生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨

湖泊科学生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨刘恩生安徽农业大学合肥摘要 分析了生物操纵和非经典生物操纵理论的原理应用条件及局限性提出了在局部水体治理湖泊富营养化的对策分析认为生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类但浮游动物不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华我国的大型浅水湖泊浮游动物数量一般并不多对浮游植物摄食压力不大在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环因此不能治理湖泊富营养化浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道过分追求保护浮游动物是值得思考和研究的问题而非经典生物操纵的核卜内容是利用鱼类直接控制蓝藻水华当链鲸鱼达到阈值密度可以控制蓝藻水华但很难控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化在局部水体治理湖泊富营养化的对策是把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元关键词 生物操纵非经典生物操纵对策富营养化我国湖泊已经面临富营养化问题富营养化已成为我国水环境最为重要的问题湖泊和水库的富营养化是与植物营养主要是磷和氮的富集造成的结果导致湖泊富营养化的根本原因是氮磷过量积累富营养化湖泊最普遍的现象是蓝藻水华的暴发从理论上说治理湖泊富营养化的关键是控制氮磷排放或去除水体中过量氮磷由于蓝藻暴发造成的危害很大因此如何控制水体富营养化及伴随的蓝藻水华暴发一直是环境科学淡水生态学和湖沼学研究的热点之一国内外科学家一直在探索着治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论科技部巢湖水专项项目和安徽农业大学引进与稳定人才项目联合资助收稿收修改稿刘恩生男年生博士教授有关治理湖泊富营养化和控制蓝藻的方法和理论有很多其中和鱼类有关的两个重要理论是生物操纵和非经典生物操纵提出的生物操纵是治理富营养化湖泊藻类的重要理论之一而谢平提出的非经典生物操纵无疑是控制富营养化湖泊蓝藻水华的有效方法然而生物操纵与非经典生物操纵两个理论的应用在有的情况下偏离了科学家的本意被当做灵丹妙药为此有必要对这两个重要理论的原理应用条件及局限性进行分析试图提出新的设计思路生物操纵原理 应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中对生物操纵的起源机制实践意义及局限性进行了透彻分析和高度归纳无疑这对我们更完整系统深入地理解与应用这一理论有极大帮助生物操纵原理等最早提出了生物操纵概念此后发展和完善了这一理论国外科学家较早把重点从内陆水体生物生产力的开发转移到水环境保护世纪年代始湖沼学家注意到环境中的低营养级生物对高营养级生物有上行作用高营养级生物对低营养级生物也有控制作用如等较早注意到鱼类通过食物链可以影响生态系统中较低级生物类群如藻类世纪年代开始出现有关高营养级生物对生态系统结构与功能影响的研究等开始意识到鱼类也能成为调节湖泊生态系统中浮游生物群落和水质的重要驱动因子和的研究进一步证实了等的观点等提出了生物操纵概念年代后有更多报道发表如等提出了营养级联反应假说对内陆水体鱼类下行效应的类型作用机制及结果进行了归纳等提出了上行下行作用模型此后等明确提出了生物操纵生物操纵的主要原理是通过调整鱼类群落结构保护和发展大型牧食性浮游动物从而控制藻类的过量繁殖也可以理解为发挥浮游动物的生态功能控制藻类生物操纵的应用条件及分析生物操纵的核卜内容是利用浮游动物控制藻类那么浮游动物是否能控制所有藻类是否能治理大型浅水湖泊的富营养化是否一定要完全保护浮游动物首先浮游动物是否可以控制所有藻类生物操纵的应用有成功的例子但失败的也不少国外科学家对此有很多分析谢平进行了高度归纳对生物操纵的有效性持怀疑态度或否定态度的大多数学者都认为浮游动物无法有效而持久地控制大型藻类特别是那些形成水华的丝状或群体蓝藻刘建康等认为浮游动物不能控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华其次在我国的大型浅水湖泊中浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物的摄食压力不大因此在我国大型浅水湖泊并没有应用生物操纵成功的例子既然浮游动物不能控制丝状藻类和蓝藻水华那么从理论上说如果仅仅降低了除丝状藻类和蓝藻水华以外的浮游植物会更有利于丝状藻类和蓝藻水华生长谢平归纳了的分析其中认为大量研究表明大型浮游动物的牧食暂时性地导致藻类生物量的下降却常常导致超微藻和不能被浮游动物有效牧食的蓝藻水华的急速增加浮游动物是否可以治理大型浅水湖泊的富营养化首先富营养化与蓝藻暴发不是一件事情氮磷过量积累是导致湖泊富营养化的根本原因而蓝藻暴发是富营养化湖泊的普遍现象只有控制了氮磷排放或去除了水体中过量氮磷才是治理湖泊富营养化的关键而浮游动物摄食的藻类的并没有离开水体那么摄食了藻类的浮游动物哪里去了在深水湖泊可以用图来解释浮游动物摄食藻类后最终可以沉积到湖底脱离物质循环但是在浅水湖泊由于水体经常上下搅拌沉积于湖底的浮游动物尸体很快分解释放又进入物质循环甚至在夏季多风条件下浮游动物尸体还来不及沉积就分解再进入水体中那么为什么也有利用浮游动物净化水体的例子呢如果从一个完整生态系统来考察这一问题就很简单如果把一个湖泊缩小为一个池塘或一个鱼缸很容易可以发现这样的现象当水中藻类被大量浮游动物摄食后水很快变清但是当浮游动物死亡后水体又变黑发臭有时在局部水体还继续维持清水现象但其它部分水质更差通常我们注意了暂时出现的清水现象或还继续维持清水现象的那部分水体而从整体看被浮游动物摄食的藻类中的并没有离开这个系统这相当于藻类中的通过浮游动物这条管道从一端转移刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨到另一端水体中的还几乎和原来一样因此从理论上说浮游动物是不能去除治理大型浅水湖泊富营养化的谢平归纳了的分析认为营养盐特别是磷只是从湖泊的一个营养库暂时转移到了另一个营养库图浮游动物摄食藻类后的去向是否一定要完全保护浮游动物浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道我国的很多湖泊里以浮游植物为主要食物的鱼类数量有限例如在太湖年浮游植物食性鱼产力为占总鱼产力 而年实际渔获量中浮游动物食性鱼类占 浮游植物食性鱼类渔获量仅占 巢湖的情况和太湖也大体一样如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用因此在我国的大型浅水湖泊过分追求保护浮游动物是值得深入思考和研究的问题非经典生物操纵原理 应用条件及分析非经典生物操纵原理谢平等提出的利用链鲸鱼控制蓝藻技术又叫做非经典生物操纵非经典生物操纵和生物操纵是当今治理湖泊藻类的重要理论和方法之一我国科学家日趋重视水域生态系统恢复和重建问题在湖泊生态系统恢复工作中有关鱼类和环境间的研究已有很多刘建康等对武汉东湖蓝藻水华消失之谜的论述谢平等提出了利用链鲸鱼控制蓝藻技术为了与等提出的生物操纵相区别谢平先生把链鲸鱼控藻技术叫做非经典生物操纵非经典生物操纵认为链鲸鱼能滤食 至数个毫米的浮游植物而枝角类仅能滤食 以下的较小浮游植物与枝角类相比链鲸鱼可有效地摄取形成水华的群体蓝藻有效控制大型蓝藻并提出了这样的结论在东湖有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是即一吨水一两鱼非经典生物操纵的应用条件及分析谢平先生在他的著作链鲸与藻类水华控制中明确提出非经典生物操纵的核卜目标定 