▲上图：从佛罗里达州的帕胡基（Pahokee）向远处望去，看见奥基乔比湖的广阔景色。图源：Fl295摄于2006年1月26日。（公域）

在一些湖泊中，水质看起来清澈见底，却潜藏着一种威胁——蓝藻水华。这种水华不仅会让水体变绿、变脏，还可能带来有害的毒素，严重影响水质，甚至危及水生生物和人类健康。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，2025年4月，佛罗里达大西洋大学（FAU）海港分校海洋研究所与南佛罗里达大学海洋科学学院联合开展的一项最新相关研究发表在了《生态建模》（Ecological Modelling）期刊上。科学家们利用物理-生物地球化学模型，揭开了蓝藻这种微小生物的“日常作息”，让我们更加清楚地了解它们如何通过“早晚出门打卡”般的垂直迁移，繁殖生长，最终形成危害性的藻华。

蓝藻，虽然名字中带有“藻”字，但它实际上并不属于真正的植物。在水体中，蓝藻以其独特的繁殖方式和光合作用特性，有时会迅速增长，形成我们通常所说的“藻花”。这些蓝藻中，有些会分泌毒素，称为“有害藻华”，一旦爆发，就会对水生态环境和人类健康带来威胁。

▲上图：这张照片是在2016年7月1日拍摄的卫星图像，可以看到美国佛罗里达州奥基乔比湖上大规模的藻类水华现象。由于季节性强降雨、温暖的气温以及农业径流等因素，湖面上爆发了浓稠且散发着异味的藻类，并且正在扩散到周边的水域。这次严重的藻类水华甚至促使佛罗里达州州长里克·斯科特宣布东南沿海地区进入紧急状态。图源：Planet Labs（CC BY-SA 4.0）

奥基乔比湖（Lake Okeechobee）是美国佛罗里达州最大的一片淡水湖。这个湖泊不仅在农业灌溉、水资源调度、防洪等方面起着至关重要的作用，也是周围居民的休闲和旅游胜地。不过，近年来，湖中频繁爆发有害藻华，特别是铜绿微囊菌（Microcystis aeruginosa）这种产生毒素的蓝藻。

铜绿微囊菌 (Microcystis aeruginosa) 是一种在淡水中广泛分布的蓝藻（也称为蓝细菌），是引起有害藻华（HABs）最常见的种类之一。在富营养化的水体中，它能够迅速繁殖形成肉眼可见的绿色、或蓝绿色的浮膜，产生具有肝毒性的微囊藻毒素（microcystins）以及其他有害物质，对水生生态系统和人类健康构成潜在威胁。它们的生长在水温适宜、富含养分的环境中尤为迅速，尤其是湖泊水体浑浊时，蓝藻更易生存、并扩散开。

▲上图：铜绿微囊菌 (Microcystis aeruginosa)。可以看到一些绿色的絮状物漂浮在水面上，这些就是大量的铜绿微囊菌聚集形成的。这种蓝藻在温暖富营养的水里容易大量生长，可能会产生对人和动物有害的毒素。图源：Zihao Wang （CC BY-SA 4.0）

那么，为什么蓝藻会在奥基乔比湖等地方爆发呢？

科学家通过这个最新的研究，揭示了蓝藻的“日常作息”。蓝藻并不像我们想象的那样漫无目的地漂浮在水中。它们有自己固定的“作息时间”：每天清晨，它们会浮到水面，借助阳光进行光合作用，吸收能量；而到了夜晚，它们则会沉到水体较深的地方，寻找养分。这一过程被称为“昼夜垂直迁移”。可以想象，蓝藻就像是按时“打卡”上下班，它们的迁移方式让它们在浑浊的水体中更容易存活、繁殖。

除了蓝藻本身的迁移特性，科学家还发现，湖泊的水流、风向风力和温度变化等环境因素也对蓝藻的迁移模式产生重要影响。通过结合物理和生物地球化学模型，科学家们发现，蓝藻的“上浮”和“下沉”，跟湖泊的水流、风向风力、温度差异是息息相关的—— 每天早晨，湖水表面温度较高，阳光照射下，蓝藻便会上浮至水面，进行光合作用，促进生长；而晚上，随着气温下降、加上水体的垂直混合作用，蓝藻会被重新分布至水体的不同层次。这种迁移模式的变化，也使得蓝藻在湖泊中的分布呈现出明显的日夜变化。

在这项研究中，科学家们通过模拟湖泊的水流和生物过程，结合实地数据，验证了蓝藻的迁移规律。研究表明，蓝藻在清晨和中午时段的水面浓度最高，通常在下午后开始下降。这是因为在强风或水体混合作用的影响下，水面上的蓝藻会被带到水体深处，减少了它们获取光照的机会，导致其增长放缓。

另外，温度和风力变化也显著影响蓝藻的生长。在温暖的天气和温暖的水体中，蓝藻的生长速度明显加快，尤其在夏季，水温升高，为蓝藻提供了更适宜的生长环境。与此同时，温暖的水体和较小的风力使得蓝藻能更加集中地聚集在水面，形成浓密的藻华。但当强风来临时，水体的上下混合作用增强，蓝藻的分布更加均匀，水面上的藻华则可能得到抑制。

这一发现，对蓝藻的监测和治理具有重要意义。科学家们用对温度、风力等因素的研究的信息，能够更准确地预测蓝藻何时何地会形成有害藻华。这使得水质管理人员可以在藻华爆发之前就采取有效措施、防患于未然，减少对水体生态和公共健康的危害。

事实上，蓝藻的迁移规律不仅仅适用于奥基乔比湖，在其他类似的湖泊和水体中，蓝藻的生长和扩散往往受到相似的自然环境因素影响。随着全球气候变化的加剧，许多地区的水体温度逐年上升，蓝藻的生长环境得到了进一步改善。而一些富营养化严重的水体，尤其是受到农业和城市排放污染的湖泊，蓝藻更容易爆发并形成有害藻华。因此，这项研究也为全球类似水体的藻华治理提供了重要的科学依据。

蓝藻的生长不仅会影响湖泊水质，还会对生态系统造成负面影响。大量蓝藻的出现，会覆盖水面，阻碍阳光照射到水下，进而影响水生植物的光合作用，导致水下氧气浓度降低，可能导致鱼类和其他水生生物死亡。而更为严重的是，某些蓝藻还会释放有毒物质，这些毒素不仅对水生生物造成危害，甚至能通过饮用水影响到人类健康。

由此可见，蓝藻的“昼夜垂直迁移”是它们生长和扩散的核心机制之一，这一规律的揭示让人类对蓝藻的生长有了更深入的认识。因此，如何有效控制、预测蓝藻的扩散，成为了水质管理和生态保护的一个重要课题。科学的研究和对蓝藻迁移规律的深入理解，让科学家们不仅可以帮助我们更好地预测藻华的发生，还能为水质改善提供有效的策略、有效减少蓝藻水华的发生。

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文 | 王芊佳审核 | Samantha排版 | 绿叶参考链接略

来源: 海洋与湿地