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鲢、鳙等滤食性鱼类,真的能吃掉蓝藻水华?

2021年07月19日

 

"关于鲢、鳙控藻的研究颇多,令人遗憾的是,这些研究结果经常相互矛盾。"

利用鲢、鳙控制蓝藻水华的技术,往往以“非经典生物操纵理论”为人所知。

这样的科学研究和工程实践很多,有成功的,也有不成功的,这也致使国内外长期存在对鲢鳙控藻的意见分歧。

支持者认为通过向水体中投放滤食性鲢、鳙,可直接牧食藻类,达到控制蓝藻生产力、消除蓝藻水华的目的。

怀疑者和反对者认为滤食性鱼类虽然可以在一定程度上抑制大型浮游植物的发展,但同时也促进了微型藻类的生长繁殖,并抑制了大型浮游动物的发展,水体富营养化程度并没有降低。

虽然争议不断,但这似乎并没有妨碍滤食性鱼类控藻技术的广泛开展,甚至出现了只要水体出现蓝藻水华问题,放养滤食性鱼类是必备措施的现象。

丞海水务

△2016年太湖蓝藻爆发(无锡)

这其实是一种思路上的误区。

首先需肯定一点,鲢、鳙的确可以摄食一定量的蓝藻。但是,并非所有的蓝藻都会被其摄食。

作为典型的滤食性鱼类,鲢、鳙利用鳃耙、鳃耙网、腭皱、和鳃耙管构成的滤食器官滤食,其对食物的选择取决于摄食时食物的可得性和颗粒的大小,其中鲢滤食的藻类大小为8-100μm,鳙滤食的藻类大小为17-3000μm。

小于鲢鳙鳃靶间距的藻类则不能被有效摄食,这已在很多研究中得到验证。忽视这一点,直接投放鲢鳙很可能引起水体浮游生物个体小型化和微型藻类生物量的激增。

此外,水体所发生的蓝藻水华,因水体环境不一样而差异显著,如微囊藻型(太湖)、微囊藻+鱼腥藻型(巢湖)、微囊藻+束丝藻型(滇池)、微囊藻+束丝藻+鱼腥藻型(洱海)等。

即使同样是微囊藻水华,不同湖泊其优势种类也不尽相同,而且这种优势种类,随着湖泊自身特性及季节因素等也经常出现转换,如太湖的蓝藻水华优势群体在“水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和铜绿微囊藻(M. aeruginosa)-惠氏微囊藻(M.wesenbergii)”之间转换,而洱海多为“束丝藻-鱼腥藻-微囊藻”之间转换,滇池多为“束丝藻-微囊藻”之间转换。

丞海水务

△2016年美国佛罗里达州蓝绿藻危机

针对不同的蓝藻水华,采用千篇一律的“鲢鳙控藻”治理方案,显然难以全都成功。

在不清楚滤食性鱼类能否完全消化这些水华蓝藻种类的情况下,随意大规模引入这些鱼类,可能对水体生态系统的结构和功能产生严重的影响。

由于鲢、鳙的肠液pH值通常大于6,且缺乏纤维素酶,难以对浮游植物的纤维素细胞壁酸解和酶解,其对藻类的消化主要发生在食道内,依靠咽头齿的机械研碎作用。从这个层面来讲,鲢、鳙对藻类的消化是有限的。

有研究表明,在蓝藻水华期间,鲢、鳙肠内微囊藻含量占食物总量的80%~100%,但其对蓝藻(微囊藻)的消化利用率仅25%~30%。

这意味着什么呢?

鲢、鳙摄食的蓝藻,有相当大一部分又被“拉”了出来。而且,这拉出来的藻类,有的形态依然完整,保持细胞活性,可直接参与水体的营养物再循环。

Datta等将从鲢、鳙排泄物中提取的微囊藻在过滤的湖水中培养,4天后发现生物量增加了7~8倍。试验表明,微囊藻被鲢摄食后,并没有造成生理上的破坏,最终以单细胞存在。

也正因为此,鲢、鳙的鱼粪有时也被称为“假粪”(pseudofaeces)。

丞海水务

△ 水生态系统组成

导致滤食性鱼类对藻类消化产生差异的原因,除鱼类自身特性外,也可能与藻类形态和化学组分的差异有关。比如惠氏微囊藻的胶被最厚且最坚实、绿色微囊藻次之、鱼害微囊藻(M. ichthyoblabe)最薄;而水华微囊藻、铜绿微囊藻和史密斯微囊(M. smithii)藻介于绿色微囊藻和鱼害微囊藻之间。

这些常见的水华蓝藻种类的胶鞘或有或无,或厚或薄,藻体或单丝或群体,或螺旋或直丝,形态千差万别。因此,鲢、鳙对各藻类的消化也难以一视同仁,呈现出不同程度的差异。

滤食性鱼类这种不完全消化的结果,使得容易被消化的种类被逐渐减少,而不易被摄食消化的浮游植物种类被大量保留。这即是滤食性鱼类的“消化选择”(digesting selectivity)。

