“以菌治藻”能有效防控赤潮災(zāi)害

赤潮是在特定的環(huán)境條件下，海水中某些浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。赤潮發(fā)生后，海水的pH值升高，黏稠度增加，非赤潮藻類的浮游生物會(huì)死亡、衰減；赤潮藻也因爆發(fā)性增殖、過度聚集而大量死亡。

作為嚴(yán)重的性海洋災(zāi)害之一，赤潮已經(jīng)引起世界各國和地區(qū)的高度關(guān)注。赤潮發(fā)生的因素很多，其中zui重要的因素是海洋污染。近年來，隨著我國近海海域污染的加劇，局部海域富營養(yǎng)化問題日益突出，赤潮已經(jīng)給沿海地區(qū)帶來了嚴(yán)重的生態(tài)、資源和環(huán)境問題，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，是海濱生態(tài)安全和沿海經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大威脅。

據(jù)*公布的監(jiān)測結(jié)果顯示，今年1至6月，我國管轄海域共發(fā)生赤潮24次，累計(jì)發(fā)生面積約982平方公里。因此，研究新型環(huán)保的赤潮調(diào)控方法，是當(dāng)前赤潮防控領(lǐng)域中亟待解決的大問題。

近年來，赤潮的微生物調(diào)控研究得到了科學(xué)界的高度重視，“以菌治藻”的赤潮調(diào)控理念格外引人注目。

海洋微生物通過微食物環(huán)在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中起著極其重要的作用，并同藻類存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。在一般情況下，細(xì)菌跟藻類之間能建立共棲關(guān)系，然而在營養(yǎng)壓力下，這種關(guān)系可能轉(zhuǎn)變?yōu)楦偁庩P(guān)系，并zui終殺死或者裂解藻類細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌對(duì)某種藻類的抑制作用同藻類密度呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)隨著優(yōu)勢藻種的變化，細(xì)菌種群不斷替換。此種藻菌關(guān)系越來越引起科學(xué)家的重視，已成為近30年來赤潮科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

我國“973”項(xiàng)目“近海有害赤潮發(fā)生的生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)機(jī)制及預(yù)測防治”和“近海生態(tài)系統(tǒng)食物產(chǎn)出的關(guān)鍵過程及其可持續(xù)機(jī)理”，從海洋生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究角度進(jìn)行了相關(guān)探討，新近國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目又支持開展了“我國近海海洋細(xì)菌的生態(tài)過程及關(guān)鍵菌群影響赤潮生消的機(jī)理”研究工作。通過對(duì)藻—菌關(guān)系的不懈研究，科學(xué)家們從采集到的海水、沉積物和生物樣品中共分離出200多株特殊細(xì)菌，通過細(xì)菌培養(yǎng)物添加入有害藻培養(yǎng)體系實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了抑/殺藻細(xì)菌的篩選，經(jīng)過多次重復(fù)驗(yàn)證后，zui終篩選出19株具抑/殺藻作用的海洋細(xì)菌。

藻菌共培養(yǎng)的研究結(jié)果表明，殺藻細(xì)菌的作用可以歸結(jié)為兩種：一是細(xì)菌與藻細(xì)胞直接接觸導(dǎo)致藻細(xì)胞死亡的直接殺藻作用；二是細(xì)菌不與藻細(xì)胞直接接觸，而通過釋放某種化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致藻細(xì)胞死亡的間接殺藻作用。

細(xì)菌的殺藻作用方式與它們的生理、生化特點(diǎn)有關(guān)系。殺藻作用受到多種因素的影響，如營養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)菌和藻類的濃度和生理狀態(tài)以及微生物群落、尤其是復(fù)雜的自然環(huán)境因子等，且具有不同程度的種屬特異性甚至是株特異性。有的只對(duì)某種特定的目標(biāo)藻起作用，有的對(duì)不同株系的同種目標(biāo)藻起作用，而有些卻能殺死多種藻類。

當(dāng)然，細(xì)菌的殺藻作用并非都有嚴(yán)格的種屬特異性，某些殺藻細(xì)菌能夠抑制甚至殺死幾種不同類群的藻類，此外幾種不同類群的細(xì)菌也能同時(shí)殺死一種赤潮藻。考慮到海洋中絕大多數(shù)細(xì)菌尚未被培養(yǎng)，因此海洋環(huán)境中可能還存在著大量未被挖掘的殺藻微生物資源。

基于數(shù)量龐大、分布廣泛、多樣性豐富的海洋微生物及其重要作用，以微食物環(huán)為核心，充分利用其與赤潮生物的互作特點(diǎn)與規(guī)律，開發(fā)和利用源自赤潮頻發(fā)海域的特殊功效微生物并以宏基因組技術(shù)獲得海洋環(huán)保功能菌與工程菌，進(jìn)行赤潮的有效治理，將成為解決赤潮災(zāi)害這一復(fù)雜而嚴(yán)峻的海洋問題的金鑰匙。

目前，生物活性抑/殺藻研究在我國赤潮防治領(lǐng)域方興未艾，為此我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，充分利用我國豐富的海洋資源，加快研究與開發(fā)步伐，爭取早日將赤潮的生物治理付諸實(shí)踐。

針對(duì)當(dāng)前我國近海域赤潮問題實(shí)際，應(yīng)瞄準(zhǔn)赤潮災(zāi)害微生物調(diào)控的研究與技術(shù)開發(fā)前沿，整合生物技術(shù)、分子生態(tài)學(xué)、現(xiàn)代微生物技術(shù)、高通量篩選技術(shù)和固定化技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)優(yōu)勢，以赤潮生物防治為目標(biāo)，進(jìn)行生態(tài)友好型、赤潮藻殺滅劑創(chuàng)制及其修復(fù)技術(shù)集成與示范，并zui終應(yīng)用于海水養(yǎng)殖環(huán)境及其鄰近海域赤潮的防治。這對(duì)于我國海域的環(huán)境保護(hù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展以及人群健康保障等方面具有極其重要的科學(xué)意義與實(shí)用價(jià)值，必將產(chǎn)生不可估量的海洋經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。