在控制蓝藻水华但是在有的情况下应用非经典生物操纵理论时偏离了科学家的本意非经典生物操纵是直接利用链鲸控制蓝藻那么链鲸鱼是否可以控制蓝藻是否可以控制所有藻类是否可以降低治理湖泊富营养化链鲸鱼是否可以控制蓝藻大量实践证明如果链鲸鱼达到阈值密度控制蓝藻是完全可以做到的当然在不同的水域这个阈值密度是不同的从理论上可以用逻辑斯蒂尔方程进行解释这一方程反映的是一个种群的增长速度主要取决于这个种群的密度当时种群的增长速度最大当种群密度很小时种群的增长速度也很小蓝藻的生产量也可以用公式表示为蓝藻生产量为蓝藻生物量为蓝藻周转率当很小时也会很低而鱼类的密度可以导致藻类密度或者发生变化当鱼类的摄食量超过蓝藻生物量或者生产量时蓝图链鱼密度和浮游植物数量间的关系根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据藻数量当然会开始减少但是如果鱼类的密度导致蓝藻密度接近时当然容易引起蓝藻数量增加其道理和种庄稼一样如果适当稀疏禾苗就会提高产量分析唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果可以发现链鱼密度和浮游植物的数量间有这样的关系为浮游植物量为链鱼密度图在这个试验中当链鱼密度低于时随着鱼类密度增加浮游植物量增加了当链鱼密度大于时浮游植物量才开始降低这说明并不是只要放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度会导致蓝藻增加因此谢平先生提出的有效控制蓝藻水华的链鲸生物量的临界阈值是非常重要的链鲸鱼是否可以控制所有藻类董双林认为链鱼对不同的浮游植物影响不同水体的浮游植物群图链鱼密度对蓝藻和隐藻相对比例的影响根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据落结构不同链鱼的作用也不同而水体的营养负荷水文状况及季节都可以产生不同的浮游生物群落这些因素也就影响了链鱼在水体中的作用但是链鱼可以直接滤取大型浮游植物或微小浮游植物群体而对非群体的微小浮游植物直接影响较小由于蓝藻很容易形成群体而被链鲸鱼摄食导致其它浮游植物在总量中相对比例的变化这可以用模型解释这和农民除草的道理一样清除一种杂草后剩余的杂草会长得更好因此在放养链鲸鱼控制蓝藻后水体中的其它藻类有时会大量出现在唐汇娟和谢平的围隔实验里鱼类密度最高的那个围隔里蓝藻数量下降了但是隐藻门藻类数量显著提高图因此通过调整链鲸鱼密度达到控制蓝藻水华在一定条件下是可以做到的但链鲸鱼很难控制所有藻类有时还会引起浮游植物数量增加如的研究结果表明滤食性鱼类促进了浮游植物的增加统计了个放养链鱼的水体中有个水体的浮游植物增加了链鲸鱼是否可以降低治理湖泊富营养化回答这一问题需用图来解释导致湖泊富营养化的关键因素是图中水中增加因此我们关注的问题应该是放养链鲸鱼后的去向按照图的分析发现水中被蓝藻大量吸收后转移为蓝藻此时人为放养食蓝藻鱼类后蓝藻有两个转移方向未被鱼类摄食蓝藻和鱼类摄食蓝藻而鱼类摄食蓝藻也有两个去向利用蓝藻形成鱼类产品中和粪便形式蓝藻利用蓝藻形成鱼类产品中刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨是很少的根据姚宏绿等和陈少莲等的研究结论这个部分大约是蓝藻的 从整体水生态系统看鱼类摄食蓝藻其主要部分粪便形式蓝藻又回到水中甚至有报道认为放养链鲸鱼使水中增加如陈少莲等在东湖的研究发现链鲸鱼的放养大量摄食了浮游动物和加快了水体营养物质的分解释放过程国外有很多研究认为滤食性鱼类的放养可以加速湖泊的富营养化图链鲸鱼摄食蓝藻后的去向那么为什么也有的实验结果显示放养链鲸鱼降低了水体中呢可以根据图进行解释粪便形式蓝藻成团块状很容易随水流漂离原地这就很容易在原地出现低藻和清水区域粪便形式蓝藻由于是团块状其光合作用能力下降即使不漂离原地蓝藻的生产能力也会降低团块状粪便形式蓝藻有的散失回到水中有的沉入底泥而沉入底泥的这个部分是脱离光合作用的而认为放养链鲸鱼降低了的很多结论仅仅是考察了水中的部分并没有把沉入底泥那个部分考虑进去无论如何从整个生态系统看又回到水中的粪便形式蓝藻并没有离开生态系统这一分析在一个小型封闭水体里很容易得到检验根据唐汇娟和谢平在武昌东湖的围隔实验结果不同鱼类密度的围隔里水中变化的差别没有达到显著水平图因此放养链鲸鱼对水中的影响就相当于把蓝藻的一部分鱼类摄食蓝藻经过一个管道从一端转移到另一端在转移的过程里仅减少了很小一部分而主要部分又回到原来的水生态系统里因此利用鱼类控制蓝藻是可以做到的但利用鱼类控制所有藻类和降低治理湖泊富营养化是很难做到的我们在应用非经典生物操纵理论时不能偏离了科学家的本意图不同鱼类密度围隔的变化根据唐汇娟年在武昌东湖实验数据3l2 20l0 3生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析及对策生物操纵 非经典生物操纵的局限性分析根据以上分析经典的生物操纵并不完全适用于我国的大型浅水湖泊.在浅水湖泊浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环在我国的大型浅水湖泊浮游动物的数量一般并不多浮游动物对浮游植物摄食压力不大浮游动物也不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华.此外浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道.如果不利用浮游动物浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用.因此在我国的浅水湖泊不应过分追求完全保护浮游动物.非经典生物操纵控制蓝藻是可以做到的但控制所有藻类和降低N P治理湖泊富营养化是很难做到的.并且在大型湖泊进行鱼类控藻还存在一些技术问题l难以在大型湖泊实施以巢湖为例巢湖的水量达到25>l08m3.如果按照50g/m3鱼类密度标准需要l2>l04l5>l04I链鲸鱼才可以控藻如果在太湖则需要20>l0430>l04I链鲸鱼才可以控藻显然这是不可能的2并且大型富营养化湖泊蓝藻的分布是不均匀的.在蓝藻严重堆积区域因氧气等条件的恶化并不适合鱼类生存.那么可能会产生这样的情况蓝藻需要控制的区域鱼类可能较少起不到控制效果3不同的鱼类密度会对浮游植物产生相反的影响.并非放养链鲸鱼就可以控制蓝藻如果达不到阈值密度可能会导致蓝藻增加.4鱼类可以控制蓝藻却不能控制所有藻类也不能削减N P治理富营养化更不能形成稳定良性生态系统.对策 在局部水体治理湖泊富营养化的设计思路众所周知水生植被恢复是湖泊生态修复的重要内容之一但在蓝藻暴发和风浪很大的开敞水面通常很难恢复水生植被.在富营养化湖泊蓝藻水华的控制是恢复水生植被的重要技术环节.蓝藻水华能降低湖水的透光率减少水下可供水生植物利用的光资源同时蓝藻能粘附在水生植物表面不仅会严重妨碍光合作用和水生植物与湖水间的物质交换还能招致微生物的大量繁殖严重时会引起水生植物的腐烂死亡.水生植被的恢复需要控制风浪的作用.强烈的风浪能造成水生植物的机械损伤影响水生植被恢复的进程风浪扰动湖底能引起沉积物再悬浮污染水质降低湖水透明度并容易在植物表面形成附着层l.如果把鱼类控藻和水生植被恢复相互结合是否可以找到解决途径呢如何解决蓝藻的控制和水生植被的恢复问题呢如何削减富营养化湖泊不断增加的N P呢能不能在局部水域形成稳定良性生态系统在富营养化湖泊当N P不断增加蓝藻暴发很难阻止.湖泊富营养化的关键问题是N P.那么换个角度思考会发现蓝藻是湖泊中吸收N P的有效工具.再深入思考非经典生物操纵的过程可以发现链鲸鱼等滤食性鱼类是收集蓝藻很好的生物工具.根据以上分析可以发现以下解决途径如果收集图6中的7粪便形式蓝藻N P那么回到水中蓝藻N P沉入底泥蓝藻N P死亡有机质N P和直接溶入水中的N P会大量减少很容易形成一个低藻低N P区域在这个区域里风浪减小透明度增加为水生植被生长创造了条件而水生植被也是吸收或收集N P的有利生物工具可以进一步降低和吸收这个区域里的蓝藻和N P区域里的生态条件得到改善通过重建生态系统进一步改善和稳定这个区域图6.根据图6的分析可以产生这样的对策把鱼类控藻水生植被恢复和局部水域生态系统重建相结合在局部水域建立一个水质生物调控单元.可以根据湖泊中蓝藻分布情况在局部水体进行鱼类控藻收集团块状鱼类藻粪转移上岸上岸蓝藻经发酵成为蓝藻液体肥料在鱼类控藻过程中形成了鱼类产品并形成低藻区域为水生植被恢复创造了条件通过恢复水生植被又可以吸收N P改善局部水域的生态条件在局部水域重建生态系统.