书城科普生长在海洋中的植物(认识海洋系列丛书)
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第10章 蓝藻(1)

蓝藻的分类与分布认识蓝藻

蓝藻是原核生物,又叫蓝绿藻蓝细菌;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色质和色素均匀地分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核(或拟核)。在蓝藻中,还有一种环状DNA——质粒,在基因工程中担当了运载体的作用。和细菌一样,蓝藻属于原核生物。它和具原核的细菌等一起,单立为原核生物界。所有的蓝藻都含有一种特殊的蓝色色素,蓝藻就因此得名。但是蓝藻也不全是蓝色的,不同的蓝藻含有一些不同的色素,有的含叶绿素,有的含有蓝藻叶黄素,有的含有胡萝卜素,有的含有蓝藻藻蓝素,也有的含有蓝藻藻红素。红海就是由于水中含有大量藻红素的蓝藻,使海水呈现出红色。

蓝藻蓝藻的分类与科属

蓝藻包括蓝球藻、颤藻和念珠藻。

蓝藻属蓝藻门,分为两纲:色球藻纲和藻殖段纲。色球藻纲藻体为单细胞体或群体;藻殖段纲藻体为丝状体,有藻殖段。蓝藻大约出现在距今33~35亿年前,已知蓝藻约2000种,中国已有记录的约900种。它的分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)为淡水产,少数为海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。

蓝球藻

蓝球藻呈细胞球形、半球形。一般由2、4、8、16或更多细胞(很少超过64或128个细胞)所组成的群体,单个的较少见。每个细胞内含有均匀的或做不规则运动的小颗粒体。假空泡或有或无。细胞的色素区的色彩白灰色以至淡蓝绿色、蓝绿色、橄榄绿色、橙黄或蓝紫色等。每个细胞外都被有质地均匀、具有层理的个体衣鞘,借此与群体中的各细胞相互分开;群体的胶质衣鞘较厚,均匀或有层理,坚固或因含多量水分而柔弱透明。细胞分裂面有三个。在群体中的有些细胞,有时两细胞的相贴靠处大多平直呈现棱角,因此细胞往往呈半球形。常见的种类有湖沼色球藻、束缚色球藻、小形色球藻和微小色球藻。

蓝球藻细胞切面念珠藻

念珠藻是蓝藻门的一目。藻体为多细胞的丝状体,单一或多数藻丝在公共的胶质被中。藻丝单列,细胞为球形、椭圆形、圆柱形、腰鼓形等,同大,或从基部至梢端逐渐变细;藻丝平直,弯曲或规则地卷曲、旋绕;丝状体无分枝或具各式样的伪分枝;具胶鞘,鞘内有一至多条藻丝。依属种的不同,其胶鞘为透明无色或有颜色,均质或有层理,胶状或坚韧;藻丝大多数具异形胞,为球形,长球形或锥形,位于藻丝的基部(基生)、在营养细胞之间(间生)、或在藻丝的两端(端生);伪分枝发生的位置往往和异形胞有关。有许多属具厚壁孢子,基生或间生,有时(例如念珠藻属)在整个藻丝上除异形胞外,其全部的营养细胞都可发育成厚壁孢子。有许多属产生段殖体进行繁殖。

念珠藻本目下分5科:念珠藻科、微毛藻科、胶须藻科、伪枝藻科和颤藻科。

亦有将颤藻科另列为颤藻目的,因为它缺异形胞和厚壁孢子,体制上与其他几科有明显差异。

本目蓝藻有的可做食用,如发菜、葛仙米、螺旋藻等;有许多能固氮,可作为生物肥源,如鱼腥藻、单歧藻等。有一些种类是引起水体水华的主要种类,有重要的生态意义。

色球藻

色球藻是蓝藻门的一目。原植体为单细胞或群体。群体为球状、平板状、立方体状、不定型团块状,或形成假丝状;自由浮沉或附着于基质上。多数属种的细胞无顶部和基部的分化;细胞为球形、椭圆形、长圆形、柱形、梨形等;细胞壁分内外两部分,内层含有纤维素,密贴于原生质体外,外层为果胶质,无色而透明,或呈黄、棕、红等色,均质或呈明显的层理。群体中的细胞被包埋在公共的胶被中,由此组成一定形状或不定型群体。繁殖方法为细胞分裂或群体断裂,分裂面有1个、2个和3个的区别。

