光温条件对荒漠蓝藻开放式培养的影响
培育技术在藻类养殖中的应用与技巧指南
培育技术在藻类养殖中的应用与技巧指南藻类养殖作为一种可持续发展的领域,近年来备受关注。
藻类不仅可以作为食物、高级营养品和能源的来源,还具有环境修复和净化的作用。
而培育技术在藻类养殖中的应用和技巧则是提高藻类产量和品质的重要因素。
首先,对于藻类的培育环境,我们需要注意光照和温度的控制。
光照是藻类进行光合作用的能量来源,因此光线的强弱和频率对藻类的生长具有重要影响。
一般来说,藻类对光的需求较高,但也有些藻类对强光适应能力较差,需在光照较弱的环境下进行培育。
此外,温度是藻类生长的另一个关键因素,不同种类的藻类对温度的要求也各不相同。
其次,在藻类养殖中,营养物质的供给也至关重要。
藻类对氮、磷、钾等营养元素需求较高,这些元素是藻类生长和繁殖所必需的。
我们可以通过添加肥料或废水提供这些营养物质,以促进藻类生长。
同时,也需要注意营养物质的浓度控制,过高过低的浓度都会对藻类的生长产生不利影响。
另外,藻类的培育容器和水质管理也是技巧指南中需要注意的方面。
藻类的培育容器可以采用塑料池或玻璃容器,具体选择取决于种类和规模。
在水质管理方面,需要定期检测水质的PH值、溶解氧和浊度等指标,以确保藻类的健康生长。
此外,也要注意防止污染物的积累,可以通过定期更换水体或添加水体处理剂来净化水质。
除了基本的培育技巧,现代技术在藻类养殖中的应用也值得关注。
例如,光合光能转化效率和光周期的调控技术可提高藻类的光合作用效率,从而增加藻类产量。
生物工程技术也可以通过基因改造的方式提高藻类对特定营养物质的利用效率或抗逆性能。
但是,在运用现代技术时,我们需要关注风险评估和生态环境的保护,确保藻类养殖的可持续性和安全性。
值得一提的是,藻类养殖除了经济价值,还有着重要的生态价值。
藻类能够吸收二氧化碳、氮和磷等污染物,净化水体,提高水质。
同时,藻类还可以为生态系统中的其他生物提供食物和栖息地。
因此,在进行藻类养殖时,我们应该注重平衡经济利益和生态效益,采取可持续发展的措施。
蓝藻生长条件
蓝藻生长条件蓝藻是一种单细胞至多多细胞的藻类,主要生活在淡水或海水中,有着重要的生态和经济意义。
蓝藻不同于其他藻类,因其能够进行氮固定,以光合作用为主要代谢方式,具有极高的生长速度和光合产物的高效利用率。
因此,蓝藻的生长需要一定的特定条件。
1.光照条件光照条件是蓝藻生长的重要因素之一。
在光照强度适宜、光周期合理的条件下,蓝藻光合作用可以达到最大化。
光强太低或太高都会影响藻类的光合作用和生长,通常光照强度为60~200μmol.m(-2).s(-1)时蓝藻生长处于最佳状态。
此外,蓝藻还需要光周期的合理控制,当日照长短不同时蓝藻的生长速度也会不同,通常光周期应设置在12小时左右。
2.温度条件温度是蓝藻生长的关键因素之一。
蓝藻能够生长的温度范围在10℃至37℃之间,最适宜的温度为25℃。
高温环境下,蓝藻代谢率提高,导致蓝藻细胞糖原和脂肪酸含量减少;而低温环境下,蓝藻细胞内代谢减缓,导致生长速度变慢。
因此,蓝藻生长需要适宜的温度环境,有利于细胞内代谢的平稳进行。
3.氮、磷等元素的含量蓝藻在生长过程中需要一定量的氮、磷等元素,因此相应离子的含量会对其生长产生影响。
氮是蓝藻生长的必需元素,对于有着固氮能力的蓝藻而言,其适宜的氮源含量较低,约为50μg/L左右。
而对于无固氮能力的蓝藻而言,其适宜的氮源含量为100~500μg/L。
磷是蓝藻生长的另一重要元素,适宜的磷源含量为10~50μg/L。
4.水质条件蓝藻生长需要合适的水质条件,水中溶解氧的浓度越高则越有利于蓝藻的生长,而水温、光照等条件都会影响水质。
此外,水中营养物质的含量和微量元素的含量也都会对蓝藻的生长产生影响。
若水中营养物质较少,会限制到蓝藻细胞生长和繁殖。
相反,若水中营养物质太多,蓝藻就可能进入“暴发式生长”,对生态环境产生负面影响。
综上所述,蓝藻的生长需要适宜的光照、温度、氮磷等元素的含量、水质等条件综合考虑。
为了实现优化生长和提高产量的目标,可以适当采用改善水环境、增加营养物质供应,或寻找一些新的培养方法等措施,以满足其生长所需。
蓝藻爆发的条件 -回复
蓝藻爆发的条件-回复蓝藻爆发的条件是指藻类在水体中迅速繁殖并形成大规模藻华的情况。
蓝藻是一类常见的淡水藻类,也称为蓝藻菌类,属于原核生物,其细胞体内含有蓝绿色的叶绿素。
在适宜的环境条件下,蓝藻可以迅速繁殖并且形成大规模的藻华,给水体带来一定的环境问题。
本文将从环境因素和人类活动两个方面来逐步解释蓝藻爆发的条件。
环境因素是蓝藻爆发的重要条件之一。
首先,充足的光照是蓝藻繁殖的基本条件之一。
蓝藻需要充足的阳光才能进行光合作用,制造能量并促进其繁殖。
因此,在光照条件充足的环境中,蓝藻更容易爆发繁殖。
其次,高温是蓝藻爆发的另一个关键环境因素。
蓝藻在温暖的水体中生长得更快,因为高温可以加速它们的新陈代谢,增加其繁殖速度。
因此,在夏季炎热的环境下,蓝藻更容易出现大规模繁殖的情况。
水体中养分含量也是蓝藻爆发的重要条件之一。
蓝藻对于氮、磷等养分的需求量较大,尤其是磷。
水体中过高的养分含量会刺激蓝藻的生长,从而导致它们爆发繁殖。
常见的养分来源包括农田化肥、污水排放、养殖废水等。
如果水体中养分过剩,就会为蓝藻的繁殖提供有利条件,进而引发爆发。
除了环境因素,人类活动也是导致蓝藻爆发的重要原因之一。
首先,农业活动是蓝藻爆发的重要诱因之一。
农作物的种植通常需要使用大量的化肥,其中含有丰富的氮、磷等养分。
这些养分往往会随着雨水冲刷到河流、湖泊等水体中,给蓝藻的生长提供了充足的营养物质。
此外,农业废水和农田沉积物中的养分也会加剧水体中蓝藻的大规模繁殖。
人类活动中的城市化也为蓝藻爆发提供了条件。
城市化过程中,城市排水系统将大量污水排放到水体中,其中含有各种有机物和养分。
这些废水中的养分和有机物会刺激蓝藻的生长,导致其爆发性繁殖。
此外,城市周边地区的工业废水、生活废水等也是水体富营养化的重要来源。
人为活动中的水利工程建设也会对水体生态产生影响,从而导致蓝藻爆发。
例如,水库的建设会导致河流水体的湖泊化,水流减缓,水体富营养化程度增加,为蓝藻繁殖提供了更有利的环境。
光照对我国常见藻类的影响机制及其应用
!#国#家#科#技重#大#专#项!#%&’$HP&":&<I&&:" &
收 稿 日 期 %%&’; c’& c%:
一’(( #不同藻 种 对 于 光 照 的 需 求 存 在 显 著 差 异& 有 相关研究指出’’&( %对于每个藻种#都存在一个最适光 强 范围 #即补 偿光 照 强 度 和 饱 和 光 照 强 度 之 间 # 超 过 或低于这一范围#藻类的生长均受到抑制& 除光照强 度之外#光照周期)光照频率)光照波长和光照强度波 动等也是影响藻类的重要光照条件& 单一藻种受到 光照的限制或抑制时#其生长速率)光合活性)放氧速 率)酶活性)胞内色素组成)脂肪和碳水化合物含量) 新陈代谢产物等都会发生变化#自然水体藻类群体则 会因光照条件的差异而发生垂直迁移和种群结构变 化 #掌 握 这 一 规 律 对 于 资 源 藻 类 的 高 效 利 用 和 有 害 藻 类的科学防治具有重要意义&
