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【地球生物全系列——从单细胞到人类】原生生物界—定鞭藻门

 地球生物与人类 2021-08-05

原生生物界—定鞭藻门

定鞭藻门(学名:Haptophyta)是一类真核生物,属于多貌生物定鞭隐藻类,曾被归类于囊泡藻界。1955Parke等引入了"定鞭"(Haptonema)来描述细胞顶端的第3根鞭毛。其主要特征还有细胞表面包裹鳞片。

定鞭藻门主要是单细胞藻类。多数种类在它们的两个波动足之间有一种叫做附着鞭毛的丝状结构。推测这种结构被用作临时锚定,可能在细胞运动时蜷缩。定鞭藻类通常存在于海洋和淡水浮游生物中。

定鞭藻门Haptophyta隐藻门CryptophytaAlveolata真核生物的演化分支情形。

从大量死鱼的鱼池中收集分离出小定鞭藻Prymnesiumporvum的毒株,并在实验室成功地进行了单种培养,当温度23℃,光照600800lx盐度约12—16‰左右时,该藻在海水及人工海水培养基中均生长良好,在对数生长末期到平衡期溶血毒素活性最高。

1.定鞭藻

定鞭藻主要是单细胞藻类。多数种类在它们的两个波动足之间有一种叫做附着鞭毛的丝状结构。通常,在游动细胞的前端除具有二条等长的尾鞭外,还具有附着鞭毛。附鞭毛比正常的复合鞭毛细,由围在周围的三层膜和纵走于内部的6—7根小纤维等所组成。推测这种结构被用作临时锚定,可能在细胞运动时蜷缩。在游动细胞的表面附着鳞片状物体的分泌物,分泌物的主要成分是碳酸钙,这与金藻纲所分泌的硅酸有区别。

定鞭藻纲主要的属有等鞭金藻属、膜孢藻属及钙板金藻属等。

定鞭藻纲通常存在于海洋和淡水浮游生物中。是对温度及盐度适应性范围广的海洋浮游藻类。

定鞭藻纲分布广泛,从极地到温带地区的海洋生态系统中都存在。

定鞭藻纲是海洋初级生产力的重要组成部分,包含着许多可形成大规模藻华的种类和重要的经济饵料种类,在生态环境和水产养殖中有着重要的作用。

另外,定鞭藻纲在碳、硫元素的生物地球化学循环(尤其是极地和沿海地区的碳循环)、食物网结构及全球气候变化中都扮演着极其重要的角色。富营养条件下,定鞭藻纲以群体形式形成有害赤潮,抑制其他浮游植物群落发展及浮游动物摄食,并产生溶血性毒素、二甲基硫化物及硫丙酸等毒害海洋生物;藻华消退后,产生大量白色泡沫漂浮在水面,危害水体生态系统,影响海滨景观。

2.单细胞藻类

单细胞藻类指的是无胚,自养,以孢子进行繁殖的低等植物。藻体为单细胞、群体或多细胞体,微小者须借显微镜才能看见,大者如马尾藻、巨藻等可长达几米、几十米到上百米。内部构造初具细胞上的分化而不具有真正的根、茎、叶。整个藻体是一个简单的含有叶绿素能进行光合作用的叶状体。藻类的生殖基本上是由单细胞的孢子或合子离开母体直接或经过短期休眠后萌发成新个体。

1)分布

藻类分布的范围极广,对环境条件要求不严,适应性较强,在只有极低的营养浓度、极微弱的光照强度和相当低的温度下也能生活。不仅能生长在江河、溪流、湖泊和海洋,而且也能生长在短暂积水或潮湿的地方。从热带到两极,从积雪的高山到温热的泉水,从潮湿的地面到不很深的土壤内,几乎到处都有藻类分布。除轮藻门外的各门藻类都有海生种类。

根据不同的生态习性,藻类可分为浮游藻和底栖藻。浮游藻是在水中漂浮生活的小型藻类,包括硅藻、甲藻、金藻、黄藻、隐藻、裸藻和蓝藻等门及绿藻门的单细胞种类。绿藻门的其他种类尤其是褐藻门和红藻门的种类,全为大型多细胞的海洋底栖藻。底栖藻和陆生植物一样,需要固定的生长基层。一般分布在沿岸、潮间带或浅水的底质上。藻类根据生长地域又可分为淡水藻、海藻、盐水藻、流水生藻、气生藻、土壤藻、温泉藻、冰雪藻和附生藻等。

2)生长习性

温度是影响藻类地理分布的主要因素。海藻根据生长地点温度的差异可分为3种类型:

