控制有害藻华的一种新的生物学方法

有害的藻华会对当地海洋生物造成极大的破坏。最近有报道称，在全球范围内，与气候变化相关的地理扩张的加速和这些水华的强度。2019年9月，联合国政府间专门委员会(IPCC)发布的第一份报告将气候变化与有害藻华联系起来。现有的控制它们的方法往往是不充分的，可能会破坏环境。日本寒冷地区土木工程研究所的稻叶伸春博士正在研究一种新的生物学方法。利用具有清除这些有害藻类能力的细菌，他的新方法显示出了有希望的结果。

在世界上的一些地区，藻华造成了严重的环境威胁。藻华的特点是有害藻类过度和不受控制地繁殖，这可影响海洋野生动物，并污染食物资源，如养殖鱼类和双壳类。当过量的营养物质被释放到水中时，就会出现水华，为浮游生物的增殖和密集的水华创造了完美的条件。在极端情况下，由于接触有毒产品，它甚至可能对人类、海洋哺乳动物和其他水生生物造成致命后果。

为了避免这些问题，一个有效和环保的策略来处理这些藻华是势在必行的。例如，在日本，已经尝试了各种方法，包括改变政策以控制污水和废物的排放，以及减少渔场释放到水中的营养物质的方法。然而，人们越来越担心这些选择可能不够，有时可能会对环境造成负面后果。

来自日本寒冷地区土木工程研究所的Nobuharu Inaba博士和他的团队急于开发一种限制这些藻华的方法，他们想探索一种新的生物学方法。从本质上说，这是一种控制藻类繁殖的自然方法，不涉及苛刻的化学物质或复杂的分离过程。

我们的研究表明，抑制有害藻类生长的细菌普遍分布在海草床上，很可能成为一个世界性的现象。

一种新的生物学方法
令人惊讶的是，当考虑到这个问题会产生重大影响时，一个可能的解决方案是以微小细菌的形式出现的。在过去的几年里，研究人员已经发现，海草床上密集分布的海洋细菌可以抑制有害藻类的增殖。通过控制藻类的过度生长，稻叶博士将这些细菌的功能比作海洋的免疫系统。他解释说:“我们一直在寻找一种潜在的生物控制方法，利用与海草床相关的天然微生物来控制藻华。我们提出了新的策略，通过恢复、保护或引入海草床来缓解藻华的发生。”

这种方法当然不是一个新想法。几十年来，生物防治一直用于农业保护作物或严重污染地区的清理工作。然而，水和土地不一样，在开始在开放水源中使用细菌之前，必须评估这两种环境的差异。

全球现象
海草床似乎是这些有用的细菌的活动中心。这些水下工厂占据了庇护和相对较浅的沿海地区的巨大延伸，更喜欢泥泞或砂质底部。他们可以保护和喂养数百种不同的水生物种，从鱼和软体动物到蠕虫和线虫。

然而，关于细菌和海草床之间联系的深入研究仍然很少。作为第一步，稻叶博士想要评估这些杀藻和抑制生长的细菌在全年中的分布和变化。他的目标是一种常见的藻华:Chattonella Antiqua，臭名昭着的鱼类杀死raphidophycean鞭毛。

的属Chattonella它是一种单细胞藻类，在东南亚、美国、巴西、澳大利亚甚至在欧洲的北海都有发现。导致鱼类死亡的确切机制尚不完全清楚，但很可能涉及神经毒素和/或溶血物质。此外，这些藻类大量繁殖还会以一种相当粗暴的方式堵塞鱼鳃，使鱼窒息。

Inaba博士选择试验两个地点：美国在华盛顿的日本和普吉特声音中的南部的Ariake海。在这两个地方，研究人员发现海草床中有大量有害的藻类生长限制细菌。“我们的研究表明，抑制有害藻类种类生长的细菌通常在海草床上分布，并且可能是全球现象”。

此外，这些限制藻类生长的细菌的丰度与海草水平一致:6月和7月的丰度很高，随后在9月海草枯萎时急剧下降。研究人员推测海草的存在刺激了这些细菌的增殖。在生长过程中，海草为细菌提供了大量适宜的有机物。

令人担忧的是，这也意味着在没有海草的情况下，这些细菌很难生长和繁殖，从而消除了对有害藻类的任何控制。例如，研究人员在Westcott湾发现了高浓度的有毒海藻囊，那里的海草早在2002年就消失了。这些包囊的萌发可以起到“种子种群”的作用，在该地区引发有害藻华。

是否有可能用细菌控制藻类盛开？
海草可以为这些细菌提供保护和食物，这一事实表明了限制有害藻类增殖的潜在机制。我们可以不无道理地推测，开发恢复和保护海草床的方法有可能间接地控制有害的藻华。

考虑到这一点，Inaba博士的目标是研究海草床上的这些细菌对人工海藻爆发的反应。“据我们所知，这是第一次用在海水中常规检测到的生长限制细菌来缓解人工诱导的Chattonella开花。”

结果很快证实，海草中的细菌群落可能限制人工养殖Chattonella绽放。水平Chattonella第2天达到峰值，但8天后实验结束时几乎消失，这是由于未处理的海水实验中限制生长的细菌逐渐增加。即使有像纳米鞭毛虫这样的天敌存在，这些有益的细菌也会继续增加Chattonella细胞减少。对于Inaba博士来说，这是确凿的证据，表明这些细菌可以“抑制杀死鱼类的raphidophyte鞭毛虫的人工繁殖。Chattonella-antiqua即使是在细菌竞争对手和捕食者的存在下。”

这些发现可能是一个起点，通过保存微生物组合作为恢复的海草草地的一个组成部分，来控制生态友好和有效的方法。

研究人员还发现，当这些细菌存在时，水的浑浊度降低了。这种减少并不令人惊讶，因为海草床是净化水的关键，而干净的水意味着有害藻类的减少。最终，较低的浑浊度促进了光线在海草床的渗透，并允许更好的氧合。在稻叶博士看来，这些细菌不仅控制了藻华，而且“有助于维持沿海海草床的健康和生态系统多样性”。

尽管这一领域取得了进展，但这些杀藻细菌的作用机制尚未完全了解。然而，Inaba博士解释了一些遗传线索:分析表明，相当数量的抑制藻类生长的细菌具有必要的酶来代谢某种形式的纤维素。可能是这些细菌释放的物质，如糖苷水解酶(可以降解复杂的多糖)，可能会抑制Chattonella增长。

恢复和保护海草床
现在还处于早期阶段，但这些发现可能是一个起点，以一种环保和有效的方法来控制藻华。这项工作还强调了恢复和保护沿海生态系统中的海草床的重要性，特别是在经常受藻华影响的地区或用于人类海产品生产的地点。

可悲的是，在过去的几十年里，人类的活动，如沿海开垦、营养物污染和控制不力的水产养殖，导致海草的数量急剧下降。自1879年的初步估计以来，全球海草的数量已经减少了近三分之一。

稻叶博士说:“这意味着我们已经失去了大量为众多海洋和河口生物提供产卵、庇护和进食场所的关键栖息地。”“它们是沿海环境的重要组成部分，通过去除营养物和颗粒物质净化水质，并通过增加沉积物的内聚力稳定海底。”

这令人迫在意，不仅开发了一旦发生了治疗藻类盛开的有效方法，而且还要建立健康的沿海生态系统，其中足够的藻类生长限制细菌水平可以在控制下保持有害的细菌。作为奖励，与恢复海草相关的长期成本低，因为健康的床可以随着最低管理而长时间运行。