根据以上对策针对巢湖富营养化的治理产生了这样的思路通过组装鱼类藻粪拦截网鱼类拦截捕获蓝藻模块生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统形成具有利用与控制蓝藻生产鱼类吸收氮磷净化水质功能的水质生物调控单元.l鱼类藻粪拦截网.功能定位阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪便于机械收集具体方法用网片进行环行布设形成一个正方形区域在网片上加一个可随水位变化人工调节的密眼网片用于阻止鱼类藻粪漂移聚集团块状鱼类藻粪.2鱼类拦截捕获蓝藻模块.功能定位在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内利用高密度鱼类拦刘恩生 生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨图鱼类控制蓝藻存在的问题及解决途径截捕获蓝藻形成低藻区域消浪形成鱼类产品具体方法在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内用网箱进行环形布设形成正方形低藻区域生态浮岛水质净化模块功能定位在鱼类拦截捕获蓝藻模块形成的低藻区域里通过设置生态浮岛进一步控制蓝藻吸收氮磷净化水质具体方法在鱼类拦截蓝藻模块内形成的正方形低藻区域里配置生态浮岛水质净化模块在局部水域重建生态系统NOPQ金相灿主编湖泊富营养化控制和管理技术北京化学工业出版社刘建康译湖泊与水库富营养化防治与实践北京科学出版社谢平链鲸与藻类水华控制北京科学出版社H y dr o b i o l o gi a许木启黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究生态学报e t alV e r h I nt V e r T he o r e t A nge uli m no lSc i e nc eG am b us i a af f i ni s Sc i e nc eSc i e nc eB i o s c i e nc eC an F i s h A g uat Sc iF r e s hu at e r B i o l[]刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想水产学报,,(>:[]刘建康,谢平用链~鲸鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践生态科学,,(>:[]刘恩生太湖主要鱼类食物组成水产学报,,(>:[]刘建康主编东湖生态学研究(一>北京:科学出版社,[]刘建康主编东湖生态学研究(二>北京:科学出版社,[]刘建康,谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷长江流域资源与环境,,(>:[],:,,:[]唐汇娟,谢平围隔中不同密度链对浮游植物的影响华中农业大学学报,,(>:[]董双林链鱼的放养对水质影响的研究进展生态学杂志,,(>:[],,:[]:,,:[]姚宏绿,吴乃蔽,顾月兰等主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为链~鲸产量的效率水生生物学报, ,(>:[]陈少莲,刘肖芳,华俐链~鲸在东湖生态系统的氮~磷循环中的作用水生生物学报,,(>:[],,, ,:[],,,:生物操纵与非经典生物操纵的应用分析及对策探讨作者：刘恩生， LIU Ensheng作者单位：安徽农业大学,合肥,230036刊名：湖泊科学英文刊名：JOURNAL OF LAKE SCIENCES年，卷(期)：2010,22(3)1.Hrbacek J;Dvorakova M;Korinek V Demonstration of the effect of the fish stock on the species composition of zoo-plankton and the intensity of metabolism of the whole plankton assemblage 19612.许木启;黄玉瑶受损水域生态系统恢复与重建研究[期刊论文]-生态学报 1998(5)3.Shapiro J;Lamarra V;Lynch M Biomanipulation:an ecocysem approach to lake restoration 19754.Shapiro J Biomanipulation:The next phase-making it stable 19905.Hurlbert SH;Zedler J;Fairbanks D Ecosystem alteration by mosquitofish (Gambusia affinis) predation 19726.Brooks JL;Dodson SJ Predation,body size,and composition of plankton[外文期刊] 19657.董双林鲢鱼的放养对水质影响的研究进展 1994(02)8.刘恩生太湖主要鱼类食物组成[期刊论文]-水产学报 2008(03)9.刘建康;谢平用鲢、鳙鱼直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践 2003(03)10.刘恩生鱼类与水环境间相互关系的研究回顾和设想[期刊论文]-水产学报 2007(03)11.McQueen DJ Manipulating lake community structure:where do we go from here 199012.Northcote TG Fish in the structure and function of freshwater ecosystems;a "top-down" view 198813.Carpenter SR;Kitchell JF;Hodgson JR Cascading trophic interactions and lake productivity 1985(10)14.Zaret TM;Paine RT Species introduction in a tropical lake 197315.谢平鲢、鳙与藻类水华控制 200316.刘建康湖泊与水库富营养化防治与实践 200317.金相灿湖泊富营养化控制和管理技术 200118.唐汇娟;谢平围隔中不同密度鲢对浮游植物的影响[期刊论文]-华中农业大学学报 2006(03)19.Xie P;Liu K Practical success of biomanipulation using filter-feeding fish to control cyanobacteria blooms:a synthesis of decades of research and application in a subtropical hypereutrophic lake 200120.刘建康;谢平揭开武汉东湖蓝藻水华消失之迷 1999(03)21.刘建康东湖生态学研究(二) 199522.Carpenter SR;Kitchell JF Consumer control of lake productivity 198823.Carpenter SR;Kitcell JF;Hodgson JR;ex al Regulation of lake primary productivity by food web structure 198724.陈少莲;刘肖芳;华俐鲢、鳙在东湖生态系统的氮、磷循环中的作用 1991(01)25.姚宏绿;吴乃薇;顾月兰主养青鱼高产池塘的初级生产力及其能量转化为鲢、鳙产量的效率 1990(02)26.Smith DW Phytoplankton and catfish culture; a review 198827.Smith DW Biological control of excessive phytoplankton growth and enhancement of aquacultural production 198528.刘建康东湖生态学研究(一) 1990。