@A引A言 藻类对生态系统和人类的生产生活具有至关重
要的意义’’( & 伴 随 着 科 技 发 展 和 研 究 深 入# 藻 类 作 为可再生资 源 先 后 被 应 用 于 污 水 处 理’%( ) 生 物 燃 料 开 发’!( ) 油 脂 和 颜 料 生 产’:( ) 营 养 及 医 疗 药 物 生 产 ’$I<( )养殖 饵 料 培 育 ’"( 等 领 域& 与 此 同 时# 由 地 表 水体富营养化引发的有害藻类水华问题也于近几十 年受到了全球范围的广泛关注’;( &
第 !" 卷#第 $ 期 %&’( 年 $ 月
培养蓝藻的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握蓝藻的生物学特性及其培养方法。
2. 熟悉实验室无菌操作技术。
3. 观察蓝藻在不同培养条件下的生长情况,分析其生长规律。
二、实验原理蓝藻是一类原核生物,具有光合作用能力。
在适宜的培养条件下,蓝藻能够迅速繁殖。
本实验通过调整培养条件,观察蓝藻的生长情况,了解其生长规律。
三、实验材料1. 蓝藻藻种:集胞藻PCC68032. 培养基:BG11培养基3. 培养设备:恒温培养箱、光照培养箱、移液器、显微镜等4. 试剂:无菌水、葡萄糖、硝酸钠、磷酸二氢钾等四、实验方法1. 蓝藻藻种活化将蓝藻藻种接种于BG11培养基中,置于光照培养箱中培养,温度设置为25℃,光照强度为1000 lx,光照时间为12小时。
待藻种生长至适宜密度后,进行下一步实验。
2. 培养基配制根据BG11培养基配方,准确称取葡萄糖、硝酸钠、磷酸二氢钾等试剂,加入无菌水溶解,定容至1000 mL。
3. 培养条件设置(1)不同光照强度:设置光照强度分别为500 lx、1000 lx、1500 lx,其他培养条件相同。
(2)不同温度:设置温度分别为20℃、25℃、30℃,其他培养条件相同。
(3)不同营养盐浓度:设置硝酸钠浓度为0.5 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L,其他培养条件相同。
4. 蓝藻生长观察在培养过程中,定期取样,观察蓝藻的生长情况,记录细胞密度、颜色、形态等特征。
5. 数据处理与分析对实验数据进行统计分析,绘制生长曲线,分析蓝藻在不同培养条件下的生长规律。
五、实验结果1. 不同光照强度对蓝藻生长的影响在不同光照强度下,蓝藻的生长情况如下:- 500 lx:蓝藻生长缓慢,细胞密度较低,颜色较淡。
- 1000 lx:蓝藻生长良好,细胞密度较高,颜色较深。
- 1500 lx:蓝藻生长速度较快,但部分细胞出现损伤,细胞密度较高,颜色较深。
2. 不同温度对蓝藻生长的影响在不同温度下,蓝藻的生长情况如下:- 20℃:蓝藻生长缓慢,细胞密度较低,颜色较淡。
沙漠小球藻(Chlorella sp.)产油性能及其调控机制的研究
沙漠小球藻(Chlorella sp.)产油性能及其调控机制的研究沙漠小球藻(Chlorella sp.)产油性能及其调控机制的研究摘要:沙漠小球藻(Chlorella sp.)是一种单细胞绿藻,具有较高的油脂含量,是一种重要的生物质能源来源。
本研究旨在探讨沙漠小球藻产油的性能及其调控机制。
通过调整培养条件,包括光照强度、温度、碳源浓度和氮源浓度等,研究了这些因素对沙漠小球藻的生长、油脂含量以及油脂合成途径的影响。
结果显示,在充足的光照和适宜的温度条件下,沙漠小球藻能够较快地进行生长,并且产油性能较好。
此外,适度降低碳源和氮源的浓度也能促进沙漠小球藻产油。
关键词:沙漠小球藻,油脂含量,光照强度,温度,碳源浓度,氮源浓度引言:随着全球能源需求的不断增长和化石能源日益枯竭,寻找可再生能源已成为全球共同的研究方向。
沙漠小球藻由于其高油脂含量、易于生长和快速繁殖等特点,被广泛研究作为生物质能源的理想来源之一。
然而,为了更好地利用沙漠小球藻的生产力,需要深入了解其产油性能及调控机制。
方法:本实验选取沙漠小球藻作为研究对象,通过控制培养条件的不同因素来研究其产油性能和调控机制。
首先,我们调整了光照强度,将沙漠小球藻分为低光照组、中光照组和高光照组,观察其生长和产油情况。
然后,我们分别设置了不同的温度条件,在适宜的温度范围内培养沙漠小球藻,并比较其油脂含量的差异。
此外,我们还研究了沙漠小球藻在不同碳源浓度和氮源浓度条件下的生长和产油情况。
结果与讨论:实验结果显示,光照强度对沙漠小球藻的生长和产油有重要影响。
在适当的光照条件下,沙漠小球藻能够充分利用光合作用来进行生长和产油。
较高的光照强度能够提高沙漠小球藻的光合效率,从而增加油脂的合成。
然而,过高的光照强度可能会导致光反应过剩和氧化损害,降低沙漠小球藻的产油性能。
在温度方面,适宜的温度条件对沙漠小球藻的生长和产油同样重要。
较高的温度可以促进沙漠小球藻的生命活动,提高油脂的合成速率。
蓝藻生理学的研究进展
蓝藻生理学的研究进展蓝藻是一类单细胞或者形态较为简单的多细胞有机体。
作为一种底层生物,蓝藻对于整个生态系统的维持至关重要。
近年来,蓝藻生理学的研究受到越来越多的关注,其重要性被不断地突显。
蓝藻的生态环境蓝藻在自然环境中分布非常广泛。
从浅海到深海,从淡水到盐湖,蓝藻都能够生存和繁衍。
此外,蓝藻还能够在陆地上生长,繁殖和繁衍。
这是因为蓝藻能够适应各种环境,包括温度、PH值、盐度和光照等各种因素。
蓝藻的光合作用蓝藻是一种重要的无机碳生产者。
通过光合作用,蓝藻能够将二氧化碳转化成有机物质,并释放出氧气。
在进行光合作用的过程中,蓝藻需要依赖于光照,以及氮、磷等营养元素。
研究表明,光的强度、波长和光周期,对于蓝藻生长的影响非常大。
同时,较高的CO2浓度也能够提高蓝藻的光合作用速率。
蓝藻的区分性状蓝藻是一类生物的总称,不仅在形态上存在着巨大的差异,而且在生长环境以及生活习性上也存在着很大的差异。
研究表明,蓝藻的区分性状包括了种类、形态、结构、颜色、大小和特殊化学成分等多个方面。
通过这些特征,可以对蓝藻的种类、生长环境、以及作用进行判断。
蓝藻地球之肺蓝藻的生理学研究,不仅可以为环保事业提供重要依据,而且还可以对于地球上的生态平衡进行调查和探索。
在目前人类环保意识日益增强的情况下,蓝藻的研究又被赋予了新的意义,因为蓝藻是地球之肺的重要维护者。
结语蓝藻生理学研究的重要性被越来越多的人认识到。
随着研究的深入,蓝藻的应用前景也将得到进一步的拓展。
未来,我们有理由相信,蓝藻的研究成果将有助于改善自然环境,调查地球生态平衡并保护人类健康。
温度和光照强度对蓝藻结皮生理特性的影响.