这种消化选择,将会影响到利用滤食性鱼类控制蓝藻水华的效果,即滤食性鱼类的消化选择可能并不导致浮游植物总生物量下降。小型微型藻类因更易吸收水体中的营养物质而激增,并迅速发展,平衡了总生物量的变动。

如果长时间保持这种消化选择的后果,使浮游植物向难消化的类群演替,可能最终会导致水体中浮游植物的种类组成发生改变,和影响到生态系统的结构和功能上的变化。

 

附:滤食性鱼类控藻试验

| 试验1

早在1982年5-7月,大连水产学院史为良教授及其同事就在水泥池条件下开展了鲢鳙能否控藻的控制实验。

他们利用水库库岸边的8个容积为3立方(面积约2m2,深1.5m)的水泥池分A、B两组同时进行。A组池底加入半寸左右厚的水库底泥,B组不加。试验池内注入库水,分别以每立方0,6,18,36尾的密度放养平均全长254.9px的鲢鳙鱼种(鲢鳙之比为2:1)。同时在水库库区同一网箱养殖区域选定10个相邻网箱,分别以每箱(规格7×4×1.8) 0,0.6,1.0,1.5万尾的密度放养全长250px左右的鲢鳙鱼种,分C、D两组进行试验对照。他们每5天测定一次水化学、水生生物的变化。

他们的研究结果表明,放养鲢鳙使水体初级产量、浮游植物生物量和P/B系数大幅度上升。其中,密养池变化幅度大于稀养池,A组强于B组。同样,鱼种密度较高的网箱内,浮游植物生物量、生产量和P/B系数等均未因鲢鳙摄食而相应减少,附着藻类却明显比未养鱼的空箱多,且箱内浮游植物生物量、生产量和P/B系数也稍高于箱外。此外,随着放养密度达到一定量后,水体中的浮游植物也明显出现了小型化,优势种也发生了明显的变化。

以A组为例,未养鱼的A1号池,每毫克浮游植物的细胞数在140万个,而每立方放养36尾的A2号池,每毫克浮游植物的数量则达到2650万个。随着放养密度的增加,浮游动物生物量下降,且也出现小型化。而鱼类生长随密度增加而变差。实验结果表明,鲢鳙不能控制水体中的藻类数量。

| 试验2

中科院水生生物研究所的阮景荣研究员及其同事于1994年前后也在实验室水族箱条件下开展了鲢鳙控藻的实验研究。

他们选用了12个60L的水族箱,分3个实验组和1个对照组,每组设3个重复,水族箱添加以活性炭过滤过的自来水配置的一种被称为WC的藻类培养基,水深为31 cm,并接种罗非鱼实验留下的混合藻类培养液,接种的初始密度为0.15×105个细胞/L,接种的藻类有颤藻、镰型纤维藻、菱形藻、栅藻、小球藻和衣藻等,其中颤藻占80%以上。

藻类接种后第三周,引入大型溞,密度为每个水族箱22个成体。在接种大型溞后第四周再放养规格分别为2.5~87.5px的鲢鳙鱼种,放养密度平均为15g/m3。其中两组为鲢和鳙单养,两组鲢和鳙混养,实验共持续27周,其中鲢鳙放养后实验持续了21周。为了能使接种藻类生长,每个水族箱都配备了5000~6000lx的光照,光照时间为12小时/天。水族箱水温控制在25℃左右,水样每周采集一次,用于水生生物和水化学测定,每周于采样后给各水族箱补充等量的营养物和自来水,其营养物补充量系按照WC培养基用量的1~5 %逐渐增加,实验期间的平均磷负荷为0.0061g P/(m3·d)。

实验结果表明,鲢鳙引入微型实验生态系统后,大型溞密度降低,而浮游植物密度增高,其消长幅度以单养鳙组为最高,同时,浮游植物的组成亦发生了很大的变化,蓝藻和硅藻所占的比重显著下降,而绿藻的相对密度有大幅度的增长。鲢、鳙放养期间,各实验组的总初级生产力,以及II、IV组浮游植物初级生产力都显著地高于对照组(p<0.001),表明鲢鳙并不能控制藻类生物量的增长。

然而,多项“以鲢控藻”的试验,也没有显示出成功的控藻结果。

 

参考文献:

虞功亮, 宋立荣,李仁辉.2007.中国淡水微囊藻分类学研究-以滇池为例. 植物分类学报

张国华,曹文宣,陈宜瑜. 1997.湖泊放养渔业对我国湖泊生态系统的影响.水生生物学报

谢平.2007.论蓝藻水华的发生机制——从生物进化、生物地球化学和生态学的视点

刘建康,谢平.1999.揭开武汉东湖蓝藻水华消失之谜.长江流域资源与环境

唐汇娟,谢平.2006.围隔中不同密度鲢对浮游植物的影响.华中农业大学学报

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