用鲢鳙滤食性鱼类来消化蓝藻水华：“非经典生物操纵”论的出处来源

在富营养湖泊中，蓝藻常常大量繁殖，并浮在水面上形成像绿油漆一样的水华。形成水华的蓝藻常常产生毒素和异味物质，危及饮水安全，影响水体景观，损害人类健康，已成为全球性的环境问题。湖泊蓝藻水华治理是一个耗资巨大且缓慢的过程，水华的生态控制更是世界性难题。中科院水生生物研究所谢平团队，数十年来围绕水华蓝藻的生态学、毒理学与生物控制等开展研究，取得了一系列重要成果。

“经典生物操纵”控藻理论

20世纪70年代，西方学者提出了通过控制食浮游生物鱼类（颗粒捕食鱼类）促进大型浮游动物——枝角类以达到控制藻类水华的目的，称之为 “经典生物操纵”理论，食浮游生物鱼类的控制可以通过移去或投放凶猛鱼类的方式来实现，但面临的最大问题就是枝角类无法有效控制形成水华的蓝藻，一是其滤食的颗粒大小有限，二是其寿命短、季节更替太快，因此，在蓝藻水华的控制上难以派上用场。枝角类等的滤食甚至还会有利于难以被其摄食的丝状蓝藻或微囊藻群体的发展，因此可能反而会增加生物操作后有毒水华形成的风险。广义的生物操纵还包括对生物群落其它关键组分的调控。生物操纵的主要目的就是为了降低蓝藻水华的风险，但几乎没什么研究报道仅通过凶猛性鱼类的投放成功降低了蓝藻的案例。

图示：生物操纵原理示意图。紫色实线箭头表示经典生物操纵路径，红色实线箭头表示非经典生物操纵路径。经典生物操纵遏制颗粒捕食性质的食浮游生物鱼类，促进大型浮游动物（摄食范围一般小于10～20微米）的繁荣，但只能控制小型藻类而无法摄食形成群体的蓝藻；非经典生物操纵依赖滤食性的食浮游生物鱼类（摄食范围一般大于10～20微米），可有效控制形成群体的蓝藻。两类浮游生物食性鱼类对小型浮游动物的影响均较弱（绿色箭头），但对大型浮游动物的影响均较强。

中国专家提出“非经典生物操纵”

1989年，谢平在海外获博士学位后回国，与中科院水生所刘建康院士一起，对蓝藻水华展开研究。在围隔实验时，在投放鲢、鳙两种鱼类后，在东湖中消失了几年的蓝藻水华在没放鱼的围隔中再次出现了，而在放鱼围隔中没有水华。谢平敏锐地意识到可能是鱼类的摄食导致了蓝藻水华的消逝，并进行了一系列的围隔实验，证实了这一假设。

基于对武汉东湖等淡水湖泊多年的长期生态监测、大型围栏实验和一系列实验等跨尺度的整合研究，1997年，谢平与刘建康院士正式提出了控制凶猛鱼类、增殖鲢鳙等滤食性鱼类，来遏制蓝藻水华的“非经典生物操纵”理论，克服了欧美流行的“经典生物操纵”中，大型枝角类不能控制群体蓝藻的根本缺陷，将有害蓝藻的生物控制转变为一种人与自然良好共生的循环、可再生型的生产系统管理模式。谢平因此获得了著名的国际湖沼学奖—生态学琵琶湖奖。

中国科学院水生生物研究所刘建康院士和谢平研究员提出的利用滤食性鱼类——鲢、鳙控制蓝藻水华的“非经典生物操纵”理论，这是基于对武汉东湖半个世纪蓝藻水华消长过程及驱动机制探索、多年的受控实验研究及摄食生态学等综合研究的基础上提出的，而且这种滤食性鱼类能抵抗微囊藻毒素，能以有毒蓝藻为食实现快速生长。当然，鲢、鳙的食性有所差别——鲢的鳃耙较密，而鳙的鳃耙较稀，在同样的条件下，鲢摄食的藻类比鳙多，但鳙摄食的浮游动物比鲢多。在东亚之外，生活在热带的罗非鱼虽然有一定的滤食特性，但它难以度过温带或亚热带地区的冬季。

2021年将东湖蓝藻水华面积降低至0

2021年，武汉东湖时隔36年再次爆发蓝藻水华，主湖区水华面积一度接近87%。谢平团队临危受命，带领技术团队对东湖生态站长期监测数据进行了系统分析，对东湖管理措施的变化进行了多次调研，找出了2021年蓝藻爆发关键要因，制定了科学的生态调控方案并监督实施，用“非经典生物操纵”理论，通过科学调控鲢、鳙的养殖密度，有效地将蓝藻水华的覆盖面积降低到了2022年的0%。为《湿地公约》第十四届缔约方大会在东湖的顺利召开提供了基础保障，产生了显著的社会经济效益。同时，也验证了非经典生物操纵理论的正确性，为我国大型湖库蓝藻水华的防控提供了一条成本低且高效的技术途径。

团队还研究了影响“非经典生物操纵”理论有效性的可能因素，发现它不仅与鱼类的现存量、生态位分化和形状嗜好性有关，也受到水体营养状态的影响。特别是，与丝状蓝藻相比，鲢、鳙能更有效的摄食群体微囊藻，但也导致小型藻类的增多，“非经典生物操纵”能防止或削减滤食性的浮游动物不能摄食的水华蓝藻，从而为遏制富营养水体中的严重的蓝藻水华提供了一个有效的、可持续的水质生态处理技术。目前，“非经典生物操纵”已成为我国应用最广的蓝藻生物控制技术的理论基础。

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