水体富营养化对鱼类的影响

水体富营养化对鱼类的影响

方棋 陈尤佳 李望龙 宁晓雨

滁州学院   安徽滁州  239000

摘要：在自然界的众多生态系统中，水域生态系统因其独特的环境特征和生物多样性而显得尤为重要。然而，随着人类活动的增加，水体富营养化现象日益严重，这不仅改变了水环境的质量，也对其中的鱼类产生了深远的影响。鱼类是生物多样性的重要组成部分，在食物链中扮演着重要角色。本文将探讨水体富营养化对鱼类的影响，并分析其背后的生态机制，助于理解并维护水生生态系统的平衡。

关键词：水体富营养化；鱼类资源；多样性

1 前言

水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）含量过高，导致水生植物，尤其是藻类过度生长的一种现象。上世纪70年代，中国湖泊富营养化面积约为135平方公里，而随着近年来经济社会快速发展，目前富营养化面积已达约8700平方公里。而2000年以后，太湖、巢湖、滇池等大型天然湖泊出现大面积水华，导致全国湖泊的富营养化面积急剧增加。以太湖为例，近20年来太湖水污染严重，上世纪80年代还是以二类水为主，到2000年以后水体已是五类至劣五类为主，水华占到总面积三分之一。现在太湖、巢湖已是中度富营养化，洞庭湖、鄱阳湖也具备一定程度的富营养化条件。国际上，富营养化这一问题同样严重，特别是在一些工业化和城市化程度较高的地区[1]。水体富营养化不仅使湖泊的生态功能受到影响，也影响了水生态系统的服务功能。鱼类资源不仅是具有较高的商业价值，鱼类作为水生生态的重要组成部分，它可以通过捕食和被捕食帮助维护生态系统的平衡。然而水体富营养化会通过多种途径影响鱼类。本文将探讨水体富营养化对鱼类的影响，并分析其背后的生态机制，助于理解并维护水生生态系统的平衡。

2  水体富营养化对鱼类的影响

2.1 水体富营养化水中溶解氧降低影响鱼类

富营养化一方面导致的藻类大量繁殖会消耗水中的溶解氧，使得鱼类面临缺氧的风险。另一方面，藻类死亡后的分解过程也会消耗大量的氧气，进一步减低水体中的氧气含量。低氧条件对鱼类的影响是多方面的，直接影响鱼的生理、行为和生存。

藻类大量繁殖时，其呼吸作用所需要的氧气也相应增加，从而导致水中的溶解氧含量下降，藻类的大量增长会在其死亡后沉积到水底，通过微生物的分解作用消耗大量的溶解氧。这种耗氧过程会创造一个低氧或者无氧的“死区”，严重威胁鱼类和其他需氧水生生物的生存。水体低氧往往会导致鱼类的肠道消化能力、食物吸收转化能力以及代谢强度的下降，使鱼类摄食减少，生长速度减慢，最终生长不良甚至死亡[2]。溶解氧在鱼类的生长发育方面尤为重要，研究表明，为了保证鱼类的正常生长，最低的溶解氧质量浓度为4 mg/L[3]，长期处在低氧环境中，鱼可能会出现生长缓慢、免疫力下降和生殖能力降低等问题。例如，长时间处于低氧环境中，鱼类的呼吸系统可能会出现疲劳，导致氧气吸收能力下降[4]，同时，肝脏组织结构造成损坏，肝细胞则发生局部坏死，核膜破裂，部分血窦呈现出扩张的趋势[5]。此外，低氧环境还会影响鱼类的健康进而可能会干扰鱼类的繁殖周期，降低卵的孵化率和幼鱼的存活率，导致某些鱼类的数量急剧下降。鱼类在食物链中扮演着重要角色，低氧环境影响鱼类种群，进而影响整个水生生态系统。低氧环境可能导致鱼类活动范围减小，减少觅食和繁殖活动，甚至引发集体迁移以寻找含氧量更高的水域[6]。而且捕食者和猎物之间的关系可能被破坏，物种多样性和数量发生变化，最终导致生态系统功能受损。

2.2 水体富营养化产生藻毒素和氨影响鱼类

在富营养化水体中，某些藻类（尤其是蓝藻）能够产生并释放微囊藻毒素和其他生物活性化合物等有毒物质。这些有毒物质能够对鱼类造成直接的毒害，造成细胞膜结构的改变、影响膜流动性和肠道膜酶活性[7]，增加疾病感染的风险，甚至导致鱼类急性或慢性中毒死亡。此外藻类在代谢过程中可能会释放出氨，氨是一种无机形态的氮，可以被其他生物利用，进一步促进藻类等浮游植物的生长，形成水华或赤潮现象，破坏鱼类的栖息地。高浓度的氨也影响着鱼类和其他水生生物的正常发育，导致水质恶化甚至水生动物的死亡。

藻毒素和氨对鱼类的影响是多方面的。在富营养化水体中，这些有害物质的浓度可能达到对鱼类有害的水平。藻毒素可以对鱼类的神经系统造成直接损伤，导致行为异常、运动能力下降、甚至死亡。蓝藻水华暴发期间,鱼类死亡时有发生。在苏格兰的Loch Leven,水华暴发导致约1000条棕鳟死亡(Rodger et al 1994),后来的研究发现这是由藻毒素暴露引起的肝毒性导致的。肝毒性可能源于鱼类对藻毒素的直接摄取或吸收,其次是鳃损伤导致上皮通透增加了藻毒素在鱼体内的积累,最终导致其死亡[8]。藻毒素不仅可以抑制鱼类的免疫系统，使它免疫系统中的免疫因子不能正常表达。研究发现藻毒素可导致鱼类的白细胞总数和白细胞比容的减少[9]。进一步证明了藻毒素对鱼类的危害。藻毒素还可以抑制鱼类的生长，导致生长缓慢、体重减轻等。MC-LR可引起斑马鱼生长抑制和性腺发育迟缓,并造成脑、肝、性腺组织病理损伤，且MC- LR通过干扰雌性斑马鱼HPGL轴相关基因表达,影响卵巢中性激素平衡和卵巢发育