对水体中藻类的正确认识及合理科学利用总述：正确认识藻类:藻类是水体的初级生产者，是水体中物质循环最重要最关键的一个环节，也是水体生产力的表达，明确藻类生长繁殖的生态意义。

控藻是要让藻类在水体中生长繁殖，通过生态系统食物链的更高一级来消化生长繁殖的藻类；通过精准地对于目标水域进展水生动物特别是鱼类的控制来调整水体水生动物生物种群数量与群落总量，准确地控制水体中藻类的总量。

这对恢复水域生态系统和治理水体富营养化都有着极其重要的意义。

一、对于藻类的认识平常我们一提到藻类，首先想到的是水体的富营养化现象，想到的是“蓝藻〞的爆发，“水华〞的发生，“藻毒素〞对于人体的危害等等。

这实际上是我们对藻类的一个很偏面认识，而事实上：1、藻类是水体的初级生产力，是水体生产力的表达。

浮游藻类在水域生态系统中属于初级生产者，体具有叶绿素，通过光合作用等将CO2、水体中的氮磷等无机物转变为葡萄糖等有机物，供其他次级消费者利用，这在水生态系统中具有重要的地位。

浮游藻类是水域生态系统食物链的开端，是无机环境与有机环境的承接者，对物质循环和能量转化起着重要作用。

它们提供氧气、提供饵料、物质转化。

浮游藻类是水域生态系统食物链中非常重要的环节，所有高等水生生物的生存最终依靠藻类的存在。

2、藻类是自然界物质循环最为重要的一个环节。

从藻类的分子式近似地为C106H263O110N16P〔藻类原生质〕可以看出，自然界的碳、氮、磷的循环都得依靠藻类来完成，藻类在自然界中是很重要的一类物质。

“8种科学的末日预言〞中的第四条预言就是关于藻类的：藻类危机〔有某一日，地球上的硅藻不利用太阳能将水形成氧气与氢气而是变种不能利用水分子或者其他的替代物，它有可能转化为利用盐为原料时，结果释放出氯气，没多少年就足以毁掉整个地球。

〕，这足见藻类在自然界的重要性。

3、了解藻类生长的关联因素。

温度、水体的PH值、水体中的氮、水体中的磷、光照等等都对藻类的生长繁殖有关联。

生物操纵在富营养化湖泊生态恢复中的应用及问题综述
谷娇;崔小惠;刘敏;戴燕燕;李宽意
【期刊名称】《生态科学》
【年(卷),期】2022(41)2
【摘要】近年来,水体富营养化已成为全球范围内日趋严重的水环境问题之一,而生物操纵则是通过改变水生食物网结构、降低浮游植物生物量、使水体变清,成为富营养水体生态修复的有效途径。

论文综述了生物操纵理论的产生和发展、概述其在国内外湖泊生态修复中的应用、总结其在实际应用中面临的挑战,重点讲述了生物操纵后幼鱼暴发的原因及所产生的负面效应,并针对湖泊存在的差异性问题提出相应的措施建议。

