1975年，Shapiro等提出了生物操縱(biomanipulation)的概念，即通過對水生生物群及其棲息地的一系列調節，以增強其中的某些相互作用，促使浮游植物生物量下降。由於人們普遍注重位於較高營養級的魚類對水生生態系統結構與功能的影響，生物操縱的對象主要集中於魚類，特別是浮游生物食性的魚類，即通過去除食浮游生物者或添加食魚動物降低浮游生物食性魚的數量，使大型浮遊動物的生物量增加，從而提高浮遊動物對浮游植物的攝食效率，降低浮游植物的數量。這稱之為經典生物操縱。由於浮遊動物無法攝食形成群體的水華藍藻，我國學者提出了通過控制兇猛魚類以增加濾食群體藍藻的食浮游生物魚類（鰱、鱅）從而達到控制藍藻水華的非經典生物操縱理論，已得到廣泛套用。
基本介紹
- 中文名：生物操縱法
- 外文名：biomanipulation
概述,經典生物操縱,非經典生物操縱,
概述
Shapiro等首先提出了“生物操縱（Biomanipulation）” 的概念，定義為“通過一系列湖泊中生物及其環境的操縱，促進一些對湖泊使用者有益的關係和結果，即藻類特別是藍藻類的生物量的下降”。換言之，生物操縱亦指以改善水質為目的的控制有機體自然種群的水生生物群落管理。從廣義上來看，生物操縱類似於下行效應（top-down-force）、營養級串聯效應（trophic cascade interations）或食物網操縱（food web manipulation），這些詞涉及初級、次級或更高級水體消費者的操縱及其對群落結構的影響。生物操縱一般區分為兩類：經典生物操縱與非經典生物操縱。
經典生物操縱
經典生物操作（traditional biomanipulation）就是通過改變捕食者(魚類)的種類組成或多度來操縱植食性的浮遊動物群落的結構，促進濾食效率高的植食性大型浮遊動物，特別是枝角類種群的發展，進而降低藻類生物量，可提高水的透明度，改善水質。具體方法為：（1）投放魚食性魚類間接控藻，通常是通過放養食魚性魚類來控制浮遊動物食性魚類，通過改變浮遊動物食性魚類的種類組成來操縱藻食性的浮遊動物群落的結構，藉此發展壯大濾食效率高的藻食性大型浮遊動物(特別是枝角類)的種群，通過浮遊動物種群的壯大來遏制浮游植物的發展，從而降低藻類生物量，提高水的透明度，最後達到改善水質的目的。另外底層魚類的活動有促進底泥中氮，磷向水體釋放的作用，因此對其也應限制。（2）人工去除浮遊動物食性魚類以間接控藻。這種類型的生物操縱技術是先用網具捕撈、化學方法(如魚藤酮毒殺)去除、電捕、放乾水體清除等方法將水體中的魚類全部去除掉，然後再重新投放以魚食性為主的魚類。以此來促進大型浮遊動物和底棲無脊椎動物(可攝食底棲、附生和浮游藻類)的發展，從而降低水體藻類的生物量。這種生物操縱的結果是重構了水體生態系統和生物組成，使之朝著人們所期望的生態系統自淨功能強化的方向發展。
圖1 經典生物操縱示意圖
圖1 經典生物操縱示意圖非經典生物操縱
非經典性生物操縱（non-traditional biomanipulation），就是利用食浮游植物的魚類和軟體動物來直接控制藻類，治理湖泊富營養化。具體方法為：(1)利用浮游植物食性魚類(如鰱、鱅)來控制富營養化和藻類水華現象。首先應控制水體中的捕食鰱、鱅魚種的兇猛性魚類，以確保鰱、鱅的放養成活率。其次，鰱、鱅所攝食消化利用的浮游植物生物量需高於浮游植物的增殖速率。每個水體都需尋找一個合適的能有效控制藻類水華的鰱、鱅生物量的臨界閥值，鰱、鱅對藻類的攝食利用率與藻類的種類組成和生理狀況、其他可利用食物(如浮遊動物)的相對豐度、水溫等有密切關係，而藻類的增殖速率與光照、水溫及水體的營養水平等有密切關係。這一閾值在武漢東湖為50 g m-3，即“一噸水一兩魚”。非經典生物操縱依賴的對象——鰱、鱅能濾食10 μm至數個毫米的浮游植物（或群體），因此，可攝食形成群體的水華藍藻。(2)利用大型軟體動物濾食作用控制藻類和其他懸浮物。貝類（螺、蚌）能起很好的生物淨化作用，有試驗表明河流中的河蚌對藻類有明顯的抑制作用，一個殼長10cm的河蚌，在20℃時，每天可過濾60L水，過濾併吞食的浮游植物和懸浮物經過吸收代謝作用，分解為無害物，並使水澄清。牡蠣能夠抑制藻類的生長，促進海草的生長，並使海水中氮通過反硝化作用減少，而使海水變清。
圖2 非經典生物操縱示意圖
圖2 非經典生物操縱示意圖