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这类生物是水产养殖中生态修复精灵!它们是这么发挥作用的呢?

2021-10-27 00:08:51 来源:南方农村报

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-11月初 江苏-


最近几年的生态环保整治非常严厉,也红火了相关生态修复行业。一种叫“食藻虫”的生物引起生态环境保护单位的重视,对它们褒贬不一。在水产养殖上,它们是怎么发挥作用的呢?


最近几年的生态环保整治非常严厉,也红火了相关生态修复行业。在河道和水库、湖泊的水生态修复治理中,近年来社会上出现了一种“食藻虫”,据称是一种能快速控制藻类暴发,消除黑臭河道,提高水体透明度的生态治水方法。很多生态环境保护单位对“食藻虫”表示非常认可,但也有对此持疑虑观点,甚至怀疑“食藻虫”是否涉及外来种入侵?是否涉嫌生物转基因?控藻效果是否真有那么神奇?总之,众说纷纭,有褒有贬。


一、食藻虫引导水下生态修复技术

食藻虫引导水下生态修复技术,或者又称为食藻虫生态修复技术,是最近几年兴起的采取的一种治理水体污染的新技术新方法,还有相关企业为此申请了很多技术专利。食藻虫,它的真名或者学名叫“大型溞”,是一种枝角类浮游动物。它是一种野生的低等咸淡水甲壳浮游动物。


众所周知,,水中蓝藻多了就会使水体透明度下降,水体变绿,甚至形成“水华”、水质恶化、产生异味等。按照食藻虫生态修复技术的说法,食藻虫则是以水中团块状的蓝绿藻、有机颗粒、菌类等为主要的食物。而经过实验室驯化的食藻虫可以专门摄食蓝绿藻,且驯化后的食藻虫比天然个体体积大,摄食能力强,还能转化蓝藻毒素,能将蓝藻胶团中滤食性鱼类不易消化的胶状物质消化吸收,另外,食藻虫的分泌物也能抑制蓝藻的繁殖生长。


在食藻虫生态修复技术中,利用食藻虫抑制蓝藻的繁殖生长只是第一步,后面的程序还有种植水生植物。当食藻虫把水中的蓝藻吃得差不多了,水体的透明度也就迅速提升,这样阳光就可以照射入水下,帮助水下水生植物生长,水生植物吸肥而净化水质,到最后会有清澈见底的结果。

(常见的苦草)

采取食藻虫生态修复技术的人士,会告诉你这种水下水草叫"矮型耐污型"的苦草,还是一种驯化后的沉水植物。沉水植物在阳光照射下可以吸收水中的氮、磷等营养物质进行光合作用让自己的根茎叶生长,形成“水下森林”。“水下森林”又可以为鱼虾螺贝类提供栖息场所,而沉水植物在进行光合作用的同时,还会释放出大量的氧气。有了氧气鱼虾螺贝类等水生动物就可以生存,而鱼虾等呼吸产生的大量二氧化碳,又可以供给沉水植物作为光合作用的碳源,这样就在水体中形成了比较完整的水下食物链。这些生物间的共生关系就可以促使水体形成越来越趋于全面稳定的生态平衡,从而达到水体自净并形成良性循环。经一系列的生物处理后,在一定的时间内,水质可以达到三类标准。

二、食藻虫引导水下生态修复技术路线


同上图操作之后,将使得污染严重、死气沉沉的富营养化水体逐步走向生命力旺盛、水质清澈的草型化水体。且终年无需换水,无设备,不耗电,不需要水域以外的占地水体,无藻华发生,负碳环保。食藻虫引导水下生态修复技术其实就是重新实现水体物种多样性形成生态平衡。

整个技术有两大核心:即食藻虫和沉水植物。沉水植物有很多种,如苦草、轮叶藻、马来眼子菜等。这些植物在水深地方和水浅地方种植不同,比如浅水区比较适合种植四季常绿的苦草,它无性繁殖,不开花不结籽。

(重庆永川兴龙湖及其红旗河东方渔村段经 “食藻虫引导水下生态修复”技术后的清澈见底情形。图源:永川融媒体中心)