大量实践结果表明,即使存在一些影响生物操纵取得成功的限制因素,但对于湖泊、水库而言,只要有效控制水体的磷浓度,生物操纵依然可以作为一种有效的退化湖泊生态恢复技术。

对于热带、亚热带湖泊和水库,除了控制磷浓度外,有效减少幼鱼尤其是底栖食性幼鱼的生物量也是生物操纵技术取得成功的关键。

【总页数】12页(P237-248)
【作者】谷娇;崔小惠;刘敏;戴燕燕;李宽意
【作者单位】太原师范学院;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X171.4
【相关文献】
1.生物操纵在退化湖泊生态恢复上的应用
2.生物操纵理论与技术在富营养化湖泊治理中的应用
3.富营养化湖泊治理中的生物操纵理论
4.水生植物在湖泊富营养化生态修复中的应用
5.水生植物在湖泊富营养化生态修复中的应用
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生物技能的控制与应用生物技能是生物学和技术学相互融合的产物，是对于生物体各种生理功能及机能的研究和应用。

它不仅为人类社会的发展带来了新思想和新视野，还为改善生命质量和促进经济发展做出了不可磨灭的贡献。

本文将就生物技能的控制和应用展开探究。

1.基础研究和技术创新基础研究是生物技能的重要基础，其研究成果广泛应用于多个领域。

例如，在药物研发方面，将基础研究研究成果应用于新药创制、药物代谢及药物治疗等方面，可以获得更为精准及有效的药物。

在工业生产方面，将基础研究成果应用于生产工艺及新材料的研发，对于提升生产效率、减少能源消耗、改善产品性能等方面有着重要作用。

另外，技术创新也是生物技能的重要组成部分。

例如，在3D 打印技术的研发中，通过生物技能创新，可以实现3D打印复杂的生物组织和器官等。

此外，基于生物技能的中性网络技术也发挥着重要作用。

它不仅可以帮助我们更好地了解人类大脑的工作方式，还可以实现植入式神经调节器的控制。

2.治疗疾病和保健养生生物技能的应用广泛涉及到治疗疾病和保健养生等方面。

在医疗领域中，生物技能被广泛应用于新药后期性能检验、临床实验、新药研发和生产等环节。

例如，利用生物技能进行抗菌素剂量控制研究，可以减少患者经验、提高治疗效果、降低药物的不良反应。

除此以外，生物技能对于体育运动健康有着重要的作用。

例如，乒乓球选手使用的反弹板和游泳选手使用的高科技泳衣，都利用了生物技能创新。

此外，血糖监测仪、人工耳蜗以及心脏起搏器等都是生物技能的应用。

这些产品可以从健康角度出发，为人们带来更加科学、精确、可靠的治疗和保健服务。

3.环境保护和资源利用生物技能在环境保护和资源利用领域也有着广泛的应用。

例如，生物技能被广泛用于环保和食品安全监管。

通过利用生物技能创新，在环境和生物体中监测有毒物质可以更加精确地确定其浓度和起始点位置。

此外，利用微生物技术，还可进行废水和工业废料的处理，大大降低了环境污染的风险。

在资源利用方面，利用生物技能，可以实现植物人类的遗传改造、降低生物多样性损失和利用昆虫类生物等等。

初中生物实验操作中常见问题分析及应对策略摘要本文主要通过对学生在初中生物实验操作过程中遇到问题的详细分析及应对策略的总结，利于教师针对性的辅导学生实验操作，从而减少学生在实验操作中此类问题的产生。

关键词显微镜；玻片标本；常见问题；应对策略生物学是一门以实验为基础的学科，实验是生物学的灵魂。

《义务教育生物学课程标准（2022版）》中提出的理念之一是“核心素养为宗旨”，探究实践是核心素养的重要内涵。

生物实验是提升学生探究实践的重要手段和有效途径,但在实验教学中发现，学生的实验操作能力相对较差，实验素养能力有待进一步提高，笔者现将学生遇到的问题及应对策略总结如下：1 有关显微镜的问题1.1 显微镜视野内较暗的问题显微镜视野不亮，首先可能是物镜没有对准通光孔，对光时转动转换器听到“咔”的一声使低倍物镜对准通光孔即可；其次可能是光圈选择不对或者光圈没有对准通光孔，光线暗时，可选用大光圈，转动遮光器时，也是可听到“咔”的一声轻响，表明光圈正好对准通光孔；第三可能是反光镜没有对准光源，转动反光镜使其中一面对准光源，光线较暗时，可选用凹面镜。

1.2 视野内找不到物像的问题如果显微镜操作时，视野内找不到物像，首先可能是物像不在视野之内，原因是放置玻片标本时，材料没有对准通光孔，如果重新调节玻片标本位置后也没能找到物像，，其应对策略是转动粗准焦螺旋使镜筒上升时，视野会从一个白亮的场景转变到视野中有点杂质，这时移动玻片标本，在视野中会找到一个模糊的物像，再调节粗准焦螺旋或细准焦螺旋就可以看到清晰的物像了；其次可能是镜筒上升太快，当转动粗准焦螺旋使镜筒上升太快时，会使物像一晃而过，这时可以重新把镜筒下降使物镜接近玻片标本，再重新转动粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升，即可看到物像；最后可能是显微镜本身问题，镜筒最低时离玻片标本较远，这时不管你怎么调节焦距，都找不到物像，镜筒最下方有一个螺丝，转动调节使镜筒的最低位置降低些即可。

