藻類

藻類

藻類包括數種不同類以光合作用產生能量的生物。它們一般被認為是簡單的植物,並且一些藻類與比較高等的植物有關。雖然其它藻類看似從藍綠藻得到光合作用的能力,但是在演化上有獨立的分支。所有藻類缺乏真的根、莖、葉和其它可在高等植物上發現的組織構造。藻類與細菌和原生動物不同之處,是藻類產生能量的方式為光合自營性。關于藻類的研究叫作藻類學(Phycology或Algology)
  • 中文名稱
    藻類
  • 外文名稱
    algae
  • 原核生物界、原生生物界和植物界
  • 藍藻門、藍藻門等
  • 特點
    無根、莖、葉等器官
  • 繁殖
    營養繁殖、無性繁殖、有性繁殖

基本簡介

類的概念古今不同。中國古書上說:“薻,水草也,或作藻”。可見在中國古代所說的藻類是對水生植物的總稱。在中國現代的植物學中,仍然將一些水生高等植物的名稱中貫以“藻”字(如金魚藻黑藻茨藻、狐尾藻等),也可能來源于此。與此相反,人們往往將一些水中或潮濕的地面和牆壁上個體較小,粘滑的綠色植物統稱為青苔,實際上這也不是現在所說的苔類,而主要是藻類。

藻類

藻類植物並不是一個純一的類群,各分類系統對它的分門也不盡一致,一般分為藍藻門、眼蟲藻門、金藻門、甲藻門綠藻門、褐藻門、紅藻門等。藻類的分類有其特殊性,由于它們均無根、莖、葉等器官的分化,所以它們的分類一般隻能根據它們的形態結構、細胞內所含色素、貯藏養料和生殖方式以及生活史等來進行。

藻類涵蓋了原核生物、原生生物界和植物界。原核生物界中的藻類有藍綠藻和一些生活在無機動物中的原核綠藻。屬于原生生物界中的藻類有裸藻門、甲藻門(或稱渦鞭毛藻)、隱藻門、金黃藻門(包括矽藻等浮遊藻)、紅藻門、綠藻門和褐藻門。而生殖構造復雜的輪藻門則屬于植物界。屬于大型藻者一般僅有紅藻門、綠藻門和褐藻門等為大型肉眼可顯而易見之固著性藻類。此類大型藻幾乎99%以上之種類棲息于海水環境中,故大型藻多以海藻稱之。另外,有些肉眼可見的固著性藍綠藻和少數之矽藻嚴格而言應該亦屬于大型藻的範圍。

生態特征

分布範圍

藻類分布的範圍極廣,對環境條件要求不嚴,適應性較強,在隻有極低的營養濃度、極微弱的光照強度和相當低的溫度下也能生活。不僅能生長在江河、溪流、湖泊和海洋,而且也能生長在短暫積水或潮濕的地方。從熱帶到兩極,從積雪的高山到溫熱的泉水,從潮濕的地面到不很深的土壤內,幾乎到處都有藻類分布。除輪藻門外的各門藻類都有海生種類。

生態特點

一般分藻類植物為浮遊藻類、飄浮藻類和底棲藻類。有的藻類,如矽藻門、甲藻門和綠藻門的單細胞種類以及藍藻門的一些絲狀的種類浮遊生長在海洋、江河、湖泊,稱為浮遊藻類。有的藻類如馬尾藻類飄浮生長在馬尾藻海上,稱為飄浮藻類。有的藻類則固著生長在一定基質上稱為底棲藻類,如藍藻門、紅藻門、褐藻門、綠藻門的多數種類生長在海岸帶上;這些底棲藻類在一些地方形成了帶狀分布。一般的說,在潮間帶的上部為藍藻及綠藻,中部為褐藻而下部則為紅藻。但中國海岸帶海域和亞熱帶海域的冬春兩季,高潮帶常有藍藻門的須藻,紅藻門的紫菜、小石花菜,褐藻門的鼠尾藻,綠藻門的綠苔、滸苔;中潮帶常有紅藻門的海蘿,褐藻門的萱藻和綠藻門的礁膜、石蒓等。低潮帶及潮下帶種類很多,如紅藻門的石花菜、角叉藻、多管藻、凹頂藻,褐藻門的海帶、裙帶菜、海蒿子和綠藻門的海松。潮間帶還有許多石沼,為藻類的生長提供了良好的條件。還有兩種特殊的生態環境適宜于若幹藻類群落的生長,如亞熱帶和熱帶的紅樹林,常有卷枝藻、鏈藻、鷓鴣菜在氣根上及樹幹基部上生長,熱帶海洋的珊瑚礁常有大量的仙掌藻屬植物。

溫度影響

溫度是影響藻類地理分布的主要因素。海藻根據生長地點溫度的差異可分為3種類型:

