藻类生态学
Ecology in Alage
第一章 藻类概述
有些种藻类在小水体和浅水湖泊中常大量
繁殖,使水体呈现色彩,这一现象称为, 水
华, (water bloom)。有些藻类在海水中大量繁
殖,形成,赤潮”( red tide) 。藻类在水体中
暴发性生长,对水域生态系统造成了很大的影
响,也是目前对藻类生态学研究方面最热点的
课题之一。
一、藻类的定义和主要特征
1,What is algae?
? 藻类是一种单细胞或多细胞、含光合色
素、无组织分化的低等自养植物。生殖
器官为单细胞,无胚,以孢子繁殖为主。
2,主要特征
1 具叶绿素 chlorophyll,能进行光合作用的自
养型生物 autotrophic plant。
2 没有真正的根, 茎, 叶的分化, 又称叶状
体植物 。
3 藻类的生殖单位是单细胞的孢子或合子,
无胚, 又叫孢子植物 。
二、藻体类型 the form of the algae body
? 藻体形态纷繁多样,有单细胞、群体、
多细胞体等类型。常为球状、丝状、片
状、管状等形态,多数微小,最小的仅
几微米;较大的肉眼可见;少数大型藻
类,如巨藻 (Macrocystis)可达数米以至几
十米。
从单细胞 多细胞,从简单 复杂
1) 单细胞类型 unicellulae
2) 群体类型 colonial
3) 丝状体类型 filamentous
4)异丝体类型 heterotrichous
5)管状体类型 coenocytic
6) 假薄壁组织类型 Pseudoparenchyma
7)薄壁组织类型 Parenchyma
三、藻类的分布 distribution of algae
藻类的分布十分广泛,根据藻类对生活条件的要求和生
态学生长地域的条件,可分为如下类型:
1) 浮游生物 plankton
2) 底栖生物 Benthos
3) 流水中的藻类
4) 浮水生物
5) 气生藻类
6) 土壤藻类
7) 温泉藻类
8) 冰雪藻类
9) 含盐水体中的藻类
10)附生藻类
11) 共生及寄生的藻类
1.浮游藻类 (Phytoplankton)又称浮游植物
? 浮游藻类个体非常微小,通常用肉眼看不清
形态结构。浮游藻类个体虽小,但种类多,数量
也多,它包括了藻类的绝大部分。生活在海洋中
的硅藻、甲藻及蓝藻(超微藻类)的浮游种类,
是海洋初级生产力的重要组成部分,被称为海洋
牧草。淡水浮游藻类中种类最多的是蓝藻门、硅
藻门和绿藻门。裸藻门、隐藻门和甲藻门种类虽
不多,但在淡水浮游生物中也极为常见,有时数
量也很多,可形成优势种群。
有些种藻类在小水体和浅水湖泊中常大量
繁殖,使水体呈现色彩,这一现象称为, 水
华, (water bloom)。有些藻类在海水中大量繁
殖,形成, 赤潮, ( red tide) 。
2,底栖藻类
? 底栖藻类指营固着或附着生活的藻类。它们
以水体中的高等植物、建筑物或其它物体以及水
体底质为基质 (matrix),用附着器 (hapteron)、基
细胞 (basal ce11)或假根 (pseudorhize)等营固着生
活。红藻、褐藻、轮藻和绿藻门的大型种类是底
栖藻类的基本组分,在水底形成藻被层,其中许
多种类是重要的经济海藻。小型底栖藻类是周丛
生物的主要成员,对杂食性和刮食性鱼类具有重
要的饵料意义。裸藻、衣藻在阳光充足的温暖季
节,在河湾、湖泊潮湿地表大量繁殖,形成绿色
斑块状藻被层,有的绿藻甚至可在冰封的雪地上
形成红色、褐色或绿色的藻被层。
由底栖和浮游的藻类组成能在急流中
生活和繁殖,流水中的藻类同细菌型的动
物一起形成粘土层,生理活性表面非常大,
具有巨大的吸附力,能吸附污染水体中的
有机物并由生物群使之矿化,对流水的净
化起到很大的作用。
3,流水中的藻类
在水表层面、或在水表层面下居住的微小
藻类,例如:罗氏金光藻( Chromulina
rosanoffii)具有鞭毛,在适宜的阳光和静止水
面时,能在铺水面上形成膜状。
4,浮水藻类
离开水的环境而在空气中生活,所需的水
从下雨或蒸汽中获得,很多气生藻类都是暂时