采用 “食藻虫引导水下生态修复”技术,通过构建“食藻虫—水生动物—微生物”共生体系的生态自净系统,增强其对营养物质的吸收,改变水体氮、磷营养循环模式,提高水生态系统对各类污染物质的自净能力,实现水生态系统多维复育,形成湖泊库河的自然生态环境,使水体水质得到明显改善,并形成持续的水生态系统。

三、“食藻虫”与枝角类浮游动物

被人们冠以听起来很高大上名声的所谓“食藻虫”,开门见山,其实就是水体浮游动物中的枝角类浮游动物,淡水中普遍存在且是很古老的微生物种类,并不需要"驯化"后专门摄食蓝绿藻的虫子,比如我们水产行业中人都熟知的水蚤(同"溞"字,下同)之类的浮游动物就是所谓的“食藻虫”。

(浮游动物)

枝角类浮游动物在生物学分类地位中,隶属于节肢动物门(Arthropoda),甲壳纲(Crustacea),鳃足亚纲(Branchiopoda),枝角目(Cladocera),广泛分布于淡水、海水和内陆半咸水中。俗称的“红虫”、“鱼虫”就是说的水蚤之类的浮游动物。它们是一类小型甲壳动物,一般体长在0.20~3.00mm,目前发现个体最大的是透明薄皮溞。

(水蚤)

枝角类浮游动物,其躯干部的两侧包被在两瓣透明的介壳之中;头部长有较大的黑色复眼;第二触角极为发达,呈树枝般,以形命名,故称枝角类。目前全世界总计有枝角类11科,约440种。迄今为止,我国枝角类已发现的淡水枝角类有136种,海水枝角类有5种,内陆咸水种有23种。作为生物饲料培养研究的淡水种类有大型溞(Daphnia magna)、多刺裸腹溞(Moina macrocopa)等,半咸水种类有蒙古裸腹溞(Moina mongolina)等,海水种类有鸟喙尖头溞(Penlilia avirosoros)等。枝角类主要分布在湖泊沼泽中,遍布各类水体,较为常见。

(水蚤:俗称的“红虫”)

枝角类浮游动物身体短小,头部有2对明显的触角,第1对触角较小,第2对特别发达,可分为内枝和外枝,能在水中划动,为运动器官。胸肢4~6对,摆动时可产生水流,上有长刚毛,可将浮游植物比如蓝藻等食物过滤后送入口中吃掉。


由于枝角类水生浮游动物体型微小,除了水产行业人士和微生物专业人士熟知外,一般非水生生物学中很少有人会注意到水体中还有它们的存在,这就为“食藻虫”增添了神秘的色彩。其实,在天然河湖中的枝角类浮游动物,只要用浮游生物密网网具在水中捞取几下,就能看到很多小虫在游动,那些大型的游动个体就基本为枝角类了。

四、鱼苗适口的天然饵料——水蚤

枝角类水生浮游动物中的水蚤,俗称“红虫”,水族玩家又称"鱼虫",它不仅蛋白质含量高,且含有鱼类所必需的氨基酸、维生素及钙质,而且水蚤是淡水饲养鱼类的优质天然饵料,具有很好的养殖价值。常见的种类有:秀体溞、蚤状溞、隆线溞、网纹溞、长刺溞、裸腹溞和大型溞等。

(捞取收获的水蚤,俗称“红虫”)

水蚤,在水温15-25℃时最适宜生长、繁殖,主要以细菌、酵母、单胞藻类和有机碎屑为食。水蚤的休眠卵具有极强的生命力,可在零下30–40℃安全越冬,不怕干旱、高温、缺水。水蚤的繁殖速度惊人,可以说是复制的繁殖方式,刚出生的水蚤2天后就可成熟繁殖,数日内可大量繁殖,并且常捞常有。


枝角类有两种生殖方式,即孤雌生殖(单性生殖)和两性生殖。水温合适时,水蚤不需要交配(孤雌生殖)直接生出小水蚤,所产的卵(夏卵)一般较多,卵壁薄,不需受精即能发育为雌体,繁殖速度快,能在短时间内形成较大的生物种群。据说在水温不合适和食物短缺时,水蚤会生下公水蚤,当环境条件恶劣或急剧变化时,枝角类以有性生殖方式产生雌雄个体,种群迅速减小。枝角类的生活史是孤雌生殖和有性生殖世代交替进行的。