冷水性種

生長和生殖最適溫小于4℃,其下又可分為適溫為0℃左右的寒帶種及適溫為0~4℃的亞寒帶種。

溫水性種  

生長和生殖的最適溫為4~20℃,其下又可分為適溫為4~12℃的冷溫帶種和適溫為12~20℃的暖溫帶種。

暖水性種  

生長和生殖適溫大于20℃,又可分適溫為20~25℃的亞熱帶種及適溫大于25℃的熱帶種。多數海藻對溫度的適應能力不強,因此在海水溫度變化大的海區,一年中種類的變化很大,冬天有冷水性藻類,夏天有溫水性藻類,它們能在較短的適溫時間內完成生命周期。但有些底棲海藻對溫度變化的適應能力很強,如石蒓幾乎在世界各地都能全年生長。淡水藻中多數矽藻和金藻類在春天和秋天出現,屬于狹冷性種;有些藍藻和綠藻僅在夏天水溫較高時出現,為狹溫性種。

光照影響

是決定藻類垂直分布的決定性因素。水體對光線的吸收能力很強,湖泊10米深處的光強僅為水表面的10%;海洋100米深處的光強僅為水表面的1%;而且由于海水易于吸收長波光,還造成各水層的光譜差異。各種藻類對光強和光譜的要求不同,綠藻一般生活于水表層,而紅藻、褐藻則能利用綠、黃、橙等短波光線,可在深水中生活。

水體的化學性質也是藻類出現及其種類組成的重要因素。如藍藻、裸藻容易在富營養水體中大量出現,並時常形成水華;矽藻和金藻常大量存在于山區貧營養的湖泊中;綠球藻類和隱藻類在小型池塘中常大量出現。

此外,生活于同一水域的各藻類相互間的影響對它們的出現和繁盛也有重要作用,某些藻類能分泌物質抑製其他藻類的形成和發展。 根據現代對藻類植物的認識,藻類並不是一個自然分類群,但它們卻具有以下的共同特征:

1、植物體一般沒有真正根、莖、葉的分化藻類植物的形態、構造很不一致,大小相差也很懸殊。例如眾所周知的小球藻(Chlorella),呈圓球形,是由單細胞構成的,直徑僅數微米;生長在海洋裏的巨藻(Macrocystis),結構很復雜,體長可達200米以上。盡管藻類植物個體的結構繁簡不一,大小懸殊,但多無真正根、莖、葉的分化。有些大型藻類,如海產的海帶(Laminariajaponica)、淡水的輪藻(Chara),在外形上,雖然也可以把它分為根、莖和葉三部分,但體內並沒有維管系統,所以都不是真正的根、莖、葉,因此,藻類的植物體多稱為葉狀體或原植體。

2、能進行光能無機營養一般藻類的細胞內除含有和綠色高等植物相同的光合色素外,有些類群還具有共特殊的色素而且也多不呈綠色,所以它們的質體特稱為色素體或載色體。藻類的營養方式也是多種多樣的。例如有些低等的單細胞藻類,在一定的條件下也能進行有機光能營養、無機化能營養或有機化能營養。但從絕大多數的藻類來說,它和高等植物一樣,都能在光照條件下,利用二氧化碳和水合成有機物質,以進行無機光能營養。

3、生殖器官多由單細胞構成高等植物產生孢子的孢子囊或產生配子的精子器和藏卵器一般都是由多細胞構成的。例如苔蘚植物和蕨類植物在產生卵細胞的頸卵器和產生精子的精子器的外面都有一層不育細胞構成的壁。但在藻類植物中,除極少數種類外,它們的生殖器官都是由單細胞構成的。

4、合子不在母體內發育成胚高等植物的雌、雄配子融合後所形成的合子(受精卵),都在母體內發育成多細胞的胚以後,才脫離母體繼續發育為新個體。但藻類植物的合子在母體內並不發育為胚,而是脫離母體後,才進行細胞分裂,並成長為新個體。如果用動物學的術語來說,高等植物是胎生,而藻類則是卵生。總之,藻類植物是植物界中沒有真正根、莖、葉分化,行光能自養生活,生殖器官由單細胞構成和無胚胎發育的一大類群

藻類不但在水體非常顯著,在陸域環境也很常見。然而陸域藻類通常較不顯眼,且于潮濕、熱帶地區比幹燥地區特別常見,因為藻類缺乏維管束和其他營陸地生活的適應構造。藻類在其他地點如雪地或以地衣的形式在裸露岩石表面與真菌共生。

種類繁復的藻類在水域生態系扮演重要角色。微觀下懸浮于水柱者﹝浮遊植物﹞提供食物給大多數海洋食物鏈。藻類密度非常高﹝水華﹞時,可能使水變色,與其他生物競爭或使其他生物中毒或窒息。海草大部分生長在淺海水中,然而有些已有生長于300米深的紀錄。有些供人類食用或生產有用物質如洋菜、鹿角菜膠或肥料。

