全 文 ：第 9期
由湖泊富营养化引起的蓝藻水华爆发是当今最
重要的环境灾害之一，它引起了水质恶化、景观破坏、
水体透明度下降、厌氧程度提高、生物多样性下降等
一系列问题，并且给供水、水利、养殖、旅游以及人类
的健康等造成巨大的危害[1]。
目前治理淡水水体富营养化的方法大致有：物理
除藻，化学除藻和生物除藻[2]。其中，生物操纵（bioma－
nipulation）法由于其独有的优势，引起了越来越广泛
的关注。Shapiro等最先提出了经典的生物操纵理论，
也被称为食物网操纵（food-web manipulation）理论[3]。
经典的生物操纵法路线为：肉食性鱼类→浮游生物食
性鱼类→浮游动物→藻类→营养物质。其主要思路是
利用浮游动物控制藻类，达到抑制藻类生长、改善水
质的目的[4]。生物学方法进行水华蓝藻的控制具有成
本低、效果好、对环境的二次污染影响小等优点[5]，因
此，在治理水体富营养化领域发展较为迅速。
但是，在生物方法中，大多以利用水生动物、水生
植物、细菌、病毒为主[6]，原生动物在此方面则少有应
用。原生动物是水生食物链中的重要环节，在湖泊和
海洋水生态系统中藻类生物的下降往往伴随原生动
物数量的急剧增加（Y am anoto et al，1981；Canter et
al，1990；Takamura et al，1983），有些学者根据研究推
断，原生动物可能是湖泊水华的主要控制因素
（Yamanoto et al，1981）。食藻原生动物主要分为 3大
类，即鞭毛虫、变形虫和纤毛虫（HoT S-Setal，1974），现
已发现纤毛虫的每个纲都有多种取食蓝藻的种类[1]。
《环境科学与技术》编辑部：（网址）http://fjks.chinajournal.net.cn（电话）027-87643502（电子信箱）hjkxyjs@126.com
收稿日期：2010-09-17；修回 2010-12-21
基金项目：国家大学生创新实验项目（091061135）；重庆大学第一届科研训练计划项目（CQU-SRTP-2009300）
作者简介：张琨（1986-），男，学士，主要从事水污染控制理论及技术研究，（手机）15923173226（电子信箱）CQzhangkun@163.com；*通讯作者，博士
生，主要研究方向为水污染控制理论及技术研究，（手机）15998905817（电子信箱）wangtujin@yahoo.com.cn。
Environmental Science & Technology
第 34卷 第 9期
2011年 9月
Vol. 34 No.9
Sep. 2011
张琨，王图锦，吴睿若，等.草履虫对四尾栅藻的生长抑制性研究[J].环境科学与技术, 2011, 34(9):15- 18. Zhang Kun，Wang Tu- jin，Wu Rui- ruo，et al.
Degradation of growing Scenedesmus quadricauda byParamecium[J]. Environmental Science &Technology, 2011, 34(9):15- 18.
草履虫对四尾栅藻的生长抑制性研究
张琨， 王图锦 *， 吴睿若， 陈珊， 吉芳英
（重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400045）
摘 要：为探究原生生物在治理富营养化水体水华方面的潜在作用，使用一种原生生物―草履虫与生长期和成熟期四尾栅藻混合培
养，研究草履虫的吞噬性对栅藻的生长抑制作用。结果表明，在繁殖旺盛、生长活跃的时期，草履虫通过其在捕食过程中的吞噬作用，能够对
栅藻产生吞噬。在栅藻生长稳定期，草履虫对栅藻具有一定的吞噬效率，最大吞噬效率达到 8.93%。在栅藻繁殖较为迅速的对数生长期，草履
虫对其具有明显抑制效果，显著延迟栅藻的生长。
关键词：草履虫； 栅藻； 吞噬； 抑制
中图分类号：X17 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2011.09.005 文章编号：1003-6504(2011)09-0015-04
Degradation of Growing Scenedesmus quadricauda by Paramecium
ZHANG Kun， WANG Tu-jin*， WU Rui-ruo， CHEN Shan， JI Fang-ying
（Key Laboratory of Eco-environment of Three Gorges Reservoir Region of Ministry of Education，Chongqing
University，Chongqing 400045，China）
Abstract：To explore the potential function of the protozoa in preventing algal blooms，the experiment of degradation of
growing Scenedesmus quadricauda by Paramecium was done. Results indicated that Paramecium has the ability of degrading
Scenedesmus quadricauda in predation process. When cells entered the stable stage，part of Scenedesmus quadricauda could
be degraded by Paramecium，with the maximum degradation rate up to 8.93%. In logarithmic stage，Paramecium significantly
inhibited the growth of Scenedesmus quadricauda，and prolonged the logarithmic stage.