(小鱼在吃食水蚤)

水蚤游泳能力很差,过大的水面波动会使水蚤无法觅食死亡。水蚤是滤食动物,在水产养殖中,为了有丰富的鱼苗天然饵料,一般会提前培水育饵在水体中培育浮游动物,水蚤等浮游动物的食物就是细菌、藻类和碎屑。水蚤的传统培育方法是向水体大量泼洒鸡粪及其它畜禽粪便、尿素、磷肥来肥水育出细菌和藻类等,从而促进水蚤的繁育和生长。

五、所谓“食藻虫”的食性

枝角类浮游动物,在水生态系统中确实起着重要的作用。一方面,它是天然水域食物链中一个重要的营养环节,是鱼类的重要天然饵料;另一方面它在水体物质能量循环中起着承上启下的作用,可以摄食水体微型生物,是对物质循环、能量起调控作用的关键功能类群,对于生态环境来说,确实具有重要的生态功能。

(蓝藻水华)

由于枝角类神经系统低等,摄食时是靠胸肢的不断运动产生水流,将食物送至口内滤食,滤食过程只对食物粒径具有一定的选择性,而对食物种类无选择性,一般食物粒径在10~40um的微小颗粒都能被其摄取。因此,确切的说,“食藻虫”主要摄取小型藻类与有机碎屑、腐殖质、细菌、原生动物和小型藻类等粒径适口的食物。

(水草)

虽然“食藻虫”能摄食一部分水体的藻类及悬浮颗粒物,对提高水体透明度的确有一定效果,但是其效果是否明显和稳定且持久,需因水体和气候因素的具体情况而定,比如温度在15℃以下或者在25℃以上,或许就不能正常生长。在这两种情况下就全靠水底水草发挥净水的作用了,当然,这时的水草千万不能出什么差错,否则会前功尽弃。

六、对于“食藻虫”的非正常顾虑

所谓的“食藻虫”,它本是自然水体中天然存在的一类枝角类水生生物,摄食藻类是其自然天性,无需经转基因技术修饰,即能正常摄食微型藻类和悬浮物质等。因此,“食藻虫”不是转基因生物,也并非外来生物,所以不存在生物安全问题。

(水体中的一些浮游生物)

另外,“食藻虫”也不存在生物驯化问题,因为生物驯化是改变生物生活习性,对外界环境的耐受限度的一种人工选择或自然选择的现象。“食藻虫”主要选择那些摄食藻类效率较高的大型枝角类,如:大型溞、蚤状溞、隆线溞等溞属的种类。


关于大型枝角类对藻类摄食,控制水体藻类的研究,早在上世纪六十年代 Shapiro 等就明确提出了生物操纵理论,其原理是调整鱼类群落结构,发挥和发展大型牧食性浮游动物枝角类,从而控制藻类的过量繁殖,但是个别枝角类种类之间由于滤食效率的差异,存在对藻类摄食能力的高低不同。因此,选择摄食藻类能力较强的枝角类应用于河湖水生态治理,根本不存在改变其生活习性"驯化"问题。因此,“食藻虫”既不是转基因生物也不是生物驯化种,仅是故意炒作而已。

七、“食藻虫”在水生态修复中的局限性

1.“食藻虫”生长受季节温度制约

枝角类的生殖方式在淡水生态系统中,主要受温度影响明显。季节的环境变化对枝角类的影响很大。在条件适宜即水温较高、食物丰富时,能在短时间内形成较大的生物种群,但当温度降低、环境条件恶化或剧烈变动时,繁殖速度明显降低,形成休眠卵。


因此,在进行投放“食藻虫”时,必须根据外界环境条件再确定是否投放,一般在水温低于10℃或高于35℃后,食藻虫摄食效率及繁殖能力显著降低,产生休眠卵而不再进食,无法起到水质净化的作用。因此,有人建议在水生态修复中,在较冷时及酷暑时期不宜投放。