生物學特徵

一些藻類與其他真核生物一樣有細胞核,有具膜的液泡和細胞器(如線粒體),大多數藻類于生活過程中需要氧氣。用各種葉綠體分子(如葉綠素、類胡蘿卜素、藻膽蛋白等)進行光合作用。地球上的光合作用90%由藻類進行,據信在地球早期的歷史上藻類在創造富氧環境中發揮重要作用。浮遊的藻類是海洋食物鏈中非常重要的環節,所有高等水生生物的生存最終依靠藻類的存在,此外,從史前時代起藻類一

直被用作牲畜的飼料人類的食物。

藻類

藻類可進行營養繁殖(透過細胞分裂或斷裂)、無性繁殖(透過釋出遊動孢子或其他孢子)或有性繁殖。有性繁殖通常發生于生活史中的艱難時期(如于生長季節結束時或處于不利的環境條件下)。

藻類的分子式近似地為C106H263O110N16P(藻類原生質)。

起源進化

類植物可以是從原始的光合細菌發展而來的。光合細菌具有細菌綠素,利用無機的硫化氫作為氫的供應者,產生了光系統。原始藻類植物,如藍藻類所具有的葉綠素a,很可能是由細菌綠素進化而來的。藍藻類利用廣泛存在的水為氫的供應者,具有光系統,通過光合作用產生了氧。隨著藍藻類的產生,光合細菌類逐漸退居次要地位,而放氧型的藍藻類則逐漸成為佔優勢的種類,釋放出來的氧氣逐漸改變了大氣性質,使整個生物界朝著能量利用效率更高的喜氧生物方向發展。這個方向的進一步發展就產生了具有真核的紅藻類,同時,類囊體單條地組成為葉綠體,但集光色素基本上一樣,仍以藻膽蛋白為集光色素。藍藻和紅藻的集光色素,藻膽蛋白,需用大量能量和物質合成,是很不經濟的原始類型,所以隻能發展到紅藻類,形成進化上的一個盲枝。

藻類

藻類植物的第二個發展方向是在海洋裏產生含葉綠素a和葉綠素c的雜色藻類。葉綠素c代替了藻膽蛋白,進一步解決了更有效地利用光能的問題。在開始的時候,藻膽蛋白仍繼續存在,如在隱藻類,但進一步的進化,效率較低的藻膽蛋白沒有繼續存在的必要而逐漸被淘汰,所以在比隱藻類較為高級的種類,如在甲藻類、矽藻類,除葉綠素a以外,隻有葉綠素c,而藻膽蛋白消失了。迄今,海洋仍為含有葉綠素c的種類,包括甲藻類、金藻類、黃藻類和矽藻類等浮遊藻類和褐藻類的底棲藻類,佔據優勢。但這個類群不能離開水體,仍是一個盲枝。 

藻類植物的第三發展方向是在海洋較淺處產生綠色植物。它們除了葉綠素a以外,還產生了葉綠素b。據科學家估計,葉綠素a+b系統比之葉綠素a+藻膽蛋白系統,光合作用效率高出了3倍,也高于葉綠素a+c系統。這是藻類植物進化的主流。很可能十幾年前發現的原綠藻就是這類植物的祖先。原綠藻植物出現的時間可能與原核的雜色藻類(尚未發現)差不多,但由于某種原因,可能與當時的大氣光照條件有關,雜色藻類大量發展起來而原綠藻卻停留在原始狀態。後來,環境條件變為較為適合于葉綠素 b生物的生長,從原綠藻植物就產生了真核的綠藻類。它們不但已產生了葉綠體,而且已經有了比較其他藻類更加進步的光合器,即具有基粒的葉綠體。就是這類植物終于登入,進一步演化為苔蘚植物、蕨類植物及種子植物。幾億年前地球大氣的含氧量已達到現在大氣的百分之十,形成了臭氧禁止層,阻擋了殺傷生物的紫外線,使陸地具備了生命生存的條件。登上陸地後,光合生物的進化速度大大加快,在大約5億年內就從原始的陸地植物發展到高等的種子植物。

藻類分布

藻類(algae , 單數作alga)是單細胞的鞭毛藻(如Oochromonas屬),而另一些藻類(如閘極藻屬〔Scenedesmus〕)則聚合成群體。綠藻類的松藻屬(Codium)由無數分支絲體交織纏繞而成,部位不同的絲體形態和功能亦異。藻類雖然主要為水生,但無處不在,分布範圍從溫帶的森林到極地的苔原。某些變種可生活于土壤中,能耐受長期的缺水條件;另一些生活于雪中,少數種能在溫泉中繁盛生長。