的,当水源充足时就过渡到水生的生活形式;
典型的气生藻类生长在岩石、石块、人工建筑
物、植物等上面。
5,气生藻类
生活在土壤中的藻类,是构成土壤生物群
落的重要组成部分。在土壤中发现有蓝藻、绿
藻、黄藻、硅藻等各种藻类,土壤藻类生活在
土壤颗粒上薄的水层或颗粒之间空隙的水中,
大多数只能生长在土壤表层几厘米的深度。
6,土壤藻类
在温泉中,由于水温较高,只有部分耐高
温的藻类方能存活,在超过 50℃ 水温中,生长
的藻类主要是蓝藻。
7,温泉藻类
喜爱低温的藻类,它们生长在高山的积雪
和两极的冰川上。
8,冰雪藻类
生长在盐湖中的藻类,来源于淡水,在盐度很高
的水体中适应生存,没有真正的海洋种类。
高盐生生物:在水体含盐量超过 40‰ 的水域中生长;
真盐生生物:在水体含盐量在 30~ 40‰ 的水域中生长;
混盐生生物:在水体含盐量在 0.5~ 30‰ 的水域中生长。
9,含盐水体中的藻类
10,附生藻类
在植物或动物上固着生活的藻类。所有各
门藻类,都有一些种类是营附着生活。
11,共生或寄生藻类
藻类生活在其他生物体内。
共生藻类:如地衣,是念珠藻和菌类的共生体
动黄球藻:分布在珊瑚中形成珊瑚礁
寄生藻类:如热带绿藻中的红锈藻属的种类,寄生
在热带植物表面,产生假根侵入寄主的组织内营
寄生生活。
四、藻类生殖方式
生殖是指由母体增生新个体的能力,
也可称为繁殖。其生殖方式可分为,
? 营养生殖 ( vegetative reproduction)
? 无性生殖 (asexual propagation)
? 有性生殖 (sexual propagation)。
1,营养生殖 vegetative reproduction
? 营养生殖是一种不通过任何专门的生殖细
胞来进行繁殖的方式。细胞分裂是最常见的一
种营养生殖。在单细胞种类,通过细胞分裂,
即由一个母细胞连同细胞壁均分为两个子细胞。
分裂的方向,有的只有一个,有的则有两个或
三个。在适宜的环境条件下,由这种方法增加
个体是非常迅速的。在群体和多细胞体的藻类
中,通过断裂繁殖,即一个植物体分割成为较
小的群体或多细胞体。这种繁殖方法也和细胞
分裂相似,在环境良好时,数量的增加也很迅
速。
2,无性生殖 asexual propagation
通过产生不同类型的孢子来进行生殖, 即孢子生
殖 。 孢子是在细胞内形成的, 这与细胞分裂不同, 先
是核的分裂, 随后为细胞质的分裂 。 核分裂的次数,
各门藻类大体上是一定的, 细胞质的分裂, 有的是在
细胞核都分裂完毕后才发生, 有的是随着核的每次分
裂而分割 。 这样分裂的结果, 在一个母细胞内形成 2
的倍数的小细胞, 即是 孢子 。 孢子离开母细胞后即成
新个体 。
? 产生孢子的母细胞叫孢子囊, 孢子不需要结合,
一个孢子可长成为一个新的植物体 。 孢子的类型有动
孢子, 不动孢子, 厚壁孢子, 似亲孢子, 休眠孢子,
内生孢子 (endospore)和外生孢子 (exospore)等 。
3,有性生殖 sexual propagation
? 进行有性生殖的细胞叫 配子 。 产生配子的母细
胞称为配子囊 。 有性生殖是由雄配子和雌配子结合
成为一个合子 。 合子形成后, 一般要经过休眠才发
生成新个体 。 有些藻类, 一个合子发生一个新个体;
或经分裂发生多个新个体 。
? 配子形成合子, 有四种类型:
? 1,同配生殖 雌, 雄配子的形态与大小都相同即同
形的动配子相接合 。
? 2,异配生殖 雌雄配子的形态相似而大小不同 。 即
大小不同的两个配子相接合 。
? 3,卵配生殖 雌、雄配子的形状、大小都不相同,
卵 (雌配子 )较大,不能运动。精子 (雄配子 )小,有鞭
毛,能运动。
?4,接合生殖 是静配子接合,即静配同配生殖。
它由两个成熟的细胞发生接合管相接合或由原来的
部分细胞壁相结合,在接合处的细胞壁溶化,两个
细胞或一个细胞的内含物,通过此溶化处在接合管
中或进入一个细胞中相接合而成合子。这种接合生
殖是绿藻门接合藻目所特有的有性生殖方法。
五、分 类
藻类在植物界属于低等植物, 藻类学家一般将藻类共分 11个门, 其顺