Key words：Paramecium；Scenedesmus quadricauda；phagocytosis；inhibitory
第 34卷
属于原生动物纤毛纲的草履虫，对单细胞藻类具有一
定的选择性吞噬现象[7]，而四尾栅藻则是富营养化水
体中大量存在藻类之一，对其进行富营养化水体处理
的研究具有一定的代表性。因此，本文以草履虫和四
尾栅藻作为研究对象，通过在一定条件下草履虫与四
尾栅藻混合培养，连续监测混合培养后四尾栅藻的生
物量随时间的变化，探究草履虫对能够造成水体水华
的四尾栅藻的生长抑制作用。
1 材料与方法
1.1 材料
四尾栅藻（藻种来自中科院水生生物研究所淡水
藻种库，实验所用藻由该藻种在 BG-11培养液和适
宜外界条件下培养所得）、草履虫（通过培养往年稻草
上附着的草履虫芽孢获得，在稻草-牛奶培养液中培
养用于实验）。
BG-11 培养液其组分为 [ 8 ]：NaNO3 1.5 g/L，
K2HPO4 0.04 g/L，MgSO4 0.075 g/L，CaCl2·2H2O 0.036
g/L，柠檬酸 0.006 g/L，柠檬酸铁 0.006 g/L，Na2EDTA
0.001 g/L，Na2CO3 0.02 g/L，A5液（A5液：H3BO3 2.86
g/L，MnCl2·4H2O 1.81 g/L，ZnSO4·7H2O 0.222 g/L，
Na2MoO4·H2O 0.39 g/L，CuSO4·5H2O 0.079 g/L，
Co（NO3）2·6H2O 0.049 4 g/L）1 mL。
稻草-牛奶培养液其组成为 [9]：50 mL 稻草液，
10 mL牛奶，400 mL蒸馏水。
中性红染色剂的制备：称取 0.5 g中性红粉末溶
于 50 mL蒸馏水中，配成 l%中性红溶液，稍加热（30~
40 ℃），待中性红溶解后，对 1%中性红水溶液作 10倍
稀释，1 500 r/min离心 7 min，取上清液置另一干净的
离心管中作为染色液[10]。
1.2 草履虫对栅藻的吞噬现象观察
将适量的栅藻培养液与中性红染液按照 4： 1体
积比混合，混匀后静置 15~20 min[10]。然后，进行显微
镜镜检观察栅藻的染色情况，观察到 98%的栅藻被染
色成红色时，取适量的草履虫和已染色栅藻进行混
合，混匀静置 3~4 h后在显微镜下观察草履虫吞噬栅
藻情况，并进行照相记录。
1.3 草履虫对生长稳定期栅藻吞噬效率实验
实验组：1号：50 mL栅藻加入 3.6 mL草履虫培
养液；2 号：50 mL 栅藻加入 5 mL 草履虫培养液；3
号：50 mL栅藻加入 12.5 mL草履虫培养液；4号：50
mL栅藻加入 25 mL草履虫培养液，以上混合溶液均
置于 500 mL锥形瓶中并用封瓶膜封闭。5号：50 mL
栅藻，不进行其他处理，作为实验对照。
实验条件：环形灯管模拟自然光照射，照射时间
24 h；室温条件下培养，温度范围 25 ℃~30 ℃；每天定
时摇匀混合溶液。
测定方法：栅藻生物量采用分光光度法测定[10]，
在 682 nm波长下，每隔 24 h对样品溶液进行测定，
连续测定 5 d，记录栅藻的吸光度。
1.4 草履虫对生长期栅藻生长抑制性实验
实验组：在两瓶 500 mL锥形瓶中分别加入 250 mL
BG-11培养液和 50 mL栅藻藻种，分别编号 1号、2
号。在适宜条件下连续培养 6 d，每天定时测定栅藻的
吸光度，记录。在第 6天分别在 1号、2号锥形瓶中加
入 50 mL草履虫培养液和 25 mL草履虫培养液。此
后，在上述条件下继续培养并定时连续测定栅藻吸光
度，记录。另外在 500 mL锥形瓶中加入 250 mL BG-
11培养液和 50 mL栅藻藻种，不做任何处理，使其自
然成长，编号为 3号，作为实验对照。
实验条件：环形灯管模拟自然光照射，照射时间
24 h；室温条件下培养，温度范围 25 ℃~30 ℃；每天定
时摇匀混合溶液。
实验测定：采用分光光度法 [11]，在 682 nm 波长
下，每隔 24 h对样品溶液进行测定，连续测定 20 d，
记录实验组栅藻的吸光度。
2 结果与讨论
2.1 草履虫对栅藻的吞噬