生活習性

大多數藻類都是水生的,有產于海洋的海藻;也有生于陸水中的淡水藻。在水生的藻類中,有軀體表面積擴大(如單細胞、群體、扁平、具角或刺等),體內貯藏比重較小的物質,或生有鞭毛以適應浮遊生活的浮遊藻類;有體外被有膠質,基部生有固著器或假根,生長在水底基質上的底棲藻類;也有生長在冰川雪地上的冰雪藻類;還有在水溫高達80℃以上溫泉裏生活的溫泉藻類。藻體不完全浸沒在水中的藻類也很多,其中有些是藻體的一部分或全部直接暴露在大氣中的氣生藻類;也有些是生長在土壤表面或土表以下的土壤藻類。就藻類與其它生物生長的關系來說,有附著在動、植物體表生活的附生藻類;也有生長在動物或植物體內的內生藻類;還有的和其它生物營共生生活的共生藻類。總之,藻類的生活習性是多種多樣的,對環境的適應性也很強,幾乎到處都有藻類的存在。

藻類分類

藻類的分門

藻類植物的種類繁多,目前已知有3萬種左右。早期的植物學家多將藻類和菌類納入一個門,即藻菌植物門。隨著人們對藻類植物認識的不斷深入,特別是從巴暄(A.Pascher,1931)的平行進化學說發表以後,認為藻類不是一個自然分類群,並根據它們營養細胞中色素的成分和含量及其同化產物、運動細胞的鞭毛以及生殖方法等分為若幹個獨立的門。對于分門的看法,也有很大的分歧,我國藻類學家多主張將藻類分為12個門。由于本書所採用的是五界系統,除已將藍藻門列入原核生物界外,現將其中9個主要門的特征簡介如下:

金藻門

多產于淡水中,特別是在水溫較低的軟水水體中尤為常見。植物體多為單細胞或群體,少數為多細胞絲狀體。運動細胞多具1—2條鞭毛。單細胞或群體的種類,細胞內多具有1—2個色素體,以胡蘿卜素和葉黃素佔優勢,綠色色素隻有葉綠素a一種,所以多呈金黃色或金褐色。同化產物主要是金藻多糖,或稱為金藻糖,金藻淀粉, 又因它具有和海帶糖相似的化學性質,所以亦稱為金藻海帶糖。此外,也含有脂類。繁殖方式主要是營養繁殖和孢子生殖,有性生殖極少見。常見的有合尾藻屬和鍾罩藻屬。

色素體金褐色、黃褐色或黃綠色,同化產物為白糖素及脂肪,大多數運動的種類和繁殖細胞具鞭毛2條,1條或3條的很少,靜孢子的壁矽質化,由2片構成,頂端開一小孔。

1.多為單細胞或群體,少數為絲狀體,多數種類具鞭毛,能運動。鞭毛兩條,等長或不等長;一條或三條的很少。

2.細胞裸露或在表質上具有矽質化鱗片、小刺或囊殼。大多數種類為裸露的運動細胞,在儲存液中會失去幾乎所有細胞特征。

3.色素除葉綠素a、c、b-胡蘿卜素和葉黃素等以外,還有副色素,這些副色素總稱為金藻素Pycockysin。金藻的色素體僅一個或二個,片狀,側生。貯存物質為白糖素和油滴。白糖素呈光亮而不透明的球體,稱白糖體,常位于細胞後部。細胞核一個。液胞一個或兩個,位于鞭毛的基部。

4.單細胞種類的繁殖,常為細胞縱分成二個子細胞群體以群體斷裂成二個或更多的小片,每個段片長成一個新的群體,或以細胞從群體中脫離而發育成一新群體。不能運動的種類產生動孢子,有的可產生內壁孢子(靜孢子)Statospore,這是金藻特有的生殖細胞,細胞球形或橢圓形,具二片矽質的壁,頂端開一小孔,孔口有一明顯膠塞。

黃藻門

(Xanthophyta) 海產的種類很少,主要分布在淡水水體中,或生于潮濕的地面、樹幹和牆壁上。在水溫較低的春季較多。植物體為單細胞、群體或多細胞體。所含的色素和同化產物與金藻門基本相同,但除葉綠素a外,尚含有葉綠素e,多呈黃綠色。運動細胞具有兩條長短不一和結構不同的鞭毛,所以這一類群又稱為不等鞭毛藻類(Heterocontae)。繁殖方式有營養繁殖、孢子生殖和有性生殖,但隨種類的不同,也有不同的繁殖方法。肉眼常見的是植物體成絲狀的黃綠藻屬(Tribonema)和無隔藻屬(Vauchcria)。(在部分近期國外教材分類方案中將該門作為金藻門的一個綱)。

黃藻植物體為單細胞、群體、多核管狀體和絲狀體。

黃藻細胞大多數都具有細胞壁。單細胞和群體的個體細胞壁是兩個“凵”形半片套合組成的,絲狀體的細胞壁是兩個“H”形的半片套合而成。化學成分主要是果膠質,有些種的細胞壁內沉積有二氧化矽。隻有無隔藻屬(Vaucheria)和黃絲藻屬(Tribonema)的細胞壁是由纖維素組成。最簡單的黃藻是無壁的。細胞中載色體1至多數,盤狀、片狀或帶狀,邊位,呈淡綠色或黃綠色,從面板顏色看很像綠藻。