第6期l79—2Z3.吕莹等:温度和光照强度对蓝藻结皮生理特性的影响Z2.11[6]胡鸿钧.螺旋藻生物学及生物技术原理[M].北京:科学出版社,2003:77.hooK,Snoe ̄sP,Peders6nM.0lxidativestresstol—[161CeranceinthefilamentousgreenalgaeCladophora[7]姜宏波,田相利,董双林,等.温度和光照强度对鼠尾藻生长和生化组成的影响[J].应用生态学报,2009,20(1):185—189.glomerataandEnteromorphaahlneriana[J].JournalofExperimentalMarineBiologyandEcology,2004,298(1):11i-123.[8]Xiez,WangY,LiuY,eta1.Ultraviolet—Bexposurein—ducesphoto—oxidativedamageandsubsequentrepairstrategiesinadesertcyanobacteriumMicrocoleusvagi—张文会,范颖伦,等.不同剂量Uv_B辐射对[17l,刘丽丽,冬小麦幼苗形态及生理指标的影响[J].生态学杂志,2010,29(2):314-318.natusGoe.[rJ].EuropeanJournalofSoilBiology,2009,45(4):377—382.[18l,宋玉芝,孔繁瑶,王敏,等.光照强度及附植藻类对狐尾藻生理指标的影响[J].农业环境科学学报,2015(2):233—239.[9]LanS,wuL,ZhangD,eta1.Desiccationprovidespho—tosyntheticprotectionforcrustcyanohacteriaMicroco—[193饶本强,黄斌,陈坤,等.外源糖对爪哇伪枝藻低温胁迫耐受性的影响[J].信阳师范学院学报:自然科学版,2010,23(3):384—388.lRioD,StewartAJ,PellegriniN.Areviewofre—[2O]Decentstudiesonmalondialdehydeastoxicmoleculeandleusvaginatusfromhightemperature[J].PhysiologiaPlantarum,2014,152(2):345—354.ElO]WintermansJ,DeMotsA.Spectrophotometricchar—acteristicsofchlorophyllsaandbandtheirpheno—phytinsinethanolEJ].BiochimicaetBiophysicaActa(BBA)一BiophysicsincludingPhotosynthesis,1965,109(2):448—453.biologicalmarkerofoxidativestress[J].Nutrition,MetabolismandCardiovascularDiseases.2005。
温度、光照对长江口几种优势藻类生长的影响研究
温度、光照对长江口几种优势藻类生长的影响研究近年来,随着黄浦江上游水源地现有取水量趋于饱和且污染负荷大,富营养化程度严重,夏季蓝藻频发,不适宜再继续开发。
上海市取水水源的重心向长江口水源地转移,形成了“两江并举、多源互补、城乡一体”的供应格局。
目前,长江口水源地面临着上游来水带来的污染物和附近陆源排放污染物输入量不断增加的问题,导致长江口水源地水体中营养物质特别是氮磷浓度的增加,使暴发水华的可能性大增,这对于长江口地区水库的正常供水带来了潜在的风险。
本研究通过对长江口水源地浮游植物进行调查与室内实验相结合的方法,以长江口水源地分离纯化的优势藻作为研究对象,研究不同温度、光照对藻类生长的影响以及不同藻种间的竞争特性,为水源地水华的预防与控制提供理论依据。
结果如下:1.本研究在长江口鉴定到的优势种主要包括硅藻门6属、绿藻门4属、蓝藻门2属。
从长江口水体中共分离纯化出12种藻。
选取其中的4个优势藻种:土生伪鱼腥藻、梅尼小环藻、钝脆杆藻、镰形纤维藻,以及从水生所购买了铜绿微囊藻进行扩大培养。
采用单因素实验法,研究它们在不同温度、光照下的生长和竞争状况。
2.土生伪鱼腥藻在长江口水源地为全年优势种。
实验表明,土生伪鱼腥藻适宜生长在20~25℃的环境中,但在低温下仍然可以低速率的生长,同时,高温对其生长有一定的抑制。
土生伪鱼腥藻适宜生长在60~120μmol/(m2·s)之间的中等强度光照下,强光照对土生伪鱼腥藻的生长具有一定的抑制作用。
与镰形纤维藻共培养时,占据绝对优势地位。
与铜绿微囊藻共培养时,在低温、低光照条件下占据优势地位,同时铜绿微囊藻对其的生长具有促进作用。
3.由于长江口水体泥沙量大,光照低,未发现铜绿微囊藻作为优势种存在。
实验表明,铜绿微囊藻在温度30℃时生长的最好。
在10℃时,铜绿微囊藻明显受到温度的限制,几乎不生长,但也未完全消亡。
铜绿微囊藻适宜在高等光照下生长。
光照90μmol/(m2·s)是铜绿微囊藻生长的一个阈值,大于90μmol/(m2·s)时光照对铜绿微囊藻的生长影响较小。
环境因素对微生物的影响
环境因素对微生物的影响微生物在自然界中具有非常重要的生态角色,它们分布在各个环境中,包括土壤、水体、空气、植物表面及动物体内等。
环境是微生物的生长和繁殖的关键因素之一,不同的环境会对微生物的生长和代谢产生不同的影响。
因此,本文将从温度、湿度、光照、气体、营养物质和污染物等方面探讨环境因素对微生物的影响。
一、温度对微生物的影响微生物的生长和代谢都需要适宜的温度条件。
一般来说,微生物可以分为低温微生物、中温微生物和高温微生物三类。
低温微生物能在0-20℃的环境中生长和繁殖,如一些海洋浮游微生物、钓鱼岛蓝藻等。
中温微生物能在20-45℃的环境中生长和繁殖,如大肠杆菌等常见菌种。
高温微生物则能在45-100℃以上的环境中生长和繁殖,如古菌、双歧菌等。
温度对微生物的影响主要表现在以下几个方面:1.生长速度:不同温度下,同一种微生物的生长速度存在差异。
低温下微生物生长速度较慢,高温下生长速度较快。
2.营养代谢:高低温度均会影响微生物的代谢方式,影响其对营养物质的需求和利用率。
3.结构和形态:微生物在不同的温度下,可能会产生不同的膜结构和形态,如高温下的双歧菌可能形成纤维状的生长方式。
4.生长期:不同种类的微生物其生长期在不同的温度下会有所不同,例如一些海洋浮游微生物在低温环境下其生长速度会快速下降且寿命会缩短。
二、湿度对微生物的影响湿度是指空气中水分含量的大小,对微生物生长和繁殖具有一定的影响。
通常来说,微生物对湿度变化的适应能力较强,其生存的温度、营养和其他环境因素也会影响其在湿度条件下的表现。
湿度对微生物的影响主要表现在以下几个方面:1.水分含量与生长速度:微生物生长和繁殖的速度取决于其环境中的水分含量,长期处于干旱状态下的微生物容易死亡或处于休眠状态。
2.抗逆能力:适宜的湿度环境可以提高微生物的抗逆能力,使其更加耐受低温、干旱等环境压力。
3.水分含量与营养物质利用率:水分含量较高的环境中,微生物对营养物质的利用率较高,可以更快速地进行代谢和生长。
荒漠藻扩繁培养技术规程
荒漠藻扩繁培养技术规程荒漠藻是一种适应极端环境的微型藻类,具有重要的生态和经济价值。
为了实现荒漠藻的扩繁培养,制定了一套技术规程,以确保培养过程的高效性和稳定性。
一、培养基配制荒漠藻的培养基是培养过程中至关重要的因素之一。
配制培养基时,需要准备好所需的无菌培养基成分,如无菌水、无菌盐溶液、无菌有机物等。
根据荒漠藻的生长需求,合理调配各种成分的浓度,以满足其生长和繁殖的要求。
二、培养容器选择选择合适的培养容器对于荒漠藻的扩繁培养至关重要。
常用的培养容器有培养皿、培养瓶等。
在选择培养容器时,需要考虑到荒漠藻的生长特性和培养基的体积,以确保荒漠藻能够充分利用培养基中的养分,并提供足够的生长空间。
三、培养条件控制荒漠藻的生长需要适宜的环境条件。
在培养过程中,需要控制好温度、光照、pH值等因素。
荒漠藻一般适应较高的温度和较强的光照条件,因此在培养过程中,需要提供适宜的温度和光照强度,以促进其正常的生长和繁殖。
四、培养过程管理在荒漠藻的扩繁培养过程中,需要进行良好的管理和监控。
定期观察培养容器中的荒漠藻生长情况,及时调整培养条件,确保荒漠藻的生长和繁殖处于良好状态。
同时,需要注意培养容器的无菌处理,以防止外界微生物的污染。
五、收获和保存当荒漠藻达到一定生长程度时,可以进行收获和保存。
收获时,需要注意采用无菌操作,避免污染。
收获后,可以选择将荒漠藻进行冷冻保存或进行干燥处理,以便后续的利用和研究。
六、应用前景荒漠藻的扩繁培养技术为其在生态修复、食品工业、能源开发等领域的应用提供了基础。
荒漠藻具有较高的油脂含量,可以用于生物柴油的生产;同时,荒漠藻还可以作为食品添加剂,丰富食品的营养价值。
此外,荒漠藻还可以用于水质净化和土壤改良等环境修复工作。
荒漠藻的扩繁培养技术规程是实现荒漠藻大规模培养的重要保障。
通过合理配制培养基、选择合适的培养容器、控制良好的培养条件以及科学管理和收获,可以实现荒漠藻的高效扩繁培养,为其广泛应用提供了可靠的技术支持。
蓝藻植物的生长条件
蓝藻植物的生长条件蓝藻植物,又称蓝藻菌,是一类原核生物,广泛存在于淡水和海洋中。
它们是最古老的植物之一,已经存在了数十亿年。
蓝藻植物在地球上的生态系统中扮演着重要的角色,不仅为其他生物提供养分,还能影响全球气候变化等重要地球系统。
蓝藻植物的生长与一些特定的环境因素密切相关。
首先,光照是蓝藻植物生长的重要因素。
蓝藻植物是光合作用的生物,需要光照来进行能量合成。
它们通常生长在能够提供充足光照的区域,如明水中或水面上方。
这是因为光照强度足够,可以满足蓝藻植物进行光合作用所需的能量。
其次,水温是影响蓝藻植物生长的另一个重要因素。
蓝藻植物喜欢较高的水温,一般在15°C至30°C之间。
当水温过低时,蓝藻植物的生长速度会减缓甚至停止。
另一方面,当水温过高时,蓝藻植物可能会受到热量的影响而受损。
因此,适宜的水温是蓝藻植物顺利生长的基本要求之一。
此外,水质也对蓝藻植物的生长产生重要影响。
蓝藻植物对水体中的养分特别敏感,主要需要氮、磷、钾等元素来完成生长。
如果水体中养分过剩,会导致蓝藻植物生长过度,并可能产生富营养化现象。
相反,如果水体养分不足,蓝藻植物生长速度会受到限制。
此外,水体中的酸碱度和氧含量等指标也会对蓝藻植物的生长产生一定的影响。
蓝藻植物对水体中的浊度也有一定要求。
浊度主要受到悬浮颗粒物的影响,如果水体中悬浮颗粒物过多,会影响光照强度,阻碍蓝藻植物进行光合作用。
因此,蓝藻植物通常生长在相对较清澈的水域中。
最后,蓝藻植物对生境的竞争也是影响其生长的重要因素。
蓝藻植物与其他浮游植物、浮游动物等生物之间存在着竞争关系。
如果生境中其他生物种类过多,会影响蓝藻植物的生长空间和养分的获取,从而限制其生长。
总之,蓝藻植物的生长条件涉及多个方面,包括光照、水温、水质、浊度和生境竞争等因素。
只有在这些条件适宜的情况下,蓝藻植物才能够顺利地进行光合作用和生长繁殖。
这些条件的改变都有可能对蓝藻植物的生长产生重要影响。
蓝藻的成因及防治方法,史上最强!