①冷水性种。生长和生殖最适温小于4℃,其下又可分为适温为0℃左右的寒带种及适温为04℃的亚寒带种。

②温水性种。生长和生殖的最适温为420℃,其下又可分为适温为412℃的冷温带种和适温为1220℃的暖温带种。

③暖水性种。生长和生殖适温大于20℃,又可分适温为2025℃的亚热带种及适温大于25℃的热带种。

多数海藻对温度的适应能力不强,因此在海水温度变化大的海区,一年中种类的变化很大,冬天有冷水性藻类,夏天有温水性藻类,它们能在较短的适温时间内完成生命周期。但有些底栖海藻对温度变化的适应能力很强,如石莼几乎在世界各地都能全年生长。淡水藻中多数硅藻和金藻类在春天和秋天出现,属于狭冷性种;有些蓝藻和绿藻仅在夏天水温较高时出现,为狭温性种。

光照是决定藻类垂直分布的决定性因素。水体对光线的吸收能力很强,湖泊10米深处的光强仅为水表面的10%;海洋100米深处的光强仅为水表面的1%;而且由于海水易于吸收长波光,还造成各水层的光谱差异。各种藻类对光强和光谱的要求不同,绿藻一般生活于水表层,而红藻、褐藻则能利用绿、黄、橙等短波光线,可在深水中生活。

水体的化学性质也是藻类出现及其种类组成的重要因素。如蓝藻、裸藻容易在富营养水体中大量出现,并时常形成水华;硅藻和金藻常大量存在于山区贫营养的湖泊中;绿球藻类和隐藻类在小型池塘中常大量出现。

此外,生活于同一水域的各藻类相互间的影响对它们的出现和繁盛也有重要作用,某些藻类能分泌物质抑制其他藻类的形成和发展。

3)经济意义

藻类在经济上的重要性主要表现在:

①藻类通过光合作用固定无机碳,使之转化为碳水化合物,从而为水域生产力提供基础。海洋浮游藻的总生产力估计每年为31×10的九次方吨碳。在食物链的转换中,1千克鱼肉约需1001000千克浮游藻,因此浮游藻类资源丰富的海区都是世界著名渔场所在地,而浮游藻类的产量就成为估算海洋生产力的指标。

②在池塘鱼类养殖中一般根据水色判断水质,而水色是由藻类的优势种及其繁殖程度决定的。如血红眼虫藻占优势种时表现红色水华,说明水质贫瘦;衣藻占优势时呈墨绿色水华且有粘性水泡,表示水质肥沃;微囊藻与颤藻、鱼腥藻占优势时池水呈铜锈色纱絮状水华,味臭有害于鱼;蓝裸甲藻占优势形成的蓝色水华是养殖鲢、鳙、鲤、鲫、非鲫高产鱼池的典型水质之一,但繁殖过盛也会使水质恶化造成鱼类泛池。此外,扁藻、杜氏藻、小球藻等单细胞藻类蛋白质含量较高,是贝类、虾类和海参类养殖的重要天然饵料。

③固氮蓝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资源。已知固氮蓝藻有120多种,在每公顷水稻田中固氮量达1689千克。

④褐藻门的海带、裙带菜,红藻门的紫菜,蓝藻门的发菜,绿藻门的石莼和浒苔等都是重要的食用藻类。

⑤藻类在工业上的用途主要是提供各种藻胶。褐藻门的海带、昆布、裙带菜、鹿角菜、羊栖菜等除供食用外,可作为提碘、甘露醇及褐藻胶的原料。巨藻、泡叶藻及其他马尾藻也可作为提取褐藻胶的原料。褐藻胶在食品、造纸、化工、纺织工业上用途广泛。从石花菜、江蓠、仙菜等可提取琼胶用作医药、化学工业的原料和微生物学研究的培养剂。从红藻门的角叉藻、麒麟菜、杉藻、沙菜、银杏藻、叉枝藻、蜈蚣藻、海萝和伊谷草等藻类中,可提取在食品工业上有广泛用途的卡拉胶。

此外,藻类还可用于污水净化和作为测量海流的指示生物,在使自然界中无生物地区转化为适合生物生长的地区等方面也有重要作用。

藻类进行繁殖的方法多种多样,并且非常复杂。一种长在岩石上的褐藻━━墨角藻就是一个典型的例子。墨角藻可以是雄性或雌性的,或者同时既是雄性又是雌性的。在一定时间,叶状体的边缘出现膨胀,包住用来生产繁殖细胞(或叫配子)的繁殖器官,而生产出来的繁殖细胞被释放到水中,在水中受精,即雄配子和雌配子融合,形成单个细胞━━受精卵,再由受精卵长成新的植物。

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