載色體的亞顯微結構和金藻相似,有4層膜包圍,外面兩層是載色體內質網膜,裏邊兩層是載色體膜,外層載色體內質網膜與外層核膜相連。光合片層由3條類囊體疊成束。有些黃藻的載色體上有蛋白核。載色體中的色素有葉綠素a,β-胡蘿卜素,葉黃素主要是矽甲黃素(diadinoxanthin),沒有金藻和褐藻所含的墨角藻黃素,無隔藻屬還含有葉綠素c。貯藏食物主要是油和金藻昆布糖。細胞中的原生質和金藻一樣,也是透明的。細胞核很小,多數單核,也有多核的。細胞是有絲分裂。運動細胞有兩根亞頂生、不等長的鞭毛,1根長的伸向前方,是茸鞭型的;另1根短的彎向後方,是尾鞭型,軸絲是9+2條。眼點位于細胞體前端,靠近短鞭毛基部的載色體膜裏邊,由1層含β-胡蘿卜素的油滴構成。

矽藻門

(Bacillariophyta)廣布于海水和淡水中,多行浮遊生活。植物體由單細胞構成或互相連線成群體。細胞壁由兩個瓣片套合而成,上面具有花紋,其成分含有果膠質和矽質,而不含纖維素。細胞內具有一至數個金褐色的色素體。色素體中含有葉綠素a、c和多量的胡蘿卜素和葉黃素,光合產物主要是脂類。矽藻可借助細胞分裂進行營養繁殖,但經數代後也能通過配子的接合或自配形成復大孢子,行有性生殖。)。(在部分近期國外分類方案中將該門作為金藻門的一個綱)。

矽藻是水生動物的食料。浮遊矽藻是海洋中的主要的初級生產力。分類學家們一般認為矽藻來源于鞭毛藻,為一個特殊的分支。有現在生存的和化石的種類。根據殼面花紋的排列,將本門分為中心綱和羽紋綱。

同化產物為金藻昆布糖。細胞壁裏有兩片矽質殼,一大一小,像盒子一樣套在一起。兩片矽質殼,大的套在外面,叫上殼,較老;小的在裏面,叫下殼,較年輕。約11000種。矽藻普遍分布于淡水、海水中和濕土上,為魚類和無脊椎動物的食料。矽藻死後,遺留的細胞壁沉積成矽藻土,可作耐火、絕熱、填充、磨光等材料,又可供過濾糖汁等用。約11000種。大多水生,幾乎在所有的水體裏都生長,隻有極少數生活在陸地潮濕處。

甲藻門

(Pyrrophyta) 多產于海洋中,行浮遊生活,有時在海岸線附近大量繁殖,形成赤潮, 有些種類也常在池塘、湖泊中大量出現。植物體多數是單細胞的,少數為群體或絲狀體。除少數種類裸露無壁外,多具有由纖維素構成的細胞壁。甲藻的細胞壁稱為殼,是由許多具有花紋的甲片相連而成的。殼又分上殼和下殼兩部分,在這兩部分之間有一橫溝,與橫溝垂直的還有一條縱溝,在兩溝相遇之處生出橫、直不等長的兩條鞭毛。色素體1個或多個,呈黃綠色或棕黃色,除含葉綠素a、c外,還含有多量的胡蘿卜素和葉黃素。海產種類的光合產物多為脂類,淡水產的多為淀粉。繁殖方式主要是細胞分裂,或是在母細胞內產生無性孢子,行孢子生殖,有性生殖隻在少數屬、種中發現。常見的有角藻屬(Ceralium)(見圖)和多甲藻屬(Peridinium)。

褐藻門

(Phaeophyta)絕大多數為海產,營固著生活。在1,500多種褐藻中,產于淡水的僅有10種左右,其中有兩種是在我國四川的嘉陵江中發現的。植物體均由多細胞構成,結構也比較復雜。色素體中除含有葉綠素a、c外,胡蘿卜素和葉黃素的含量特別多,所以多呈褐色。同化產物不是淀粉,而是海帶多糖和甘露醇。營養細胞均無鞭毛,遊動孢子和雄配子則具有兩條側生、不等長的鞭毛。繁殖的方式有多種,都能行有性生殖,在生活史中,多有明顯的世代交替。常見而且作為食用的有海帶(Laminaria japonica)和裙帶菜(Undaria pinnalifida)。