蓝藻的成因及防治方法,史上最强!一、蓝藻的成因1.温度。
蓝藻一般需要高温条件下才会大规模暴发,当水温25—35℃时,蓝藻的生长速度才会比其他藻类快,故温度是蓝藻暴发的主要因素之一。
2.养殖水体中富营养化,蓝藻比较容易生长,所以不经常换水的池塘往往更容易暴发蓝藻。
3.有机磷是蓝藻生长的必须因素,蓝藻的治理过程大多需要除去有机磷。
二、蓝藻的危害1.杀死浮游生物。
蓝藻会聚集在水体表层吸收大部分阳光,大量繁殖并抑制其它藻类生长。
同时,在繁殖过程中,蓝藻会不断地向水体分泌有毒代谢物质,影响浮游生物的种群演替、繁殖周期,还会引起一些浮游动物的大量死亡。
2.消耗水体氧气。
蓝藻颗粒很难被鱼、虾类消化。
蓝藻通过种间竞争大量繁殖,逐渐成为绝对优势种群,但随后而来的种内斗争又会使其自身大面积死亡,导致水体生产力锐减,溶氧供应严重不足。
同时,蓝藻死亡分解也会消耗大量的溶氧,释放大量羟胺、硫化氢等有毒物质。
在严重缺氧和有毒物质存在的条件下,鱼虾生存困难,大量死亡。
三、蓝藻的防治方法1.物理方法(1)彻底清塘消毒由于蓝藻比其它藻类更具竞争力,因此控制措施以预防为主、防重于治。
彻底清塘消毒可有效杀灭蓝藻,降低藻种数量,避免大规模爆发。
(2)定期更换新鲜水对于含有较多蓝藻的池塘,经常、大量地换新鲜水,可稀释蓝藻的浓度,同时也可稀释蓝藻分泌的藻蓝素等有毒物质的浓度,促进其它藻类的生长,保持整个生态系统的动态平衡。
(3)人工捞除对于面积不大的养殖池塘,人工捞除是个有效的处理措施。
具体措施是:用一根竹竿或者塑料管将蓝藻围到一个小角落,然后用密网将蓝藻捞除,降低蓝藻老化后对水体带来的危害。
2.化学方法(1)铜制剂蓝藻比其它藻类对铜离子更敏感,因此铜制剂常用作抑藻、杀藻剂。
但高浓度的铜离子会引发浮游植物大量死亡,使水体严重缺氧。
过多过量铜制剂的使用还会引起对虾蓄积性中毒,造成其肝、肾组织损害,影响生长;同时,过多过量铜制剂的使用还会腐蚀虾的鳃丝,形成黑鳃等疾病。
自然环境变化对蓝藻生态系统的影响
自然环境变化对蓝藻生态系统的影响
蓝藻生态系统是指在自然水体中存在的蓝藻及其相应的生态系统。
蓝藻是一种
微生物,它们通常存在于湖、河、池塘等自然水体中,并且对于水体的生态环境发挥着非常重要的作用。
自然环境变化对蓝藻生态系统的影响也是非常大的,下面我们就来详细探讨一下。
气象因素对蓝藻的影响
气象因素是影响蓝藻生态系统的主要因素之一,其中水温和阳光是影响因素中
最为明显的。
水温的提高会促进蓝藻的生长和繁殖,达到一定程度时,会导致水体富营养化,形成蓝藻的大面积繁殖。
然而,当水温过高时,则会对蓝藻的生长和繁殖产生负面影响,导致蓝藻的死亡。
阳光照射对蓝藻也有较大影响,适中的光照可以促进蓝藻的生长,但是过强的光线会对蓝藻的产生负面影响。
水质因素对蓝藻的影响
水质因素也是影响蓝藻生态系统的重要因素之一。
在水体中,蓝藻需要大量的
营养物质进行生长和繁殖。
如果水中富含过多的营养物质,则会造成水体富营养化,过多的蓝藻大面积繁殖,从而对生态环境造成一定的破坏。
此外,若水中存在大量的污染物质,则会对蓝藻产生毒性,导致大量蓝藻死亡。
降水因素对蓝藻的影响
降水因素也是影响蓝藻生态系统的重要因素之一。
适量的降雨可以稀释水中的
养分浓度,降低水体中蓝藻繁殖的速率;但是过多的降雨又会导致水体中营养物质的含量增加,导致蓝藻产生过多,甚至形成大面积蓝藻漂浮现象。
总结起来,自然环境的变化对蓝藻生态系统的影响是多方面的。
在自然环境高
速变化的今天,我们应该意识到蓝藻生态系统的保护的重要性,同时,结合现实情况,加强对水环境的治理,减少污染物质的排放,从源头上保护自然水体环境。
光照对我国常见藻类的影响机制及其应用
光照对我国常见藻类的影响机制及其应用光照是一个重要的环境因素,对我国常见藻类产生着重要的影响。
藻类是一类光合作用生物,依赖光能进行能量合成和生长发育。
光照条件的改变会直接影响藻类的生理代谢和环境适应能力,进而影响藻类的生态功能和应用效果。
首先,光照对藻类的影响机制主要表现在以下几个方面:2.光合色素合成:光照也会影响藻类的光合色素的合成。
光合色素是藻类进行光合作用必不可少的组成部分,能够吸收不同波长的光线,提供能量给光合作用反应中的电子传递链。
光照条件改变会调控光合色素的合成,影响藻类的光合效率和生长状况。
3.光敏性反应:藻类中的一些物质对光敏感,会发生光解反应和氧化反应。
光照能够引发藻类中的光解反应,如光呼吸作用和光解氧化反应,从而影响藻类的能量代谢和生理状态。
其次,光照对藻类的应用有着重要的意义:1.藻类光合作用的利用:藻类光合作用能够将大气中的二氧化碳转化为有机物质,同时释放出氧气。
藻类因其强大的光合效率和快速的生长速度,被广泛应用于生物质能源、二氧化碳的减排和废水处理等领域。
通过调节光照条件和优化培养方式,可以提高藻类的光合效率和生物质量产率。
2.光合产氢和产电:光照是藻类进行光合产氢和光合产电的重要条件。
藻类能够通过光照驱动产氢酶的活性,利用光合作用产生的还原力将水分子分解为氢气。
同时,藻类中的光合产电系统可以通过光照的激发,将光能转化为电能。
这些技术可以应用于氢能源和光电转换等领域。
3.藻类生物光学材料:藻类中一些特殊的色素和光学结构使其具有光学特性,如生物荧光和光学反射。
这些特性可以用于染料、生物标志物和生物传感器等领域,广泛应用于生物医药和生物传感。
总之,光照作为一个重要的环境因素,对我国常见藻类的生理代谢和应用起着关键的作用。
深入研究光照对藻类的影响机制,将有利于优化藻类的光合效率和应用效果,推动藻类在能源、环境和材料等领域的应用和发展。
光对微藻的影响
光对微藻柴油的影响一、简介生物柴油是以生物体油脂与醇类物质(通常为甲醇、乙醇)为原料,通过酯化反应而得到的长链脂肪酸甲酯。
藻类的含油量很高,一般占干重的20%~50%,某些微藻的含油量最高可以达到生物质干重的80% 以上。
[1]所以,应用微藻生产柴油有很大的发展空间。
微藻是一种独特的光合生物,可将太阳能直接转化为化学能并且能够累积高含量的天然油脂,藻类分布广泛,适应环境能力强,在光照和潮湿的环境中几乎都有藻类的存在,有些甚至可以在盐碱环境下生长,与油料植物相比,藻类无需占用耕地资源,不会与农业产生竞争关系,不会造成粮食危机,这一点是我们为什么极力发展微藻柴油的原因,且它克服了植物生长周期长,受季节气候变化影响等不定因素,更使人们对微藻生产柴油充满了希望。
国内外研究微藻生产柴油的人很多,方向也不同,大致根据目前微藻柴油面临的问题分为以下四个方面:一是微藻收获的固液分离过程的方法改进,以便适应于工业生产;二是针对地域环境的不同,考虑地区因素来生产,例如光照强度,温度,反应器中水分蒸发等等都应考虑到整个模型中,这些都是影响微藻生长的重要因素。
部分微藻反应器建造在沙漠地带就是考虑了光照影响;三是应用基因工程改造的微藻,虽然具有较高的油脂含量,但是对自然生态系统存在潜在的威胁,不适合开放式培养,因此在提高含油量的同时也要考虑如何避免这种危害;四是现在十分热门的利用污水处理厂、发电厂等工厂污水作为微藻基质进行培养,利用微藻对污水的部分净化功能和产柴油功能相结合。
所以对于微藻的研究方向很多,藻类属于光能自养型,在这里主要讨论光源对微藻生长以及成产柴油的影响。
二、光对与微藻的影响光照是影响微藻生长的最重要的环境因子之一。
光照对微藻的生长、繁殖、藻体颜色、细胞形态及胞外多糖积聚都有重要影响。
自然界中光照的变化具有一定的规律性和稳定性,在微藻的长期进化过程中,光照对它们的影响使它们对光照的反应具有特异性,不同的微藻都有最适于其生长的最佳光照环境。
温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响
温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响张曼;曾波;张怡;韩博平【摘要】由于直接测定藻类的光合速率耗时且不方便,研究者们常通过测定藻类光合电子传递速率的方式来间接反映其光合速率,理论上,以氧气产生来度量的总光合速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间应该存在很好的线性关系.然而,由于温度的变化会影响藻类的光呼吸等耗氧的生理过程从而影响光合作用中的氧气释放,因此温度可能会对PGross与ETR之间的线性关系产生影响.研究了温度变化对蛋白核小球藻(Cholorella pyrenoidosa)、菱形藻(Nitzschia sp.)和水生集胞藻(Synechocystis aquetilis Sauv.)的总光合放氧速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明PGross/ETR随温度的升高而降低,低温条件下PGross/ETR豫比值较高,说明在相同的电子传递速率的情况下水的光裂解产生的氧有更多的可以释放出来;在高温条件下PGross/ETR比值相对较低,说明高温条件下可能有相对更多的水光裂解产生的氧被用于耗氧的生理过程而没有释放出来.研究表明当温度发生变化时,光合放氧与电子传递之间并不呈线性关系,这说明将ETR作为实际光合生产的评价指标时要谨慎,不能不加分析地直接应用.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)024【总页数】5页(P7087-7091)【关键词】藻类;电子传递速率;温度;光合放氧【作者】张曼;曾波;张怡;韩博平【作者单位】暨南大学水生生物研究所,广州,510632;三峡库区生态环境教育部重点实验室,三峡库区植物生态与资源重庆市重点实验室,西南大学生命科学学院,重庆,400715;三峡库区生态环境教育部重点实验室,三峡库区植物生态与资源重庆市重点实验室,西南大学生命科学学院,重庆,400715;暨南大学水生生物研究所,广州,510632;暨南大学水生生物研究所,广州,510632【正文语种】中文在藻类的光合作用研究中,可以通过测定光合放氧速率或者碳固定速率来直接测量藻类光合能力的大小,但由于设备条件限制、测定耗时等因素的影响,直接测量的方式有时是不方便常难以实现的。
不同氮磷营养及光温条件对蓝藻水华生消的影响
不同氮磷营养及光温条件对蓝藻水华生消的影响蓝藻水华是一种由蓝藻(又称蓝菌、蓝藻菌等)大量繁殖形成的大规模浮游生物群落。
蓝藻是一种原核微生物,广泛分布于淡水、盐水和土壤中。
蓝藻在光合作用过程中会释放大量的氧气,但当水体中的氮磷营养太过丰富时,将引发蓝藻的生长过快,形成以蓝藻为主要成分的水华。
蓝藻水华带来了许多环境问题,如水质恶化、鱼类和其他浮游生物的死亡,甚至会对人类和动物的健康产生影响。
因此,研究不同氮磷营养及光温条件对蓝藻水华生消的影响非常重要。
首先,氮磷营养是影响蓝藻水华生长的主要因素之一。
氮磷是蓝藻生长所需的重要营养元素,但当水体中的氮磷浓度超过蓝藻的生长需求时,会导致蓝藻的过度生长。
过量的氮磷会导致水体富营养化,刺激蓝藻生长,从而形成水华。
一些研究表明,低氮高磷的条件有利于蓝藻水华的生长。
因此,在水体管理中,需要控制氮磷的输入,避免过度施肥和污染物排放,以减少蓝藻水华的发生。
光照条件也对蓝藻水华的形成起着重要作用。
光合作用是蓝藻生长和繁殖的关键过程,光照是光合作用的限制因子之一。
光照过弱会降低蓝藻的光合作用效率,从而抑制其生长。
然而,当光照过强时,会增加蓝藻的代谢负担,导致蓝藻产生过多的光合产物,进而引发蓝藻水华。
因此,合理控制光照强度和光照时间,是控制蓝藻水华生长的重要手段之一。
此外,温度也会对蓝藻水华的形成产生影响。
蓝藻对温度的适应能力较强,它们可以在较宽的温度范围内生存和繁殖。
然而,温度过高或过低都会影响蓝藻生长。
高温会导致蓝藻的代谢加快,加速其生物化学反应的速率,从而促进蓝藻的生长。
相反,低温会降低蓝藻的代谢活动,影响其生长。
因此,在管理蓝藻水华时,需要注意温度的控制,避免过高或过低的温度条件。
总之,氮磷营养和光温条件是影响蓝藻水华生长的重要因素。
控制水体中的氮磷浓度,避免过度富营养化,加强水体管理和污染物控制是减少蓝藻水华发生的有效途径。
此外,合理控制光照强度和时间,保持良好的水体生态系统平衡,也是减少蓝藻水华的重要手段之一。
怎样理解光质对藻类分布的影响.pdf
怎样理解光质对藻类分布的影响深圳育才中学(518066)夏献平人教社编高中《生物》(必修)教材P.233指出:“有人对某个海湾进行调查时发现,在浅水处生长了很多绿藻,稍深处则有很多褐藻,再深一些的水中则生长了很多红藻。
”那么,怎样理解这一现象呢?要正确回答此问题,先必须明确以下2点:①不同光质的光对水的穿透能力不同。
我们知道,在可见光的连续光谱中,其波长由大到小依次为:红→橙→黄→绿→蓝→靛→紫。
其频率则是由小到大,穿透能力亦由小到大。
也就是说,在红光、黄光和绿光三者中,绿光的穿透力最大,黄光次之,红光最弱。
通常,波长较长的红、橙、黄光很容易被海水吸收,在几米深处就可被吸收掉。
只有波长较短的绿、蓝光等才能透入海水较深处。
②决定藻类所呈颜色的因素。
藻类的颜色是其在自然光照射下所呈现的颜色。
它主要决定于对光的选择性吸收和反射上。
通常,绿藻含叶绿素较多,亦含叶黄素和胡萝卜素,对绿光只能进行少量吸收,并以漫反射形式反射出去,故呈绿色。
大多数红藻虽含叶绿素、藻蓝素等,但一般以藻红素的含量占优势,对红光只能少量吸收,使藻体通常呈红色。
褐藻除含叶绿素外,含有类胡萝卜素,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
由此看来,对红光吸收较少,对绿、蓝、黄光吸收较多的部分红藻,生活于红光难以到达,而绿、蓝、黄光能到达的较深的海水中(有的种在深达100米处),是一种适应;绿藻对绿光吸收较少、对红光和蓝紫光吸收较多,而生活于包括红光在内各种光均能到达的浅水中,也是一种适应。
同时,各类藻类植物的分层分布,有利于充分利用阳光和空间,亦显示出其适应性。