色球藻色球藻现有35个属,250种。绝大多数为淡水产。分布极广,在各种生境中都能生存;水生的属种多数营浮游生活,或附着于水体中的物体上;亚气生及气生的属种,多数聚集成各式团块状,黏附在各种基质如石块、墙壁、树干、藓类以及比较大型的其他藻类植物体或其胶质分泌物上。有三个科:色球藻科、石囊藻科和蓝柄藻科。色球藻细胞类群示意图色球藻科种类多,分布广,最常见的有色球藻属、粘球藻属、粘杆藻属、束球藻属、腔球藻属、平裂藻属、隐球藻属、隐杆藻属等,星球藻属为中国特有属,分布于西南、华南各省。

宽球藻

蓝藻门的1目。本目植物的原植体的构造及繁殖,虽比许多具段殖体的蓝藻简单,没有异形胞,不产生段殖体和厚壁孢子,但其藻体有直立部和匍匐部分化的异丝体性机构,则又为高级型的性质;此外,此中某些属种有假薄壁组织的出现,亦表明在系统地位上的高级型。本目种类有的生长于海边的高潮线区,有的生于湖泊的潮间区、山间急流的岩石上,有的为海洋大型藻体的附植藻类。宽球藻可分为蓝枝藻科、宽球藻科两科。

蓝藻的分布

蓝藻分布很广,在淡水和海水中、潮湿和干旱的土壤和岩石上、树干和树叶以及温泉、冰雪,甚至在盐卤池、岩石缝等处都可生存,有些还可穿入钙质岩石或钙质皮壳中(如穿钙藻类),具有极大的适应性。在热带、亚热带的中性或微碱性生境中生长特别旺盛。有许多种类是普生性的,如陆生的地木耳,不仅存在于热带、亚热带和温带,在寒带甚至南极洲亦有发现。

蓝藻的抗逆性很强,能耐干旱,有些干燥标本存贮65~106年还可保持活力。中国的固氮鱼腥藻干燥保存19年后再重新培育时还能生长和固氮。有些蓝藻能在76℃温泉中生长繁殖,有的在54℃条件下还能生长固氮(如鞭枝藻);有的可抗-35℃的低温(如地木耳);有一些在过饱和盐水中也可生长。因此,蓝藻常是先锋植物。

蓝藻是一门藻类植物,是能进行光合作用放氧的原核生物。也有人把蓝藻划为生物的一界——蓝菌界。单细胞个体或群体,或为细胞成串排列组成藻丝(细胞列)的丝状体,不分枝、假分枝或真分枝。具核质,无核膜;色质区主要由类囊体及其有关结构,藻胆体和糖原颗粒等所组成,具叶绿素a、藻胆素、胡萝卜素、类胡萝卜素等光合色素,但无叶绿体膜,不形成叶绿体;具细胞壁。蓝藻已存在约30亿年,是最早的光合放氧生物,对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。现已知蓝藻约2000种,中国已有记录的约900种。

蓝藻的主要特征

蓝藻植物细胞里的原生质体,分化为中心质和周质两部分。中心质又叫中央体,在细胞中央,其中含有核质。核质呈颗粒状或互相连接成网状,无核膜和核仁的结构,但有核的功能,故称原始核。蓝藻细胞与细菌细胞的构造相同,两者都是原始核,而不是真核,故称它们为原核生物。周质又叫色素质,在中心质的四周,周质中含有叶绿素a、藻蓝素、藻红素及一些黄色色素。蓝藻细胞没有分化成载色体,周质起着载色体的作用。在电子显微镜下观察,周质中有亚显微片层,这些片层有规则地排列,是光合作用的场所。

蓝藻光合作用的产物为蓝藻淀粉和蓝藻颗粒体,这些营养物质分散在周质中。周质中有气泡,充满气体,是适应于浮游生活的一种细胞器,在显微镜下观察呈黑色。蓝藻细胞壁分两层,内层薄,由纤维素构成,外层是果胶质组成的胶质鞘,也含有少量纤维。在电子显微镜下观察,蓝藻的细胞壁是由三层或多层构成的。有些种类的胶质鞘容易水化,有的胶质鞘比较坚固,易形成层理。胶质鞘中还常常含有红、紫、棕色等非光合作用的色素。

蓝藻的细胞结构示意图

蓝藻植物体有单细胞的、群体的和丝状体的。有的蓝藻在每条藻体中只有一条藻丝,有的种有多条藻丝。在一些蓝藻的藻丝上常含有特殊细胞,叫异形胞。异形胞是由营养细胞形成的,一般比营养细胞大,在光学显微镜下观察,细胞内是空的。形成异形胞时,细胞内的贮藏颗粒溶解,光合作用时层片破碎,形成新的膜,同时分泌出新的细胞壁物质于细胞壁外边。