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为广泛调动科技工作者的积极性和创造性,全面反映湖北科技发展成就,营造良好的科技创新氛围,省科协组织开展了“2023年度湖北十大科技进展”遴选活动。经全省学会,高校、科研院所和企业科协等多渠道推荐,专家评审、院士投票、公示,确定“人体肺部气体多核磁共振成像装备”等十项科技进展为2023年度湖北十大科技进展。
发布日期:2024-04-09 来源:湖北省科协
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。
潜心研究 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,该奖面向东南亚、俄罗斯以及西太平洋地区的水环境及相关领域的科学家,每年仅遴选1名日本境外获奖者。琵琶湖评奖委员会指出,“他开创的途径有效地建立了一种人与自然能更好地共生的循环/可再生型生产系统……他的部分成果已经在发挥作用”。
临危受命 将东湖蓝藻水华面积降低至0
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。
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、可持续的湖内生态技术。
该项成果实现了从0到1的突破,解决了水污染防治中的一个重大科技难题,具有快速、稳定、绿色和经济等优点,应用前景广阔,有望在我国湖库蓝藻的防控中发挥越来越重要的作用。