参考文献:1.华东师大等.植物学(下).第1版.北京:高等教育出版社.1982.16-36.2.潘瑞帜、董愚得.植物生理学(上).第2版.北京:高等教育出版社.1982.77-80.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Effects of light and temperature on open cultivation of desert cyanobacterium MicrocoleusvaginatusShubin Lan a ,Li Wu b ,Delu Zhang c ,Chunxiang Hu a ,⇑aKey Laboratory of Algal Biology,Institute of Hydrobiology,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430072,ChinabSchool of Resources cHigh temperature was beneficial to cyanobacterial growth rather than green algae.All microalgal growth was demand for at least average daily light intensity >5l E m À2s À1.a r t i c l e i n f o Article history:Received 30December 2014Received in revised form 30January 2015Accepted 1February 2015Available online 7February 2015Keywords:DesertMicroalgaeOpen cultivation PhotosynthesisExopolysaccharidesa b s t r a c tMicroalgae cultivation has recently been recognized as an important issue to deal with the increasingly prominent resource and environmental problems.In this study,desert cyanobacterium Microcoleus vag-inatus was open cultivated in 4different cultivation conditions in Qubqi Desert,and it was found Chlorella sp.,Scenedesmus sp.and Navicula sp.were the main contaminating microalgal species during the cultiva-tion.High light intensity alone was responsible for the green algae contamination,but the accompanied high temperature was beneficial to cyanobacterial growth,and the maximum biomass productivity acquired was 41.3mg L À1d À1.Low temperature was more suitable for contaminating diatoms’growth,although all the microalgae (including the target and contaminating)are still demand for a degree of light intensity,at least average daily light intensity >5l E m À2s À1.As a whole,cultivation time,conditions and their interaction had a significant impact on microalgal photosynthetic activity (Fv/Fm),biomass and exopolysaccharides content (P <0.001).Ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved.1.IntroductionWith the increasingly prominent resource and environmental issues,microalgae cultivation has recently received a great deal of attention.It is proposed that microalgae are the light-dependent carbon-fixing organisms that convert CO 2to potential biofuels,feeds,foodsand high-value bioactive substances (Chisti,2007;Brennan and Owende,2010).Therefore,microalgae cultivation would not only provide much more resource supplies for human beings (Mascarelli,2009;Xia et al.,2013),but also make significant contribution to greenhouse gas CO 2consumption (Wang et al.,2008;Brennan and Owende,2010),as well as the utilization and purification of waste water,because microalgae can use high nutri-tional wastewater (containing nitrogen,phosphorus,etc.)as the medium for growth (Cantrell et al.,2008).In addition,these/10.1016/j.biortech.2015.02.0020960-8524/Ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved.⇑Corresponding author.Tel./fax:+862768780866.E-mail address:cxhu@ (C.Hu).photosynthetic microorganisms are also useful in environmental improvement in desert regions,because microalgae can bind and cement sandy particles together via their growth and secretion of exopolysaccharides,so that the loose sandy particles arefixed and biological soil crusts form(Hu et al.,2012;Lan et al.,2014). Those crusts play an important pioneer role in environmental gov-ernance and ecological restoration of desert regions,promoting the development of soil microsystem and the following succession of higher vegetation communities(Bowker,2007;Lan et al.,2014).For microalgae cultivation,site selection is not only directly related to cultivation costs,but also fulfills the requirement of rational use of land resource.Desert environment is generally char-acterized by a series of harsh conditions,such as poor soils, extreme drought,high salinity,pH and radiation,large tempera-ture variation and wind speed(Xie et al.,2007;Powell et al., 2015).In such environment,many types of vegetations are restricted,which on the one hand brings great difficulties to the local economic development,on the other hand poses a greater challenge for desertification control.However,in such environ-ment conditions,many microalgal species can survive well due to the special physiological and ecological characteristics,such as rapid growth mechanism after obtaining water(Lan et al.,2010; Wu et al.,2013),migration in the environment to better acquire resources and avoid excessive radiation(Garcia-Pichel and Pringault,2001),adaptation to the salinity,drought,high pH and temperature(Xie et al.,2007;Lan et al.,2010;Hu et al.,2012). Therefore,choosing desert regions as the sites of microalgae culti-vation,not only can effectively use desert land resource,but also improve the environmental conditions and promote the local eco-nomic development.Meanwhile,isolating and screening microal-gae resources in desert regions would provide more high-quality microalgae for the large-scale cultivation.Because in the current large-scale cultivation of microalgae,most of the algal strains screened in the lab are not able to adapt well tofield changeable environmental conditions,leading to some characteristic change (such as the decrease of lipid content in lipid-producing microal-gae;Zhou et al.,2013),or being contaminated and even death (Del Campo et al.,2007).To obtain microalgal biomass,open bioreactors were widely used in large-scale cultivation of microalgae because of low cost, simple structure and operating process(Blanco et al.,2007;Da Rosa et al.,2011).However,the cultivation conditions are difficult to control in the open bioreactors,thus microalgae cultivated in those reactors are often subjected to the risk of contamination (Gouveia,2011).During the course of cultivation,the target micro-algae may be contaminated by protozoa,as well as other microal-gal species.Especially when the target microalgae are contaminated by other microalgal species,the contaminating mic-roalgae not only compete with target microalgae in nutrients,light and other resources,but also may secrete some chemical sub-stances to poison the target microalgae,ultimately restraining the growth of target microalgae(Wang et al.,2013;Mooij et al., 2015).Therefore,in microalgae cultivation,understanding the growth characteristics of different kinds of microalgae will help us better control the cultivation conditions,ultimately facilitating the growth of target microalgae,and controlling the growth of con-taminating microalgae.Desert cyanobacterium Microcoleus vaginatus used in this exper-iment was isolated from biological soil crusts in Dalate Banner region of Qubqi Desert(Inner Mongolia).This strain of microalga was thefirst dominant algal species in biological soil crusts,and was selected to construct artificial cyanobacterial crusts,promoting the development of biological soil crusts and restoration of local ecosystem(Lan et al.,2013,2014).Therefore in this work,desert cyanobacterium M.vaginatus was open cultivated under different light and temperature conditions in the Dalate Banner region of Qubqi Desert,in order to study the effects of light and temperature on secretion of exopolysaccharides,photosynthetic activity and growth of microalgae;and examine the contamination to target microalgae under different cultivation conditions.The results on the one hand will help us understand the cultivation conditions and metabolic characteristics of desert cyanobacteria,on the other hand will also provide an important theoretical basis for microalgal contamination control and design of cultivation processes.2.Methods2.1.Studying region and organismsThe experiment was conducted in Dalate Banner region of Inner Mongolia at the eastern edge of Qubqi Desert(40°210N,109°510E). The region is about15km away from the middle reaches of Yellow River,characterized by a mass of sand