在 40×10的显微镜下观察吞噬了经过染色标记
栅藻的草履虫，如图 1所示。
观察两幅图片中草履虫胞体内部，可以发现：其
体内同时存在着绿色与红色的两种藻体，其中绿色藻
体为草履虫在吞噬染色栅藻之前就已经存在的藻类，
而红色藻体则为吞噬到体内的已经经过染色标记的
栅藻，由此证明草履虫对栅藻的确可产生了一定效果
的吞噬作用。
2.2 草履虫对生长稳定期栅藻吞噬效率
草履虫对生长稳定期栅藻吞噬效率如图 2所示。
从图 2中可以看出，加入草履虫的栅藻与未加入草履
虫的栅藻比较，随着培养时间的推移，两者在数量上
16
第 9期
出现了明显的差异，加入草履虫的栅藻数量随时间逐
渐减少，则可以判定加入的草履虫对栅藻产生了一定
吞噬效果。比较各草履虫加入量的栅藻数量变化可以
发现，在混合培养期间，加入草履虫量越多，栅藻数量
减少的越多，即草履虫对栅藻的吞噬效率与其加入比
例成正相关。又从图中分析加入 12.5 mL草履虫和加
入 25 mL草履虫两条曲线，可以发现两条曲线之间差
距并不明显，从而可知加入的草履虫并非越多越好，
当加入量达到一定程度时，吞噬效率的提高并不明
显。从图可知，在最大草履虫投入量下，在培养末期，
草履虫对栅藻吞噬效率为 8.93%，达到最大值。可见，
即使在最大草履虫投入量下，处理较长时间，其吞噬
效率也不足 10%，因此，草履虫处理生长稳定期栅藻
其效率有限，要将此方法应用实际还需进一步探究提
高处理效率的应用条件。
2.3 草履虫对生长
草履虫对生长期栅藻生长抑制性如图 3所示，上
图反映了从接种到生长至成熟稳定期的栅藻生长曲
线。其中，在接种栅藻后第 6天分别向 1号、2号栅藻中
加入了 50 mL草履虫、25 mL草履虫作为干扰因素。
实验结果表明：从第 1天到第 6天，为接种栅藻正常
生长时期，1号、2号、3号栅藻生长并无太大差别，从
第 6天加入不同量草履虫后 3条生长曲线出现了相
应的差别，在第 7天到第 15天之间为草履虫发挥抑制
作用的时间段。从图可以看出，在栅藻快速生长的对
数期加入草履虫，能够在一定程度上延迟栅藻的生
长，延长栅藻达到生长稳定期所需时间。同时，在一定
范围内，加入的草履虫数量越多，对栅藻的抑制效果
愈发明显，如在第 10天至第 15天的时间段内，加入
50 mL草履虫栅藻的抑制强度约为加入 25 mL草履
虫栅藻抑制强度的 2倍。可见，适当程度的加大草履
虫的投放量对于抑制导致水体水华栅藻的初期生长
有显著的作用。在第 16天之后，不同草履虫加入量的
栅藻生物量大小差异逐渐减小，从大到小依次为不加
入草履虫栅藻、加入 25 mL草履虫栅藻、加入 50 mL
草履虫栅藻。可见，草履虫虽能够延迟栅藻的正常生
长而且能够一定程度降低栅藻达到的最大生物量。但
是最大生物量抑制程度并不明显，需要进行进一步实
验研究，探究出达到最好抑制效果的草履虫投放方
法，应用条件等因素。
综上所述，草履虫能够对四尾栅藻产生吞噬作
用，在水体富营养化方面存在应用空间。但是，草履虫
对生长期和稳定期的四尾栅藻只产生了一定程度的
抑制效果，并未达到最大处理能力。因此，要将此方法
应用于实际水体的处理还需要进一步探究草履虫对
四尾栅藻产生作用的规律，以及提高处理效率的应用
条件、应用方法等。
3 结论
（1）显微镜观察到经染色标记的栅藻存在于草履
虫体内，由此证明草履虫对栅藻可产生了一定效果的
吞噬作用。红色藻体占全部藻体的比例较大，即草履
虫对栅藻吞噬效率处于较高的水平。
（2）向生长稳定期的栅藻投加草履虫可一定程度
降低其生物量，吞噬效率与投加量成正相关。但总体吞
噬效率较低，最大草履虫投放量下吞噬效率为 8.93%。
（3）向对数生长期的栅藻投加草履虫可有效延迟
其生长，显著延长栅藻达到生长稳定期所需时间。草
履虫投放量与抑制强度成正相关。可进一步探究草履
虫对栅藻吞噬效率影响因素，应用条件、方法，评价在
实际应用中的价值。
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（上接第 17页）
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