序如下,
1,蓝藻门 Cyanophyta
2,金藻门 Chrysophyta
3,黄藻门 Xanthophyta
4,硅藻门 Bacillariophyta
5,甲藻门 Pyrrophyta
6,隐藻门 Cryptophyta
7,裸藻门 Euglenophyta
8,绿藻门 Chlorophyta
9,轮藻门 Charophyta
10,褐藻门 Phaeophyta
11,红藻门 Rhodophyta
浮游藻类一般多见于前八个门,轮藻门、褐藻门和红藻门主要是大型藻类 。
六、藻类的生态学意义
? 1,初级生产者 primary producer
? 2,固氮作用 nitrogen fixation
? 3,健康食品 healthy foods
? 4,琼脂和生物活性物 agar and other bioactive substances
? 5,水华与赤潮 water blooms and red tides
? 6,毒素 toxins
? 7,生物或环境指示物 biological or environmental indictor
? 污染指示物 pollution indicators
? 8,污水处理 pollution treatment
1,初级生产者 primary producer
? 藻类是低等植物,可以利用光能将无机
物 (C,N,P,CO2等 ) 转化为有机物质
(糖类、蛋白质、氨基酸、脂类等 )
2,固氮作用 nitrogen fixation
? 很多蓝藻都有固氮的功能,异形胞
? 利用蓝藻的固氮作用可以进行生态
种植,即在水稻田中种植蓝藻,增
加田中的氮含量。
3,健康食品 healthy foods
? 海洋中有 107个属 493种藻类已经被用于食
品,如紫菜、海带、江蓠、麒麟莱和发菜、小
球藻、螺旋藻等。
? 由于藻类繁殖快、营养价值高、可以大量
生产,因此作为食品而言是很理想的。
? 很多藻类含有许多蛋白质、维生素、糖蛋
白、虾青素等,因此,很多种类被做成保健品。
4,琼脂和生物活性物
agar and other bioactive substances
? 琼脂可从大型海藻中提取,在 30℃ 以
上呈液体形态,常温下为固体形态。琼脂
可以作为减肥食品,也常用于制作生物培
养基;
? 可从藻体中提取生物活性物质,作为
药物及食品的替代剂和添加剂;
5,水华与赤潮
water blooms and red tides
? 湖泊、海湾内浮游植物在短时期内大量增殖所
形成的现象。
? 富营养化的湖泊(淡水)中经常会产生蓝藻水
华,造成水质下降、对水体中其它生物的生存
造成很大影响,影响湖泊景观等;
? 在营养盐较为丰富的海湾,在一定的条件下会
发生赤潮现象,对海湾的水产养殖活动及景观
等都会造成严重的破坏。
6,毒素 toxins
? 相当一部分藻类能够产生毒素,毒素的提取会
产生经济效益。主要的毒素有一下几种:
? 1) PSP 麻痹性贝毒 亚历山大藻、裸甲藻
? 2) ASP 健忘性贝毒 尖刺菱形藻变种
? 3) DSP 腹泻性贝毒 鳍藻、原甲藻
? 4) NSP 神经过敏性贝毒
? 5) Ciguatera 热带鱼毒 有毒加毕尔藻(附
生于珊瑚礁上)
? 6) BGASP 蓝绿藻贝毒
? 7) Micro cystin 微囊藻毒素
? ……
7,生物或环境指示物
biological or environmental indictor
污染指示物
pollution indicators
? 化石藻类:可以指示年代及但是的生态特征,
还可用于石油勘探;
? 藻类对有机质和其他污染物敏感性不同,因而
可以用藻类群落组成来判断水质状况。
8,污水处理 pollution treatment
? 由于藻类进行光合作用,能放出氧气,利用水
中的 N, P等营养盐,因此,可用作氧化塘法
进行污水处理。藻类、细菌和原生动物等组成
的生物膜( biofilm),对水体有机物的分解、
水体净化和判断水质好坏均具有一定的作用。
3,藻类的医药和食用价值