dunes with average height of 5m,with an elevation of1040m.The climate belongs to typical continental monsoon pattern,with windy days(>5m sÀ1)more than180d yÀ1.Mean annual sunshine time is2525h,and mean annual temperature is 5.8°C.Mean annual precipitation is 284mm,falling predominantly between July and August.The annual potential evapotranspiration is2288mm,with the maxi-mum evapotranspiration in May.Mean annual relative humidity is50.9%,with afluctuation between35%and65%(Fig.1).Before this experiment,to obtain sufficient microalgal biomass, M.vaginatus was cultivated in sterilized BG-11medium with1L stopperedflasks in a incubator(25±2°C),illuminated with cool whitefluorescent light at40l E mÀ2sÀ1with aeration(Xia et al., 2013;Ge et al.,2014).2.2.Experimental setupAfter obtaining adequate microalgal biomass in the incubator, M.vaginatus was inoculated into twelve18L open vertical cylindri-cal bioreactors,with BG-11medium and aeration as above.The bioreactors were open,so a certain amount of water was added to the bioreactors everyday to offset the evaporation.The bioreac-tors were placed in four different canopied shade conditions in a transparent greenhouse,with the natural light resource.The biore-actors in different shade conditions were respectively defined as treatments1,2,3and4.From treatment1to treatment4,the light intensity(bioreactor surface)gradually decreased,and the medium temperature changed with light intensity and ambient air temper-ature(Fig.2;the light intensity and temperature in the4treat-ments were monitored in a sunny day during the microalgae cultivation process).n et al./Bioresource Technology182(2015)144–150145M.vaginatus in the bioreactors were cultivated for20d.After 10d and20d of inoculation respectively,a portion of microalgae were harvested to measure microalgal biomass(dry weight)and biomass productivity.In addition,during the cultivation process, microalgae were sampled every5days(16:00)for determining the chlorophyll(Chl)-a,exopolysaccharides,photosynthetic activ-ity(dark adapted Fv/Fm)and monitoring the contamination caused by other microalgae.While sampling,light intensity(bioreactor surface)and medium temperature in each treatment were mea-sured at the same time.2.3.Measurements2.3.1.Dry weightIn each reactor,0.5L microalgae were harvested and concen-trated by centrifugation,then the microalgae were placed in a oven (85°C)and dried to constant weight,and the weight was recorded as microalgal biomass(B;mg LÀ1).The biomass productivity(BP; mg LÀ1dÀ1)was calculated according to the equation:BP¼ðB2ÀB1Þ=THere B2and B1represents microalgal biomass at the time T (days)and at the start of inoculation,respectively.2.3.2.Chlorophyll(Chl)-a contentBefore Chl-a content measurement,25mL microalgae were sampled and centrifuged at900g for10min to remove the superna-tantfluids.Then the sedimentary microalgae were ground in10mL 100%acetone with mortar and pestle.The extractions were placed at4°C overnight(for12h),and extracts were then centrifuged again(900g for10min)to remove the suspended sediments.The absorbances A663,A490and A384of supernatantfluids were mea-sured at663nm,490nm and384nm using a spectrophotometer,and Chl-a content was calculated according to the trichromatic equation of Garcia-Pichel and Castenholz(1991).2.3.3.Exopolysaccharides(EPS)contentFor exopolysaccharides(EPS)measurement,2mL microalgae were sampled and centrifuged at900g for10min to remove the suspended sediments,and1mL of each supernatantfluid was used to spectrometrically measure absorbance A485at485nm according to the phenol–sulfuric acid method(Dubios et al.,1956).The rela-tionship between the exopolysaccharides content(EC;l g mLÀ1) and the A485value was calculated according to the following equation:EC¼120:06ÂA485;R2¼0:995ðusing sucrose as standardÞ2.3.4.ChlfluorescenceBefore Chlfluorescence measurement,3mL microalgae were sampled and dark adapted for10min.Then the Chlfluorescence of dark adapted microalgae(liquid)was measured with a plant efficiency analyzer(PEA,Hansatech,UK).The original and maximal fluorescence,Fo and Fm,were automatically recorded by the PEA, and variablefluorescence(Fv)was calculated by Fv=FmÀFo.The ratio Fv/Fm is the maximal quantum yield of PS II photochemistry, reflecting the maximal light energy conversion efficiency of PS II, and in this experiment microalgal photosynthetic activity of was characterized by the dark adapted Fv/Fm(Baker,2008).2.3.5.Contamination monitoringFor contamination monitoring,the cultivated microalgae were directly observed with a microscope and the contaminating situa-tion was recorded.Among the microalgae samples,those with the proportion of contaminating microalgal cells>10%were identified as severe contamination;those with contaminating level>1%but <10%were identified as moderate contamination,and<1%slight contamination.2.4.Data analysisThe entire experiment was conducted in triplicate,and all the variances of Chl-a content,photosynthetic activity(Fv/Fm)and EPS content were analyzed using One-way or Two-way ANOVA at95%.All data analyses were carried out using SPSS13.0software.3.Results and discussion3.1.Effects of light and temperature on microalgal contaminationIn the4treated groups,light intensity(reactor surface)and medium temperature at sampling time were shown in Table1. From treatment1to treatment4,it was found the light intensity and medium temperature gradually decreased.From the diurnal variation of light intensity(Fig.2A),it was found the maximum light intensity at noon(13:00)reached up to1200l E mÀ2sÀ1in treatments1and2,but was still lower than1000l E mÀ2sÀ1in treatments3and4.Especially in treatment4,the maximum light intensity had not reached to30l E mÀ2sÀ1yet.From the diurnal variation in medium temperature(Fig.2B),it was found a maxi-mum temperature(15:00)was over35°C in treatment1,and not more than33°C in treatment2,while was lower than30°C in treatments3and4.On the whole,Chlorella sp.,Scenedesmus sp.in green algae and Navicula sp.in diatoms were the main contaminating microalgal species during the cultivation of M.vaginatus in Dalate Banner region(Table2).In the present experiment,severe contamination caused by Chlorella sp.appeared in treatments1and2after5daysn et al./Bioresource Technology182(2015)144–150of inoculation,which might be due to the high light intensity appeared at that time(the light intensity of416l E mÀ2sÀ1at sam-pling time was maximum during the whole experiment;Table1), because it has been reported that green algae seem to prefer high light intensity(Lionard et al.,2005).Later,the Chlorella contamina-tion was gradually lightened,which on the one hand might be due to the decrease of light intensity since the5th day(Table1);on the other hand,the mass growth and bloom of the cyanobacteria might suppress the growth of Chlorella sp.During the whole experiment,contamination caused by