紅藻門

(Rhodophyta) 除少數屬、種外,絕大多數產于海水中,行固著生活。植物體除個別屬、種外,都是多細胞的,通常為絲狀、片狀或樹枝狀。色素體多呈紅色或紫紅色,其中除含有葉綠素、胡蘿卜素和葉黃素外,還含有大量的藻紅素和藻藍素。同化產物為近似淀粉的紅藻淀粉。紅藻在生活史中沒有具鞭毛的運動細胞。有性生殖均為卵式生殖。雌性生殖器官是與卵囊相似的果胞。果胞上具有叫做受精絲的毛狀體。受精後產生一種特殊的孢子,叫做果孢子。常見的有紫菜屬(Porphyra)和石花菜屬(Gelidium)。

裸藻門

(Euglenophyta) 裸藻又稱眼蟲或眼蟲藻,多生于富含動物性有機質的淡水中,營浮遊生活。大量繁殖時,常使水呈綠色、黃褐色或紅色。除柄裸藻屬(Colacium)外,全為頂端生有鞭毛,能運動而無細胞壁的單細胞種類。在裸藻中,除少數種類無色,行異養生活外,多含有與綠藻相似的光合色素,但貯藏物質主要是裸藻淀粉和少量的脂類。繁殖方式主要是細胞分裂,在不良的環境條件下,也能形成具有厚壁的孢囊,待環境條件好轉時,原生質體即破壁而出,形成新個體。裸藻屬(Euglena)基本門中常見的屬。

綠藻門

(Chlorophyta) 多生于淡水中,海產的種類較少,營浮遊、固著或附生生活,還有少數種類為寄生或共生。植物體有單細胞或群體的,也有多細胞的絲狀體或片狀體。色素體的形狀和數目也常隨種類而不同,所含的光合色素成分、含量以及同化產物均與高等植物相似。運動細胞多具有2條、4條或多條等長、頂生的鞭毛。有各種各樣的繁殖方式,有些種類在生活史中有世代交替現象。在綠藻中如植物體為單細胞的小球藻屬(Chlorella),群體的柵藻屬(Scenedesmus),多細胞成絲狀的水綿屬(Spirogyra)和剛毛藻屬(Cladophora)等都是淡水中常見的種類。

輪藻門

(Charophyta) 廣布于淡水或半鹹水中,均營固著生活。植物體都是由多細胞構成的,而且有類似根、莖、葉的分化,外形很象高等植物中的木賊和金魚藻。體外多被有大量鈣質,所以又有石草之稱。光合色素成分及貯藏物都與綠藻相同,但生殖器官的結構和生活史比較特殊。輪藻在生活史中,都不產生無性孢子,有性生殖均為卵式生殖。藏卵器外面有5個左旋的螺旋細胞包被著,頂端還具有由 5個或10個冠細胞構成的冠。藏精器的外面是有由8個(罕4個)盾細胞鑲嵌而成的外壁,裏面是由許多精子囊組成的精子囊絲體和一些不育的頭細胞組成的。實際上這種藏精器是由許多雄性生殖器官和不育細胞構成的聚合體,所以也把它叫做精囊球,它的藏卵器又叫做卵囊球。輪藻的營養體和生殖器官雖然結構很復雜,但在生活史中無世代交替,植物體都是單倍體,而且在受精卵萌發後,經過原絲體階段才能發育為成體。我國常見的有輪藻屬(Chara),麗藻屬(Nitella)和鳥巢藻屬(Tolypella)。(某些教材分類方案中將該門作為綠藻門內一個綱)。

藍藻門

(Cyanophyta)廣布在淡水和海水中、潮濕和幹旱的土壤和岩石上、樹幹和樹葉以及溫泉、冰雪,甚至在鹽鹵池、岩石縫等處都可生存,有些還可穿入鈣質岩石或鈣質皮殼中(如穿鈣藻類)生活,具有極大的適應性。在熱帶、亞熱帶的中性或微鹼性生境中生長特別旺盛。有許多種類是普生性的,如陸生的地木耳(Nostoc commune),不僅存在于熱帶、亞熱帶和溫帶,在寒帶甚至南極洲亦有發現。

其他資料

對人類的意義

我國利用藻類作為食品,不但有悠久的歷史,食用的種類和方法之多,也是世界聞名的。據初步統計,我國所產的大型食用藻類至少有50—60種,經常作為商品出售的食用藻類主要是海產藻類,如礁膜(Monostroma nilidum)、石蒓(Ulva lactula)、海帶(Laminaria japonica)、裙帶菜(Undaria pinnatifida)、紫菜(Porphyra sp.)、石花菜(Gelidium amansii)等。商品食用淡水藻類有地木耳(Nostoc commume)和發菜(Nostoc commume var.flagelliforme)。我國雲南景洪地區傣族同胞食用和出口緬甸等國的“島”和“解”就是用淡水藻類中的水綿(Spirogy- ra)和剛毛藻(Cladophora)加工製成的。由于單細胞藻類中含有豐富的營養物質,又有繁殖快,產量高的特點,大面積培養單細胞藻類作為人類食用或家畜的精飼料,也早已引起人們的重視,而且有的(如小球藻、柵藻)已在國內外推廣利用。