[10]。

2.3 富营养化水体中较高的氮磷影响鱼类

水体富营养化使水体中的理化环境发生变化，从而间接对鱼类产生影响，如pH值、透明度等。pH值的改变可以干扰鱼类的酸碱平衡，影响其生理功能。而透明度的下降则会减少水下的光照，进而影响光合作用水生植物的生长，并可能导致初级生产力的变动，这种生产力的改变会向上传递给整个食物链，最终影响到顶级捕食者，即鱼类。

据报道, 高pH值对鱼类胚胎发育的负面影响很大, 会抑制某些部位的组织发育[11]，过量的氮磷输入可能导致水体中pH值的改变。藻类和其他水生植物在光合作用过程中吸收二氧化碳并释放氧气，这会增加水体的pH值，使水变得更加碱性。而当这些植物死亡并分解时，会释放出二氧化碳和有机酸，导致pH值降低，水体变酸。低pH值, 会导致鱼体机体抗自由基系统的防御能力减弱, 进而损害生物膜, 使膜的有关脂质过氧化加剧, 从而使生物膜变性、坏死[12]。鱼类对pH值非常敏感，不适宜的pH值会使其呼吸困难造成消化率低、生长缓慢[13]。氮磷的丰富会促进浮游植物如藻类的繁殖，使得水体变得浑浊，降低透明度。这不仅影响了水下植物的光合作用，还可能改变鱼类的行为模式和栖息地选择。此外，水质的混浊可能会增加鱼类捕食者的难度，从而影响鱼类的食物链。氮磷过量输入导致的富营养化会改变水体生态系统的结构。原本稳定的生物群落会被打破，优势种可能发生转移。这种生态结构的变化可能会导致鱼类食物来源的减少或消失，进而影响鱼类的生长与繁殖。过多的营养物质沉积到水底，促进了底栖藻类的增生，改变了底栖生态环境。这种环境的改变可能会破坏底栖动物的栖息地，影响其在食物链中的位置，进而影响到以这些底栖动物为食的鱼类。

3 结论

水体富营养化是一个复杂的环境问题，它不仅影响着水质，对鱼类的生存和发展构成了严重威胁，还可能引起一系列连锁反应，对整个水生生态系统产生深远的影响。因此，采取有效的措施控制和预防水体富营养化，不仅是保护水环境的需要，也是维护鱼类资源和生物多样性的必要条件。通过科学的管理和合理的利用水资源，我们可以为鱼类提供一个更加健康和稳定的生存环境，从而保持水域生态系统的平衡和可持续发展。深入研究这一问题，不仅能够促进我们对水生生态系统的认识，还能够帮助我们采取有效措施，保护和恢复受损害的水域环境，确保鱼类资源的可持续利用。因此，研究水体富营养化对鱼的影响，是一项具有深远意义的工作，它对于维护水生生态环境和鱼类资源具有重要意义。

参考文献

[1]刘有华,王思婷,杨乔乔,等.国内外水体富营养化现状及聚磷菌研究进展[J].江苏农业科学,2021,49(09):26-35.

[2]张雷敏,梁化亮,米海峰,等.低氧胁迫对鱼类的影响以及营养调控策略的研究进展[J].动物营养学报,2023,35(10):6207-6219.

[3]李岩强.布氏鲳鲹低氧胁迫转录组分析及VEGFA基因表达研究[D].海南大学,2019.

[4]徐湛宁,李福贵,郑国栋,等.团头鲂耐低氧新品系雌核发育群体遗传结构的微卫星分析[J].水产学报,2017,41(03):330-338.

[5]陈世喜,王鹏飞,区又君,等.急性和慢性低氧胁迫对卵形鲳鲹鳃器官的影响[J].南方水产科学,2017,13(01):124-130.

[6]阮雯,纪炜炜,郑亮,等.鱼类低氧胁迫及营养调控和应对研究进展[J].海洋渔业,2020,42(06):751-761.

[7]李建.微囊藻毒素和生物浮床对鱼类肠道微生物的影响[D].华中农业大学,2017.

[8]吴琴.微囊藻毒素-LR诱发斑马鱼神经毒性的分子机制研究[D].华中农业大学,2019.

[9]隗黎丽.微囊藻毒素-LR对草鱼和斑马鱼免疫基因表达及草鱼免疫器官超微结构的影响[D].华中农业大学,2008.

[10]侯杰.微囊藻毒素-LR对斑马鱼生殖和生长发育的影响及其机制[D].华中农业大学,2017.

[11]党云飞,徐伟,耿龙武,等.盐碱和pH对鱼类生长和发育的影响[J].水产学杂志,2012,25(02):62-64.

[12]卢健民,卢玲,蔺玉华,等.低pH对鲤鳃组织Na+-K+-ATPase酶活性的影响[J].水生生物学报,2001,(01):102-104.

[13]何南荣,杨鹏程,金帮宇.养殖塘pH值的变化规律及调控[J].养殖技术顾问,2013,(05):229.

基金项目：项目资助:国家级大学生创新训练项目（项目编号：2023CXXL129)