Navic-ula sp.was moderate in treatment2and severe in treatment3, which might be due to the temperature difference among the dif-ferent treatments,because it was proposed the low temperatures were more suitable for the growth of diatoms(Tilman et al., 1986;the maximum medium temperature in treatment3had not reached to30°C).However,although the medium temperature was also low in treatment4(the maximum medium temperature was lower than30°C similarly),only slight Navicula contamination appeared.That may imply us the growth of diatoms is still demand for a degree of light intensity,because the average daily light inten-sity was less than5l E mÀ2sÀ1in treatment4.3.2.Effects of light and temperature on microalgal biomassAlthough severe Chlorella contamination appeared in treat-ments1and2,moderate and severe Navicula contaminations appeared in treatments2and3respectively,thefinal microalgal dry weight in treatments1and2was not significantly affected, more than440mg LÀ1after20days of cultivation(Table3).In treatment3,although microalgal dry weight reached to 300mg LÀ1after10days of cultivation,this value decreased to only123mg LÀ1at the end of experiment.During the whole exper-iment,microalgal dry weight in treatment4maintained at a low level,and was less than50mg LÀ1.Chl-a is a type of photosynthetic pigment,existing in all the photosynthetic organisms,and the proportion in photosynthetic organisms is relatively stable,thus is often used to indicate photo-synthetic biomass(Schumann et al.,2005).From the Fig.3,it was found that Chl-a contents were higher in treatments1and2than those in treatments3and4after20days of cultivation(P<0.05). From the changing curves of Chl-a(Fig.4),it was found Chl-a con-tents in treatments1and2gradually increased,although a slight decrease was observed later in treatment1.However in treatment 3,although the Chl-a content increased to some extent in thefirst 10days,then it decreased rapidly.Similarly as the results of dry weight,Chl-a content in treatment4maintained at a low and inoc-ulation level during the whole experiment.Two-way ANOVA showed that Chl-a content was significantly affected by cultivation time,treatment and their interaction(P<0.001;Table4).Either Chl-a content or dry weight discussed as above,as well as OD(optical density)value monitored in other reports(Xia et al., 2013;Zhou et al.,2013),are three common parameters used to indicate microalgal biomass.In the present experiment,the results from Chl-a content were consistent with the results of dry weight. Additionally the determination of Chl-a required less sample size but presented a more accurate indication,therefore Chl-a content could be an ideal approach to representing desertfilamentous cyanobacterial biomass.In addition,although OD value is also often used to determine microalgal biomass,this value is not suit-able for desertfilamentous cyanobacteria,because thefilamentous cyanobacteria deposit rapidly while determination,thus OD values are always difficult to be exactly determined.Obtaining high microalgal biomass is an important purpose of microalgae cultivation.In the present experiment,the difference of microalgal biomass occurred among different treatments,which on the one hand might be because light and temperature directly affected the growth of microalgae;on the other hand microalgae contamination also had a significant impact on the biomass of tar-get microalgae.From the view of categories of the target and main contaminating microalgae,the target microalga was prokaryotic cyanobacterium,and still able to grow well under high tempera-tures above35°C.Generally,the optimal incubation temperature for most prokaryotes is about37°C(Nan et al.,1999),while the temperature for eukaryotic fungi and algae is25–28°C(Lan et al.,2010,2013).Therefore in treatments1and2,although the high light intensity was beneficial to green algae,the high temper-ature accompanied with high light intensity restricted the growth of green algae.As a result,the contamination caused by green algaeTable1Light intensity(bioreactor surface)and medium temperature at sampling time(16:00)of the different treatments.Treatment time(d)Treatment1Treatment2Treatment3Treatment4Light intensity(l E mÀ2sÀ1)020*******5416168110 6.2102669638415114 6.85 1.22014818.68.4 2.8Temperature(°C)033.332.52928528.52825231034.53129.8291524.522.52120.520292421.521Table2The contaminated microalgae in the different treatments during the cultivationprocess(+++severe;++moderate;+slight).Species Treatment1Treatment2Treatment3Treatment45dChlorella sp.++++++++++Scenedesmus sp.+++++Navicula sp.+++++++10dChlorella sp.++++++Scenedesmus sp.++++Navicula sp.+++++++Euglena sp.+15dChlorella sp.++++Scenedesmus sp.+++++Navicula sp.+++++++20dChlorella sp.++++Scenedesmus sp.++++Navicula sp.++++++++n et al./Bioresource Technology182(2015)144–150147did not seriously affect cyanobacterial biomass.However,if the high light intensity was accompanied with relatively moderate temperatures during the cultivation process,the green algae con-tamination might have a serious impact on the desert cyanobacte-rial biomass.So in the practice of desert cyanobacterial cultivation in spring of Dalate Banner region(high light intensity was accom-panied with relatively lower temperatures),at the same time of controlling light intensity,increasing temperature is another com-mon mean to control the contamination caused by green algae.Light and temperature are the important environmental factors affecting microalgal growth,and high light intensity and tempera-ture may lead to photoinhibition and even death(Heber et al., 2001;Lan et al.,2012),while low light intensity and temperature are also not conducive to the most microalgal photosynthetic car-bonfixation.In the treatment4of this experiment,low light inten-sity might be the main reason for the low microalgal biomass.In that treatment,although the contamination was slight,cyanobac-terial growth and biomass accumulation were the worst.The slight diatom contamination also imply us diatom growth is still demand for a degree of light intensity,although low temperature is more suitable for the growth of diatoms(Tilman et al.,1986).In the low temperature environment meeting the illumination require-ments(treatment3),the diatoms would rapidly multiply and con-taminate the target cyanobacteria,ultimately resulting in the decrease of cyanobacterial biomass.So in the practice of desert cyanobacterial cultivation in spring of Dalate Banner region,at the same time of controlling green algae contamination,maintain-ing a certain temperature to prevent the contamination caused by diatoms is also necessary.3.3.Effects of light and temperature on microalgal metabolismAs an important metabolic indicator of photosynthetic activity, the dark adapted Fv/Fm generally remains at a constant value under the unstressed conditions,>0.8for higher