沉水植物茎叶微界面的小秘密

“生物-水微界面”广泛存在于水体中各种生物表面,而在浅水湖泊生态系统中,沉水植物与水的关系最为密切。位于水面以下的沉水植物茎叶表面常富集了水中各类物质,包括有机质、泥沙、菌胶团、藻类、微生物等,形成厚度不等的附着层,形成了特殊的茎叶微界面。

科学家等对天然水体中主要颗粒物及其界面特征进行了总结:

 

茎叶微界面微生物特性

1分布规律

底部叶片表面的微生物群落生物量要大于植物顶部,沉水植物顶部叶片上以细菌等微生物为主,而底部则为藻类、细菌等构成的复杂微生物群落结构。

叶片的附着菌类密度要小于茎部和叶柄处。

叶片越老菌群密度越大,新生叶片生长分裂的细胞代谢快,在外界的胁迫作用也下会分泌某些次生代谢物质从而形成防御机制来抑制附生生物的生长, 而年老叶片处于衰败阶段时,通过自溶作用能分泌出大量的溶解性有机物,促进附着微生物群落的生长。

2生长情况

沉水植物表面的附着微生物群落可能受到寄主植物和栖息环境影响。一方面是由于不同植物的代谢产物不同,这些代谢产物影响其表面微生物群落。另一方面,不同植物所能提供的着生面积各不相同,例如,与伊乐藻和金鱼藻相比较,菹草所能提供的着生面积明显更大。

 

3数量变化

实验表明,水生植物的存在使水体生态系统中的微生物如硝化细菌、反硝化细菌、磷细菌、纤维素分解菌的数量显著增加,水生植物茎叶微界面的微生物远比水中的微生物的数量要高,其代谢活性同样如此。

科学家对沉水植物及其表面的附着微生物群落进行了观测分析. 结果显示,水生植物表面的附着微生物总密度比附生藻类密度平均高两个数量级,即附着细菌、真菌及放线菌的密度要远大于附生藻类密度。

对氮循环的调控作用

有国外科学家研究发现沉水植被茎叶微界面有大量的硝化和反硝化细菌富集,具有增强水体反硝化速率的作用,有沉水植物区域的硝化强度要比无沉水植物的区域高10 倍,沉水植物茎叶附着层的反硝化作用与沉积物的反硝化作用相当。

沉水植物茎叶附着层形成的微界面硝化-反硝化作用是水体中重要的自然脱氮机制。一般认为沉水植物与漂浮植物和挺水植物相比,其茎叶微界面为附着生物提供了更大的栖息地,同时沉水植被的分泌物和残体为微生物提供了必要的有机物质,微界面的光合-呼吸作用为硝化-反硝化细菌创造了富氧-缺氧条件。

 

对水体修复的作用

水生植物生长过程中不仅从水体中直接吸收/降解污染物质、吸附水体的悬浮物、固着沉积物以及为水生动物提供食物、栖息和产卵场所,更重要的作用是通过影响生态系统中微生物的特性进而影响水体净化的处理效果。

在富营养化水体中,沉水植物茎、叶表面的微界面是水中氨化、反硝化及厌氧氨氧化等脱氮行为机制的重要基础。

不同水生植物具有不同的生理特征,茎叶微界面的物质即会不同,所形成的微生态环境就不相同,多种植物组合比单种植物能更好地对水体进行净化,因为每种水生植物各有其特点,对净化对象产生净化优势,随着水生植物的生长、发育,附着在其表面的微生物群落也会发生变化,依靠水生植物与微生物之间的共同作用及微生物间的复杂关系,共同来完成对水体的净化。水生植物的生态组合使用能使它们互相取长补短,保持较为稳定的净化效果。

工程案例 

南京中科水治理股份PK10计划在进行水体生态修复过程中,运用独创的清水型生态系统构建系列技术,合理搭配、引导、控制沉水植物群落,营造沉水植物-微生物功能群,促进系统有益微生物生长并且持续发挥净化能力,构建合理健康的生态系统, 保障生态系统长效稳定的运行,达到良好的生态修复效果。

成都 · 麓湖

参考文献

[1] 李淑英, 周元清, 胡承等。 水生植物组合后根际微生物及水净化研究.环境科学与技术, 2010, 33(3): 148-153.

[2] 纪海婷, 谢冬,周恒杰等. 沉水植物附植生物群落生态学研究进展.湖泊科学, 2013, 25(2): 163-170.

[3] 王文林, 刘波,韩睿明等. 沉水植物茎叶微界面及其对水体氮循环影响研究进展.生态学报, 2014, 34(22): 6409-6416。

[4] 曲久辉, 贺泓,刘会娟. 典型环境微界面及其对污染物环境行为的影响.环境科学学报, 2009, 29(1): 2-10.

[5] 刘凯辉, 张松贺,吕小央等. 南京花神湖3 种沉水植物表面附着微生物群落特征.湖泊科学, 2015, 27(1): 103-112

幸运飞艇 幸运飞艇 PK10投注 PK10投注 苹果彩票 幸运飞艇 幸运飞艇 PK10投注 幸运飞艇 幸运飞艇