lakes by microcosm laboratory experiments and in situ investigation. We will quantitatively study the acute and chronic toxicity effect of the toxic and harmful substances released from Microcystis decay process on Oligochaeta and Chironomidae dominant species. The influence of the dominant species of macrozoobenthos on Microcystis’s living and recruitment in sediment-water interface will be selectively carried out. Our results would contribute to roundly understand and accurately assess the potential influence of Microcystis decay process on macrozoobenthos, and strengthen understanding of ecological significance for dominant species of macrozoobenthos, which will provide theoretical guidance for the ecological restoration of eutrophic lakes.

大量微囊藻在沉积物-水界面中的衰亡降解或复苏均会给水生生态系统带来潜在的安全风险。底栖动物优势类群（如寡毛类等）不仅可以作为污染物的指示生物，也可作为潜在的“控藻”生物。为准确认识富营养化湖泊中大型底栖动物优势种对微囊藻衰亡过程的响应特征及其对底栖微囊藻存活能力及复苏的影响，本项目拟选取富营养化湖泊常见的微囊藻和大型底栖动物优势种为研究对象，采用野外原位试验与室内微宇宙控制相结合的研究方法，通过定量研究微囊藻衰亡过程主要释放有毒有害物质对底栖动物优势种的急性与慢性毒性效应，及底栖动物优势种的存在对微囊藻在沉积物-水界面存活、复苏的影响，阐明富营养化湖泊沉积物中大型底栖动物优势种对微囊藻衰亡过程的响应特征及其潜在的控藻潜力。研究结果不仅有助于全面了解和准确评估微囊藻衰亡过程对底栖动物的潜在的影响作用，并有助于加深底栖动物优势种的生态学意义的认识，为富营养化湖泊的生态治理措施提供理论指导。

微囊藻是全球广布的产毒蓝藻水华种类，富营养化和全球变化均加剧了微囊藻种群的生长、持续和产毒。大量微囊藻在沉积物-水界面中的衰亡降解或复苏均会给底栖动物带来潜在的安全风险。底栖动物优势类群不仅可以作为污染物的指示生物，也可作为潜在的“控藻”生物。为准确认识富营养化湖泊中大型底栖动物优势种对微囊藻衰亡过程的响应特征及其对底栖微囊藻存活能力及复苏的影响，本项目通过综合应用物理，化学，生物学的相关指标的检测，研究并比较底栖无脊椎动物优势种摇蚊幼虫与微囊藻水华的相互作用规律。主要研究结果和创新点有：1）阐明了摇蚊幼虫对不同种微囊藻存活能力及其生物絮凝作用，并初步明晰了大型藻类聚集体形成的作用机制，为沉积物-水界面中从种源的角度抑制微囊藻早期大量繁殖提供一种新的可持续方法。2）比较了产毒和不产毒微囊藻对摇蚊运动能力及生活史的影响，揭示了产毒微囊藻与温度联合作用对不同龄期的苍白摇蚊幼虫运动筑巢行为及生活史等具有显著影响。3）揭示了慢性暴露于微囊藻毒素MC-LR对苍白摇蚊生活史特征、肠道菌群和转录组的影响及对苍白摇蚊从个体到分子水平的的影响作用。这为它们如何应对富营养化和全球变暖背景下蓝藻水华提供了一个新的视角，有助于评估蓝藻及其毒素对底栖优势生物不利影响的生态风险。4）结合盐碱化的趋势，探讨了淡水盐渍化与有害藻类对底栖动物摇蚊的联合毒性研究，这是首次利用证据权重法深入了解盐碱化和有害藻类对底栖生物摇蚊幼虫的共同影响，综合评价了微囊藻水华的不利风险，为科学制定蓝藻水华控制和管理策略提供了重要依据。项目研究过程中，获得了经系统分析的微囊藻与摇蚊幼虫相互作用的系统数据，并已公开发表，为同行们开展后续研究提供了宝贵的第一手资料。项目研究成果对指导湖泊蓝藻水华的控制和减灾，及其在沉积物-水界面衰亡后的生态风险评估具有重要的科学意义和借鉴价值。本项目顺利完成了预期设定的研究内容，部分内容超过了项目的预期目标。