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黑藻

黑藻

Hydrilla verticillata

黑藻(Hydrilla verticillata),俗称水轮叶或印度星藤,是属于水车前科(Hydrocharitaceae)的沉水性水生植物。它是全球分布最广、生态意义最重要的淡水大型水生植物之一,既以高效的增氧能力着称,也被视为全球最具侵略性的入侵水生物种之一。

• 多年生沉水性草本植物,可生长于淡水至微咸水环境中
• 能在水面形成致密且几乎无法穿透的垫状群落
• 以惊人的生长速度闻名——在最佳条件下,茎每天可伸长达 2.5 公分
• 常与同属的水蕴草属(Elodea,即加拿大水草)混淆,但可透过其锯齿状叶缘及沉积物中的块茎加以区分

黑藻(Hydrilla verticillata)被认为起源于旧世界的热带与亚热带地区,其原生分布范围涵盖亚洲、非洲和澳洲的部分地区。

• 原生地包括南亚与东南亚地区、中非部分地区以及澳洲北部
• 最早根据在印度采集的标本进行科学描述
• 于 1950 或 1960 年代引入美国,极可能是透过水族贸易途径
• 此后在美国南部与东部迅速扩散,成为北美最令人头痛的入侵性水生杂草之一
• 现已分布于除南极洲以外的所有大陆
黑藻是一种具根系的沉水性水生植物,其形态高度可塑,使其能在多样的淡水栖地中茁壮生长。

茎:
• 细长且具分枝的茎可长达 1 至 3 公尺(在深水中偶尔可达 9 公尺)
• 生长迅速,并在水面或近水面处形成致密的垫状群落
• 极易断裂——即使微小的茎片段也能再生为完整的新植株

叶:
• 以轮生方式排列,每轮 3 至 8 片(通常为 4 至 5 片)环绕茎部
• 小型,披针形至狭长椭圆形,长 6–20 毫米,宽 1–4 毫米
• 叶缘具明显锯齿(齿状)——为关键鉴定特征
• 叶片背面之中肋可能带有细小刺或齿
• 颜色为亮绿至深绿色,有时略带红褐色调

根与根茎:
• 根为不定根,自茎节处生出,将植株固定于沉积物中
• 会在基质中产生地下块茎(冬芽)——这些对越冬与长期存活至关重要
• 块茎形似马铃薯,直径 5–10 毫米,可在沉积物中保持活力达数年之久
• 亦会在茎上产生腋生冬芽(芽体)

花:
• 雌雄异株——雄花与雌花分别生长于不同植株上(在大多数引入族群中,仅见雌株)
• 雌花极小,单生,具三片半透明白色萼片与三片花瓣,着生于细长如线的 hypanthium(花托筒)顶端,可延伸至水面
• 雄花更小,呈绿色,可能脱离后漂浮至水面,或仍附着于植株上
• 花朵不明显,在许多族群中极少被观察到
黑藻占据多样的淡水栖地,并深刻改变其所入侵的生态系统。

栖地:
• 见于湖泊、池塘、河流、水库、运河、沟渠及缓流溪流
• 能耐广泛水深,从浅水岸边至超过 6 公尺深处皆可生长
• 可在贫营养与富营养水域中生存
• 耐低光照条件——能在许多竞争物种无法进行光合作用的微弱光线下进行光合作用
• 能耐轻微盐度(最高可达约 7 ppt),使其能殖民半咸水环境

生长条件:
• 最适温度范围:20–30°C
• 可透过枯萎至块茎并于春季再生的方式度过结冰环境
• 能耐广泛 pH 值范围(约 5.0–9.0)
• 极高效地直接从水体与沉积物中吸收养分

生态冲击:
• 形成致密水面垫层,阻挡阳光,压抑原生沉水植被
• 改变溶氧动态——可能导致氧气浓度出现极端的昼夜波动
• 改变水质化学性质,包括 pH 值与养分循环
• 排挤原生水生植物群落及其依赖的野生动物
• 可能阻碍灌溉渠道与排水系统中的水流
• 在某些环境中提供蚊虫幼虫的栖息地

繁殖与扩散:
• 主要透过茎断裂、块茎及腋生冬芽进行营养繁殖
• 单一具有一个节的茎片段即可再生为新植株
• 块茎能耐干燥、草食动物啃食,并能通过水禽消化道而不失活性
• 借水流、船只、拖车、钓具及水禽传播
• 在引入地区(如北美),因通常仅存单一性别,有性繁殖极为罕见
黑藻(Hydrilla verticillata)本身被认为对人类或大多数哺乳类无直接毒性。然而,其致密垫层中可能滋生蓝绿菌(蓝藻),而某些蓝绿菌物种会产生毒素(如微囊藻毒素、圆柱孢藻毒素),对人类、宠物及牲畜有害。

• 致密的黑藻垫层会创造有利蓝绿菌大量繁殖的停滞微环境
• 接触或摄入与黑藻垫层相关之含蓝绿菌水体,可能导致皮肤刺激、胃肠道疾病,严重时甚至造成肝脏损伤
• 该植物被水禽食用时通常无毒,水禽乐于取食其叶片与块茎
在大多数司法管辖区,黑藻并非故意栽种之物,且在许多地区被列为有害杂草或禁止植物。然而,有时仍会于受控的水族箱环境或科学研究中使用。

水族箱用途(于合法地区):
• 可用作淡水水族箱中的增氧植物
• 生长迅速,有助于吸收过量养分,减少藻类滋生
• 需要中度至强烈的光照
• 偏好温度为 18–28°C
• 易于透过茎插繁殖——只需将茎片段种植于基质中即可

法律地位:
• 在美国依据《植物保护法》列为联邦有害杂草
• 在美国许多州禁止销售、分发或运输
• 在澳洲、纽西兰及欧洲部分地区被列为需关注的入侵物种
• 任何栽培行为前务必查阅当地法规

防治方法:
• 机械收割——短期有效,但碎片可能扩散疫情
• 除草剂施用(如氟啶酮、恩多索、敌草快)——最常见的大规模管理工具
• 生物防治——草鱼(Ctenopharyngodon idella)会取食黑藻;数种昆虫生物防治媒介(例如亚洲黑藻潜叶蝇 Hydrellia pakistanae)已引入美国
• 水位调降——降低水位使植株与块茎暴露并干燥死亡
• 预防措施——清洁船只与设备,避免片段在不同水体间转移

趣味知识

黑藻(Hydrilla verticillata)是最早在太空中展示光合作用能力的植物之一。在苏联太空站进行的实验,以及后来由 NASA 进行的研究中,黑藻被用于探讨其在生物再生生命支持系统中的潜力——利用水生植物在密闭环境中产生氧气并去除二氧化碳。 • 黑藻的光合作用效率极高,即使在极低光照条件下亦然——它能在仅为全日照 1% 的光线下开始进行光合作用 • 单一黑藻块茎仅靠断裂繁殖,即可在一个生长季内产生数千株新植株 • 仅在佛罗里达州,每年用于黑藻管理的费用就高达数千万美元 • 尽管在北美是入侵害草,但在其原生地,黑藻却是迁徙水禽的重要食物来源——赤颈鸭等物种在冬季高度依赖其块茎与叶片 • 该植物能在近乎完全黑暗的环境中生长,且能从微小片段惊人地再生,使其成为地球上最具韧性的水生生物之一

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