plants,about0.65for eukaryotic algae,and lower in prokaryotic cyanobacteria(Lan et al.,2010).However when subjected to environmental stress, Fv/Fm will decline in photosynthetic organisms(Baker,2008;Lan et al.,2010).In the present study,it was found microalgal photosyn-thetic activity(Fv/Fm)was significantly affected by cultivation time,treatment and their interaction(P<0.001;Table4).Just after inoculation,the photosynthetic activity showed an obvious increasing trend from treatment1to treatment4 (Fig.5),which might be due to the gradual decreasing light inten-sity.Because under low light intensity,the inoculated microalgae could recover more easily;in contrast the high light intensity would bring light stress or even death to the microalgae(Hill et al.,2005).In the treatments1,2and3of this experiment, although the light intensity had caused some stress on microalgae immediately after inoculation,microalgal photosynthetic activity was not affected in the later cultivation process(Fig.5).When the microalgae entered the late cultivation stage,their photosyn-thetic activities in treatments3and4were significantly higher than those in treatments1and2,which might be due to the low cyanobacterial biomass and thus relative large proportion of con-taminating eukaryotic algae in treatments3and4.Because com-pared with prokaryotic cyanobacteria,eukaryotic algae have higher Fv/Fm,which is considered to be caused by following two aspects(Papageorgiou,1996;Lan et al.,2012):(1)the principal light harvesting complexes(LHCs)are phycobilisomes in cyano-bacteria,while Chl-a and Chl-b in eukaryotic algae;(2)cyanobac-teria have higher ratio of PS I to PS II than eukaryotic algae.The Fv exclusively arises from PS II complexes,while Fm not only arises from PS II complexes,but also from phycobiliproteins,and also possibly from PS I complexes.Microalgal EPS is a type of polysaccharide substances secreted by microalgae,playing an important role in the adaptation of mic-roalgal cells to environments(Lan et al.,2010;Mager and Thomas, 2011).However,under different cultivation conditions(such as light and temperature in this study),or at different cultivationTable3Comparison of microalgal biomass(dry weight)in the different treatments after10and20days of inoculation respectively.a.Treatments10d20dBiomass(mg LÀ1)Biomass productivity(mg LÀ1dÀ1)Biomass(mg LÀ1)Biomass productivity(mg LÀ1dÀ1)Treatment1473.9±41.241.3±3.9444.4±41.319.2±1.9Treatment2372.8±24.831.4±2.0546.0±13.124.3±0.4Treatment3300.6±16.323.6±1.1123.3±6.4 2.9±0.1Treatment478.2±5.2 3.0±0.339.3±6.9–a Data are represented as mean±standard deviation of triplicates.n et al./Bioresource Technology182(2015)144–150times,a significant difference still existed in the secreted EPS con-tents(P<0.05;Table4).In the present study,the EPS contents at the end of experiment were significantly different among the4 treatments(P<0.05),and higher than those values just after the inoculation,although the difference was not significant in treat-ment4(P>0.05).From the accumulation of EPS,the4treatments could be clearly divided into two groups(Fig.6):(1)in treatments 1and2,the EPS contents began to accumulate rapidly after5days of inoculation;(2)in treatments3and4,the EPS contentsfirst decreased and then followed by a slight increase.It was considered that the apparent difference of EPS accumulation in the two groups was mainly due to the difference of light intensity.Because it has been reported that high light intensity is more conducive to micro-algal EPS accumulation(Ge et al.,2014),while in low-light envi-ronments,the carbonfixed by microalgal photosynthesis may be not able to fully meet the requirements of cell metabolism.In this case,it is possible for microalgae to utilize the secreted EPS as a carbon source for basic metabolic activity(Mager and Thomas, 2011).That also may be the reason of decrease in EPS contents in treatments3and4.4.ConclusionsIn this study,Chlorella sp.,Scenedesmus sp.and Navicula sp. were the main contaminating microalgal species during the open cultivation of desert cyanobacterium M.vaginatus.Furthermore, it was found high light intensity alone was responsible for the green algae contamination,but high temperature accompanied with high light intensity was beneficial to cyanobacterial growth (final biomass achieved>546mg LÀ1).Low light intensity and tem-perature inhibited cyanobacterial growth(biomass maintained <100mg LÀ1),because low temperature was more suitable for the growth of diatoms,and all microalgal growth was demand for at least average daily light intensity>5l E mÀ2sÀ1. AcknowledgementsThis study was kindly supported by the Special Fund for Forest Scientific Research in the Public Welfare(201404204)and Natural Science Foundation of China(No.31300322).ReferencesBaker,N.R.,2008.Chlorophyllfluorescence.A probe of photosynthesis in vivo.Annu.Rev.Plant Biol.59,89–113.Blanco,A.M.,Moreno,J.,Campo,J.A.D.,Rivas,J.,Guerrero,M.G.,2007.Outdoor cultivation of lutein-rich cells of Muriellopsis sp.in open ponds.Appl.Microbiol.Biotechnol.73,1259–1266.Bowker,M.A.,2007.Biological soil crust rehabilitation in theory and practice.An underexploited opportunity.Restor.Ecol.15,13–23.Brennan,L.,Owende,P.,2010.Biofuels from microalgae–a review of technologies for production,processing,and extractions of biofuels and co-products.Renewable Sustainable Energy Rev.14,557–577.Cantrell,K.B.,Ducey,T.,Ro,K.S.,Hunt,P.G.,2008.Livestock waste-to-bioenergy generation opportunities.Bioresour.Technol.99(17),7941–7953.Chisti,Y.,2007.Biodiesel from microalgae.Biotechnol.Adv.25,294–306.Da Rosa, A.P.C.,Carvalho,L.F.,Goldbeck,L.,Costa,J.A.V.,2011.Carbon dioxide fixation by microalgae cultivated in open bioreactors.Energy Convers.Manage.52,3071–3073.Del Campo,J.A.,Garcia-Gonzalez,M.,Guerrero,M.G.,2007.Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production:current state and perspectives.Appl.Microbiol.Biotechnol.74,1163–1174.Dubios,M.,Gilles,K.A.,Hamilton,J.K.,1956.Colorimetric method for determination of sugars and related substances.Anal.Chem.28,350–356.Garcia-Pichel, F.,Castenholz,R.W.,1991.Characterization and biological implications of scytonemin,a cyanobacterial sheath pigment.J.Phycol.27, 395–409.Garcia-Pichel,F.,Pringault,O.,2001.Cyanobacteria track water in desert soils.Nature413,380–381.Table4Two-way ANOVA of effects of cultivation time,treatment and their interactions on microalgal Chl-a,EPS content and Fv/Fm ratio.Variables Factors Sum of Squares df Mean Square F PChl-a content Time51.224412.806192.448<0.001 Treatment84.963328.321425.610<0.001TimeÂtreatment44.71512 3.72655.998<0.001EPS content Time723.2794180.820102.855<0.001 Treatment821.1293273.710155.693<0.001TimeÂtreatment330.6401227.55315.673<0.001Fv/Fm Time.13840.035127.368<0.001 Treatment.04530.01554.912<0.001TimeÂtreatment.036120.00310.988<0.001n et al./Bioresource Technology182(2015)144–150149。