藻類對于醫學和農業也有很密切的關系。有的直接作為葯用,例如褐藻中的海帶、裙帶菜、羊棲菜(Sargassum fusiforme)等,都有防治甲狀腺腫大的功效。紅藻中的鷓鴣菜(Caloglos-sa leprieurii)和海人草(Digenea simplex)可作為驅除蛔蟲的特效葯。從褐藻中提取的藻膠酸、甘露醇和紅藻中提取的瓊膠也在醫學中廣泛套用,例如藻膠酸鹽可作為製造牙模和止血葯物的原料;甘露醇有消除腦水腫和利尿的效能,瓊膠除作為輕瀉葯治療便秘症外,還可用來作為製造葯膏的葯基,包葯粉的葯衣和細菌培養基的凝固劑。土壤藻類不但可以積累有機物質,刺激土壤微生物的活動,增加土壤中的含氧量,防止無機鹽的流失,減少土壤的侵蝕,其中有些藍藻還能固定空氣中遊離的氮素,在提高土壤肥力中起重要作用。此外,藻類是魚類食物鏈的基礎,魚類的天然餌料,一般都直接或間接的來自浮遊藻類,所以在淡水魚類養殖中,多通過施肥,繁殖藻類,為魚類提供餌料。但是,當浮遊藻類大量繁殖發生水華的時候,由于水中缺氧或產生有毒物質,也往往引起魚類大量死亡。

以藻類為原料所製成的產品,特別是藻膠酸鹽,已廣泛套用于工業生產中。例如瓊膠在食品工業中可作為凝固劑和糖一起製成軟糖,和淀粉一起製成包糖用的糯米紙,製面包時加入瓊膠可以使面包保持長期的松軟,加入果子露中,可製成冷凍果汁;製魚、肉罐頭時加入瓊膠,可以保持魚、肉的原形,不致在運輸中散開;在日本和歐美各國,還用瓊膠作為釀造酒、醋、醬油的澄清劑。在建築業中,藻膠酸除用以粉刷牆壁、水泥加固、塗敷木材、金屬品和工作母機外,還可以製成格子板和油氈的代用品。

商業用途

藻類有廣泛的商業用途。藻類製品包括由70多種紅藻製成的瓊脂糖類(如瓊脂)。瓊脂用于魚罐頭製造、烹製魚的包裝、織物上漿及膠片和高級黏合劑的製造,又可用于湯、調味汁、果凍、糕餅、糖霜等中。由角叉菜製成的角叉菜膠,用途與瓊脂相同,又包括鈉、鉀、鈣鹽。藻酸是褐藻的組分,可製成能像絲一樣紡成線的鹼金屬鹽。

經濟價值

藻類在經濟上的重要性主要表現在:

一、藻類通過光合作用固定無機碳,使之轉化為碳水化合物,從而為水域生產力提供基礎。海洋浮遊藻的總生產力估計每年為31×109噸碳。在食物鏈的轉換中,1千克魚肉約需100~1000千克浮遊藻,因此浮遊藻類資源豐富的海區都是世界著名漁場所在地,而浮遊藻類的產量就成為估算海洋生產力的指標。

二、在池塘魚類養殖中一般根據水色判斷水質,而水色是由藻類的優勢種及其繁殖程度決定的。如血紅眼蟲藻佔優勢種時表現紅色水華,說明水質貧瘦;衣藻佔優勢時呈墨綠色水華且有粘性水泡,表示水質肥沃;微囊藻與顫藻、魚腥藻佔優勢時池水呈銅銹色紗絮狀水華,味臭有害于魚;藍裸甲藻佔優勢形成的藍色水華是養殖鰱、鱅、鯉、鯽、非鯽高產魚池的典型水質之一,但繁殖過盛也會使水質惡化造成魚類泛池。此外,扁藻、杜氏藻、小球藻等單細胞藻類蛋白質含量較高,是貝類、蝦類和海參類養殖的重要天然餌料。

三、固氮藍藻是地球上提供化合氮的重要生物,也是可利用的重要生物氮肥資源。目前已知固氮藍藻有120多種,在每公頃水稻田中固氮量達16~89千克。

四、褐藻門的海帶、裙帶菜,紅藻門的紫菜,藍藻門的發菜,綠藻門的石蒓和滸苔等都是重要的食用藻類。

五、藻類在工業上的用途主要是提供各種藻膠。褐藻門的海帶、昆布、裙帶菜、鹿角菜、羊棲菜等除供食用外,可作為提碘、甘露醇及褐藻膠的原料。巨藻、泡葉藻及其他馬尾藻也可作為提取褐藻膠的原料。褐藻膠在食品、造紙、化工、紡織工業上用途廣泛。從石花菜、江蘺、仙菜等可提取瓊膠用作醫葯、化學工業的原料和微生物學研究的培養劑。從紅藻門的角叉藻、麒麟菜、杉藻、沙菜、銀杏藻、叉枝藻、蜈蚣藻、海蘿和伊谷草等藻類中,可提取在食品工業上有廣泛用途的卡拉膠