1.3 镜筒上升太高下不来的问题有的同学转动粗准焦螺旋使镜筒上升时，因为升的太高出现了顺时针方向转动粗准焦螺旋，镜筒不下降的现象。

分子生物学研究中的基因操纵技术一、引言分子生物学一直是生物学研究的重要方向之一，其中基因操纵技术发挥着重要作用。

基因操纵技术是指通过人为手段改变生物体内某个基因的表达或结构，从而达到特定的研究目的。

本文将从基因操纵技术的定义、分类、原理、应用等方面进行探讨。

二、基因操纵技术的分类基因操纵技术可以根据其作用机理不同进行分类。

这里我们将其分为以下三种。

1. 基于功能的基因操纵技术：该技术是通过改变或剥夺一个基因的功能，来分析该基因的功能以及整个生物体的代谢和生理过程。

其中最常用的方法是Knockout（KO）和Knockin（KI）。

· Knockout技术：针对一个基因，将其打靶，使其失去功能。

常见方法包括基因敲除、RNA干扰、甲基化等方法。

例如，通过基因敲除技术，可以研究某个基因对细胞增殖、细胞分化或细胞凋亡的影响。

· Knockin技术：将外源DNA序列或它的突变体整合到目标基因的遗传位点上。

主要包括修饰基因的结构或功能，添加报告基因等。

例如，通过添加报告基因（如绿色荧光蛋白，GFP）在细胞和组织水平观察基因的表达和定位。

2. 依赖于DNA重组的技术：该技术是通过改变DNA序列，来寻找特定的功能基因组拆分，如插入外源DNA序列、通过替换来改变基因活性等。

其中最常见的技术为：·制造转基因：外源基因插入到宿主细胞中，形成转基因。

例如转基因水稻、转基因小麦等。

·化学诱变：通过化学诱变，诱发DNA之间的相互重组，引起植物基因的变异，从而筛选出有利的突变体。

例如，通过化学诱变对菜心、大葱、卷心菜和草莓等进行诱变。

·基因工程：通过基因工程技术，改变植物中代谢通路或抗病性基因等的表达或结构，从而提高植物的产量和耐受性。

3. 基于RNA技术的基因操纵技术：RNA技术主要通过基于RNA的基因靶向打靶靶向调节RNA特异性被调控的机制实现的。

包括RNA干扰（RNAi）和RNA修饰（RNAmod）。

鲢、鳙非经典生物操纵的作用
张绪 1213223
所谓非经典的生物操纵既指鲢、鳙等内陆水域主要的滤食性经济鱼类,通过对浮游生物的摄食行为抑制蓝藻水华的发生,这种干预现象在水域生态学领域称为非经典生物操纵。

对于这种非经典操作理论对水域生态系统的作用机理，目前有两种不同的观点。

一种观点认为鲢、鳙大量滤食浮游生物,在控制蓝藻水华的同时还可将水中有机物转化为鱼产品移出,能够有效控制水体富营养化;另一种观点认为,放养鲢、鳙实际加快了水体营养盐的周转速率,在抑制蓝藻水华的同时加快了水体的富营养化进程。

非经典生物操纵就是利用有特殊摄食特性、消化机制且群落结构稳定的滤食性鱼类来直接控制水华，其核心目标定位是控制蓝藻水华。

由此可见，非经典生物操纵所利用的生物正是经典生物操纵所要去除的生物，其治理的目标正是经典生物操纵所无能为力的。

鲢、鳙控制蓝藻水华的作用机制主要有两点，改变藻类群落结构以及导致小型藻类占优势：他在原位围隔实验中发现，没有放养鲢、鳙的围隔内，出现蓝藻水华；而在放养鲢、鳙的围隔内，藻类的生物量处于低水平，并且蓝藻未能成为优势种群。

而在另一项实验中，在发生蓝藻水华的围隔中加入了鲢、鳙后，蓝藻水华在短期内消失。

而鲢、鳙鱼可用于控制蓝藻水华，其中一个方面是由于它们具有特殊的滤食器官，它们的滤食器官由腮耙、腮耙网、腭皱和腮耙管组成，滤食过程中小于腮孔的藻类将随水流漏掉，大于腮孔的藻类将被截住，送到消化道。

所以鲢、鳙可以摄食丝状或形成群体的蓝藻，从而起到控制蓝藻水华的作用。

另一个原因是鲢、鳙对蓝藻毒素有较强的耐性。

现代生物科学技术在生物学科中的应用实例与反思论文2000字科学技术是把双刃剑，现代生物技术既带来了进步,也带来了负面影响,还潜藏着新的危险，全面把握现代生物技术的发展状况,辩证地审视其可能产生的后果,深入探索如何使现代生物学更好地造福于人类,对整个人类社会的发展进步具有极其重要的意义。

分子生物学的发展和各种尖端技术在生物领域上的应用，诞生了一种具有划时代意义的技术：即生物工程技术。

它彻底改变了传统生物技术的被动状态，使人类可以按照自己的意愿去改造生命。

但是，任何一种技术的使用和推广，都是一个复杂的社会过程，在这个过程当中，往往衍生出超越技术设计者预想的自然和社会效应，甚至会危及人类自身。

现代生物技术的发展同样面临这样的现实问题，在这种情况下进行哲学反思十分重要。

现代生物技术发展带来的诸多问题近年来，从技术上讲，人们主要关心的是以下两个问题：（1）外源基因引入生物体特别是人体后，是否会破坏调节细胞生长的内源基因，是否会激活原癌基因。

(2)基因工程是否会导致难以控制的新型病原的出现。

虽然目前对这两个问题尚无明确的答案，但是世界各国政府都对基因操作制订了严格的规范。

任何技术都有双面性，现代生物技术还可能引起一系列社会伦理问题。

(一) 关于克隆人的争议从“多莉”羊的克隆成功，待几年来其他克隆动物的尝试，克隆技术正不断发展。

目前科学界把对人体的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。

科学界和伦理界对治疗性克隆普遍支持。

但生殖性克隆，即克隆完整的人则遭到很大的抵制。

克隆人给伦理道德方面带来了巨大的冲击，对现有的社会关系、家庭结构造成了巨大的冲击。

另外，克隆人的身份难以认定，使人伦关系发生模糊、混乱乃至颠倒，进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。

(二) 转基因生物的安全性转基因生物对人类健康可能造成何种危害及起严重程度如何？目前的科学水平还难以给出准确的回答。

转基因微生物应用于动物后，微生物可以经过消化、呼吸系统释放到环境中，也可能对环境质量或生态系统造成不利影响。

第３卷第３期２０１０年　５月水生态学杂志ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｅｃｏｌｏｇｙ　Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．３　Ｍａｙ，２０１０ 收稿日期：２０１０－０５－１０基金项目：科学技术部农业科技成果转化资金项目“控制水库富营养化的生物操纵技术示范”（２００７ＧＢ２３３２０４３６）作者简介：郝保山，１９６４年生，河南孟州市人，高级工程师，主要从事水利经济、水利渔业、水生态环境研究。