2.“食藻虫”生长受水体溶氧的制约


在黑臭水体的河道中,水体发黑发臭的实质是COD、BOD5偏高,溶解氧偏低,厌氧菌发酵形成的硫氰化物释放恶臭味道。在此类水体中,藻类生长受限,藻类密度较小,溶解氧含量比较低(一般<3mg/L),由于“食藻虫”的食物匮乏,所需呼吸作用的水体溶解氧也偏低,加之硫化氢、氨气等有毒气体的毒害作用,“食藻虫”很难存活并发挥水体净化功能,因此,对于黑臭水体在不增氧曝气的情况下,向水体投放“食藻虫”无疑是抱薪救火,徒劳无功,无济于事,所以,该技术仍然支持安放增氧机来辅助发挥作用。

3.“食藻虫”控藻效率受藻类密度的制约

在高密度的蓝藻水体中,有时枝角类的生长反而会受到抑制,这不仅与蓝藻所产生的藻毒素对枝角类的毒害作用有关,还由于微囊藻胶团分泌的粘液阻滞了大型浮游动物的游动,限制了枝角类通过胸肢快速划动水流摄食藻类的功能。

(这个蹦得异常欢脱的就是"水蚤"---水中的浮游生物)

有调查发现,中科院水生生物所谢平在武汉东湖蓝藻方面的研究得出结论:(1)东湖中增加鲢鳙鱼的放养,在消除蓝藻水华中起了决定性作用;(2)鲢鱼和鳙鱼,均能通过牧食直接消除蓝藻水华;(3)枝角类不能抑制蓝藻水华。


可见,在藻类已经暴发的水体中,这就需要在投放大型枝角类“食藻虫”前需对水体浮游植物进行生物调查,只有在大型食藻虫摄食范围内和对水体藻类密度耐受限度内才能起到一定的效果,否则只能投放白鲢鱼方能有效。

4.“食藻虫”摄藻效率受水域大小的制约

“食藻虫”摄食系统简单,仅对食物粒径有选择性,而对食物种类无选择性,也就是说,“食藻虫”不单摄取藻类,还摄取细菌、水体悬浮物、原生动物等。在实验室小水体试验中,投放 “食藻虫”,的确会起到净化水体透明度的作用,那是因为小水中,水体对流较弱,环境稳定,在不增加外界污染物的情况下,食物总量有限,加之人为干预作用明显,“食藻虫”饥不择食,的确可以在短时间内起到一定的效果。

(显微镜中的枝角类)


而在室外露天大水面中,如果水流强度较大会影响到“食藻虫”的正常游动,使“食藻虫”摄食、繁殖受限,摄食效率较低。另一方面,生老病死是所有生物的固定模式,同水产养殖中"倒藻"(藻类死亡)一样,“食藻虫”也会死亡,其后尸体很快分解释放又进入物质循环,沉积于水底又会成为新的污染源。由此可见,由于受水体复杂环境的影响及枝角类自身对外界环境耐受性,单纯依靠“食藻虫”去除水体富营养化,抑制藻类暴发,是很难会有持续不断的效果实现。

八、综合

枝角类浮游动物或者“食藻虫”,仅仅是水域生态系统中一个食物链的中间传递者,低级消费者,易受水环境影响的生物类群,并不是什么神奇的东西。


“食藻虫”这个称呼,仅是商家利用人们专业信息不对称,利用人们对水域生态学知识的匮乏,将原本自然中早就存在的生物、将早已有之的枝角类生物又美其名为“食藻虫”,有巧立名目和哗众取宠之嫌。将枝角类生物打造包装为一个新科技,将其夸大为一个能治理各类水污染问题的神奇法宝,成为又一个新的笑话,本文在此谨希望加深人们对水生生物领域知识的了解,避免以讹传讹。不过,利用它山之石,为我所用也值得肯定!我们要遵循自然规律,助力生态修复,不夸大,不神话,要综合,要全面,这才是生态修复的最好策略。

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文章来源:水花鱼,作者秉安。转载请注明出处。

本期编辑:郑燕云(微信号 zhengyyun11,新闻爆料、转载授权请加微信)

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