研究價值

研究海洋或淡水藻類的學科稱為藻類學(Phycology或Algology)。

美國藻類採集計畫以盤存獲得之30萬種標本種類著稱。

藻類植物

藻類植物一般都具有進行光合作用的色素,能利用光能把無機物合成有機物,供自身需要,是能獨立生活的一類自養原植體植物(autotrophic thallophyte)。藻類植物體在形態上是千差萬別的,小的隻有幾微米,必須在顯微鏡下才能見到;體形較大的肉眼可見;最大的體長可達60米以上,藻體結構也比較復雜,分化為多種組織,如生長于太平洋中的巨藻(Macrocystis)。 盡管藻體有大的、小的,簡單的、復雜的區別,但是,它們基本上是沒有根、莖、葉分化的原植體植物。生殖器官多數是單細胞,雖然有些高等藻類的生殖器官是多細胞的,但生殖器官中的每個細胞都直接參加生殖作用,形成袍子或配子,其外圍也無不孕細胞層包圍。藻類植物的合子不發育成多細胞的胚。有少數低等藻類是異養的或暫時是異養的,這可根據它們的細胞構造和貯藏的營養物質,與異養原植體植物(heterotrophic thallophyte)-- 真菌分開。

藻類植物對環境條件要求不高,適應環境能力強,可以在營養貧乏,光照強度微弱的環境中生長。在地震、火山爆發、洪水泛濫後形成的新鮮無機質上,它們是最先的居住者,是新生活區的先鋒植物之一,有些海藻可以在100米深的海底生活,有些藻類能在零下數十度的南北極或終年積雪的高山上生活,有些藍藻能在高達85℃的溫泉中生活,有的藻類能與真菌共生,形成共生復合體(如地衣)。

用以修飾布料,漿絲等,如我國廣東產的香雲紗就是用海蘿膠作漿料製成的。矽藻上在工業中的用途也很廣,例如加入硝酸甘油後,可以防止爆炸,可作為製造耐火磚、濾器、牙粉的原料。

隨著藻類認識的日益深入,利用的範圍也不斷擴大,從現在初步的研究成果來看,可以預料,藻類在解決人類目前普遍存在的糧食缺乏,能源危機和環境污染等問題中,將發揮重要作用。    

動物畸形

那些含有大量藍綠藻的水域,視黃酸水準很高,也許正是它們導致越來越多兩棲動物畸形。  也許這些名叫藍藻的微生物不是故意的,但它們的存在確實使水域中富含一些化學物,並導致蛙和其他野生脊椎動物出現畸形。  北京大學的環境毒理學家胡建英說,藍藻又稱藍綠藻,可以引起水域中出現視黃酸,這是一種稱為以前未受人們重視但是廣泛傳播的化學物。在2012年5月29日發表于《美國科學院院報》的論文中,胡博士和她的同事們說,在她們實驗室培養的24種藍藻中,有13種可以產生一些類型的視黃酸或者類視黃酸物。  視黃酸是一種維生素A的衍生物,它可以對脊椎動物的肢體發育起作用。研究人員們對上個世紀90年代以來出現的畸形蛙進行研究,發現視黃酸類可能是其病因之一。  胡和同事們還分析了來自中國第三大淡水湖——太湖的樣本,其中就富含藍藻類生物。結果發現,太湖中含有高濃度的視黃酸。  這項新研究“開啟了一個新的潛在研究領域”,美國蓋恩斯維爾市領導著佛羅裏達海洋基金學院課程的浮遊生物生態學家卡爾?海文斯說,“現在,我非常想了解這些化合物是否也在其他有藍藻的湖泊中被發現,我對進一步研究充滿了期待。”  太湖中的視黃酸濃度高達20納克/升,這是日本築波大學的KunimitsuKaya和他的同事們在日本湖泊中發現濃度的一萬倍。2011年,Kaya報道,藍藻可以產生一種類視黃酸物(稱為7-羥基視黃酸);該大量化合物可能會導致像太湖這樣的極端環境。它引起的浮藻和泡沫很可能遮住陽光,使那些本來可以降解的高濃度視黃酸無法降解。  科瓦利斯俄勒岡州立大學的生態學家安德魯?布勞施坦因說,目前還沒有足夠的信息將藍藻與高發的兩棲生物畸形聯系起來。他和其他研究人員已經提出了一些其他的原因,包括紫外線輻射和吸蟲綱寄生物。  博耳德科羅拉多大學的疾病生態學家皮耶特?約翰遜說,寄生物可以導致一些肢體畸形,但是它不能解釋所有的病例。胡博士的論文“可以解釋在沒有寄生物的濕地中產生的畸形生物”。  

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