Ｅｍａｌ：ｈａｏｂａｏｓｈａｎ＠１６３．ｃｏｍ生物操纵技术在西北地区水库水体富营养化防治应用前景郝保山１，邹　曦２，李　明２，彭建华２（１．中国矿业大学化学与环境工程学院，北京　１０００８３；２．水利部中国科学院水工程生态研究所，武汉　４３００７９）摘要：西北地区是我国最干旱的地区，水库在西北地区的工农业生产、渔业养殖、水利调度、防洪以及气候调节等方面发挥着极为重要的作用。

外源污染的过量输入、来水量下降和补水不足、气温升高、生态系统受损是西北地区水库水体富营养化的成因。

应对西北地区不同类型水库进行基础调查，了解水库水质状况和营养水平，有针对性的实施投放鱼食性鱼类或人工控制浮游动物食性鱼类、投放滤食性鱼类、投放螺、蚌、贝类等水生动物和人工调控水生植被等生物操纵技术。

关键词：生物操纵；富营养化；水库；西北地区中图分类号：Ｘ５２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－３０７５（２０１０）０３－０１１３－０５ 由于人类长期的开发活动，加之逐渐暖干的气候的影响，给水库环境带来了不良的影响，引发了水库水体富营养化等问题。

针对这一问题，国内外许多专家学者研发了多种技术方法控制水体富营养化，包括物化方法和生物－生态措施等。

物化方法的实施能取得短期的效果，但化学试剂及其分解产物会通过生物链最终积累到人体，同时会造成水域生态系统的二次污染；物理措施则耗资较大，且不能从生态系统层面解决问题，需要持续的外力投入。

生物－生态措施因其安全、环保、有效的特点已经引起越来越多的关注和研究，生物操纵技术就是其中最为典型和有效方法之一。

生物操纵理论与技术在富营养化湖泊治理中的应用
刘晶;秦玉洁;丘焱伦;潘伟斌
【期刊名称】《生态科学》
【年(卷),期】2005(24)2
【摘要】近年来,全球范围内湖泊富营养化问题日趋严重.以生物操纵理论为指导,采用水生食物网调控、改善水质、抑制藻类的生物修复方法,为解决这一问题提供了可行的途径.论文综述了生物操纵理论的产生、发展和应用,阐述了富营养化水体生态系统中肉食性鱼类、滤食性鱼类、浮游动物、沉水植物和细菌等的作用,并针对当前生物操纵技术应用中存在的差异性问题,提出了不同湖泊应根据其特性采取不同的组合技术并重点采取相应措施的建议.
【总页数】5页(P188-192)
【作者】刘晶;秦玉洁;丘焱伦;潘伟斌
【作者单位】华南理工大学环境科学与工程学院,广州,510640;华南理工大学环境科学与工程学院,广州,510640;广州市黄埔区环境保护局,广州,510700;华南理工大学环境科学与工程学院,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】X52
【相关文献】
1.日本湖泊富营养化治理技术在几个发展中国家水质修复中的应用 [J], 涂建峰;刘江壁;郑丰
2.生物操纵理论在浅水湖泊治理应用中的现状与展望 [J], 吴锋;赵建成;陈小刚;黄静;李珊珊
3.日本湖泊富营养化治理技术在几个发展中国家水质修复中的应用 [J],
4.水生去富营养化水生态系统构建技术在湖泊治理中的应用 [J], 肖婷婷;徐艳勤
5.富营养化湖泊治理中的生物操纵理论 [J], 刘春光;邱金泉;王雯;庄源益
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河道整治中水生生态系统的构建目录1概述 (3)1.1水生生态系统 (3)1.2围隔 (3)1.3生物操纵法 (3)1.3.1定义 (3)1.3.2生物操纵基本原理 (4)1.3.3生物操纵理论发展综述 (4)1.3.4生物操纵运用进展 (5)1.4设计原则 (6)1.5环境现状调查 (6)1.6应用限制 (6)1.7预处理 (7)2水生生态系统构建 (7)2.1围隔结构组成 (7)2.2设计要求 (8)2.3水生生态系统结构设计 (9)3运行管理措施 (10)3.1日常维护 (10)3.2水质及生态系统结构维护 (10)河道整治中水生生态系统的构建1概述1.1水生生态系统是地球表面各类水域生态系统的总称。

水生生态系统中栖息着自养生物（藻类、水草等）、异养生物（各种无脊椎和脊椎动物）和分解者生物（各种微生物）群落。

各种生物群落及其与水环境之间相互作用，维持着特定的物质循环与能量流动，构成了完整的生态单元。

1.2围隔用塑料薄膜等材料在水体中围出具有一定体积、内含现场水、泥和各种生物群落的可控生态单元。

1.3生物操纵法1.3.1定义生物操纵法分经典的和非经典的生物操纵2种。

经典的生物操作法，就是通过改变捕食者(鱼类)的种类组成或多度来操纵植食性的浮游动物群落的结构，促进滤食效率高的植食性大型浮游动物，特别是枝角类种群的发展，进而降低藻类生物量，可提高水的透明度，改善水质。

主要运用于小型的、封闭的、且浮游植物群落不是由水华蓝藻而是由绿球藻、小型硅藻和包括隐藻在内的鞭毛藻等组成的浅水水体。

由于水体中的浮游动物普遍存在且存在时间较长，与浮游植物具有同步性，春末的“清水期”表现出了自然的生物操纵作用；并且浮游动物种群变化迅速，对藻类水华的突然爆发具有针对性。

非经典性的生物操纵法是以滤食性鱼类为基础的，通过控制凶猛鱼类或放养食浮游生物的滤食性鱼类（鲢、鳙）来直接取食藻类特别是蓝藻水华的生物操纵。

1.3.2生物操纵基本原理生物操纵也称食物网操控，其基本原理是通过对水生生物群及其栖息地的一系列调节，以改变水生生态系统中营养级间相互作用，最终促使浮游植物生物量下降。

城市富营养化景观水体的生物修复技术富营养化景观水体一直以来是国内外水处理的难题。

生物修复技术在富营养化景观水体中有其独特的应用价值，本文综述了微生物修复技术、水生植物修复技术、生物操纵修复技术及组合修复技术的研究现状，对各修复技术进行讨论。

并分析和展望了不同生物修复技术相互结合在水体修复中的作用，提出各组合单元的选择和相互之间的作用可以增强富营养化景观水体的修复效果。

标签：景观水体;富营养化;生物修复随着社会的发展和人民生活水平的提高，居民对高品质生活环境的要求也逐渐重视。

因此，随着城市绿地、公园和住宅小区的建设，人工湖、人工河、喷泉、人工瀑布、景观池塘等都在增加。

大多数景观水是封闭的或缓流水体，此类水体常处于静态，流动性较差，再加上雨水冲刷和浇灌水的渗透，会将植物中的各种氮、磷、碳、钾等营养物和肥料、农药以及树叶、枯草等“绿化废物”大量汇集到地势较低洼的景观水中[1]。

另外，由于管理不够完善，景观水体可能成为居民生活污水及垃圾的受纳体，从而导致水体的污染程度加重[2]。

对周边居民的生活环境造成影响，违背改善生活条件的初衷。

常用的景观富营养化水体可以用物理法、生物、化学法等方法进行修复。

物理法包括截污、底泥疏浚、引水和调水、曝气复氧等;化学法包括化学絮凝、投加化学药剂杀藻等;生物法包括微生物修复、生物操纵、植物修复、组合修复技术等[3]，其中物理、化学法见效快、污染物去除率较高。

物理方法都只能缓解水体富营养化，不能从根本上解决富营养化问题。

化学药剂还有二次污染的风险，可能产生大量污泥，需要较高的运行成本。

与传统的物理法和化学法相比，生物修复法有以下优点：①修复效果明显，且可以长期保持;②易于操作，对生态良好;③利于生态平衡的重新建立，且没有二次污染风险;④投资少，易于推广[7]。

1.水体富营养化的生物修复技术1.1微生物修复微生物修复是指微生物生长过程进行新陈代谢时，利用外界物质作为自身生长的养分，当微生物以水体中的污染物质为营养时，水体逐渐得到净化。

第3卷第3期2010年5月水生态学杂志Journal of Hydroecology Vol.3，No.3May ，2010收稿日期：2009－12－21基金项目：辽宁省自然科学基金项目（20072140），大连市科学计划项目（2007E21SF164）。

通讯作者：蒲红宇，1969年生，男，副教授，硕士生导师，主要从事鱼类养殖和养殖水域生态学研究。

E －mail ：puhongyu@作者简介：刘敏，1983年生，男，硕士研究生，主要从事水域生态学研究。

E －mail ：liumin19830414@鲢、鳙非经典生物操纵作用的研究进展与应用现状刘敏，徐敏娴，许迪亮，蒲红宇（大连水产学院辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁大连116023）摘要：鲢、鳙作为内陆水域主要的滤食性经济鱼类，通过对浮游生物的摄食行为抑制蓝藻水华的发生，这种干预现象在水域生态学领域称为非经典生物操纵。

综述了鲢、鳙非经典生物操纵作用的研究与应用进展。

目前关于鲢、鳙非经典生物操纵作用存在2种不同的观点。

一种观点认为鲢、鳙大量滤食浮游生物，在控制蓝藻水华的同时还可将水中有机物转化为鱼产品移出，能够有效控制水体富营养化；另一种观点认为，放养鲢、鳙实际加快了水体营养盐的周转速率，在抑制蓝藻水华的同时加快了水体的富营养化进程。

针对这2种不同观点开展的实验与调查表明，鲢、鳙放养对于抑制藻类水华的爆发作用明确，但同时导致浮游动植物小型化，浮游生物的数量会由于水体营养盐周转速率的加快而出现大幅波动。

综合各方观点作者认为，鲢、鳙对于水体蓝藻水华形成的预防和抑制作用证据较为明确，但对于一定时期内水体营养盐变化的影响存在较大的不确定性，与水文条件、鲢鳙存量、集水区状况等有密切的关联。

关键词：鲢；鳙；非经典生物操纵；富营养化；浮游生物中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1674－3075（2010）03－0099－051非经典生物操纵理论的形成Shapiro 等（1975）在水域生态学研究领域最先提出了经典生物操纵理论，认为通过人工清除水体中滤食鱼类或增加肉食鱼类的数量，可以导致浮游动物数量的增加和组成种类体型的大型化，从而提高浮游动物对浮游植物的摄食效率，降低浮游植物的数量。

生物驱动与控制系统的建模和应用研究生物驱动和控制系统是现代科技快速发展的产物，它以仿生学和机器人技术为基础，融合了多种学科知识，具有广泛的应用前景，尤其在环境监测、医疗救护、航空航天等领域有着广泛的应用。

一、生物驱动与控制系统的基础理论生物驱动和控制系统的基础理论主要包括仿生学、控制理论和机器人技术三个方面。

1. 仿生学仿生学是从“自然界中汲取灵感，模拟自然生物机制，应用于工程和科学中”的一门跨学科科学。

仿生学提供了自然界中生物所发展出的复杂适应机制，如运动、感知、智能等，为生物驱动和控制系统的研发提供了重要的理论基础。

2. 控制理论控制理论是将控制目标与控制行为相结合，通过对被控对象的状态、行为、信号等信息进行传感、检测和处理，实现对被控对象的精确控制和调节的一门工程学科。

现代控制理论已从传统的PID控制器发展到模型预测控制、自适应控制等高级技术。

3. 机器人技术机器人技术是专门研究机器人运动、感知、控制、决策等方面的一门学科。

机器人技术的发展使得生物驱动和控制系统成为了可行的研究方向。

二、生物驱动与控制系统的建模和应用生物驱动与控制系统的应用主要涉及到机械臂、步态仿真和生物信号处理等方面。

1. 机械臂机械臂是生物驱动和控制系统的一个重要的应用领域，主要应用于制造业的自动化生产线上。

机械臂的控制需要人工干预，但是生物驱动和控制系统可实现对于机械臂的自主控制，提高机械臂的精确控制能力。

2. 步态仿真在生物驱动与控制系统的研究中，步态仿真是一个重要的应用领域。

步态是人和动物进行移动时肌肉协调的产物，通过步态仿真，可以更好地研究肌肉协调的规律，实现对于人体运动的模拟和控制。

3. 生物信号处理通过对于人体脑电波、心电波等生物信号的监测与处理，可以实现对人体状态的检测与控制。

通过生物信号处理技术，可以更加细致地研究人体的变化及其动态变化特性。

三、未来的发展方向目前，生物驱动和控制系统还存在一些问题，包括对于复杂环境的应对能力较差、对于人类生理系统不了解等问题。