浮游植物概述基础.docx
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浮游植物概述基础
浮游植物（phytoplankton）：
是一个生态学概念，是指在水中营浮游生活的微小植物，通常浮游植物就是指浮游藻类。
而不包括细菌和其它植物。
主要特征
藻类（algae）是低等植物，分布甚广，绝大多数生活于水中，大小不一，小的肉眼看不见,只有几微米（如小球藻Chlorella3~5μm）,大的长达60m（如海洋中的巨藻Macrocystisphrifera）；没有真正的根、茎、叶的分化。
藻类植物体通常可以看做是简单的叶，故又称叶状体植物。
藻类具有叶绿素，整个藻体都有吸收营养，进行光合作用的能力，因此一般均能自养生活。
藻类的生殖单位是单细胞的孢子或合子。
虽然高等藻类的生殖单位可以是多细胞构造，但均直接参与生殖作用，不分化为生殖部分和营养部分。
藻类的生活史中没有在母体内孕育着具有藻体雏形胚的过程。
简单说来藻类是无胚而具叶绿素的自养叶状体孢子植物。
形态结构
藻类体形多样，但细胞具有趋同的球形或近似球形，是有利于浮游生活的适应。
藻体细胞结构都可分化为细胞壁和原生质体两部分。
图:
体形多样的藻类
1）细胞壁:
细胞壁为原生质体的分泌物，坚韧而具一定的形状，表面平滑或具有各种纹饰、突起、棘、刺等，这些突起物对藻体营浮游生活具有特殊意义。
一个细胞的细胞壁多数是一个完整的整体，藻类大多数种类都有细胞壁（各门藻类不同。
大多数藻类（如绿藻）的细胞壁主要是由外层的果胶质和内层的纤维质组成。
硅藻门的细胞壁主要硅质组成，即外层为二氧化硅，内层为果胶质。
黄藻门的某些种类细胞壁由果胶质组成。
褐藻和红藻细胞壁的主要成分是藻胶，即前者为褐藻胶，后者为琼胶类。
硅藻细胞壁为两个“∪”形节片套合而成，黄藻常为为两个“H”形节片组合而成，而甲藻的细胞壁则是由许多小板片拼合组成的。
），少数种类没有细胞壁（情况1有周质体——周质体是藻体细胞质表层特化成的一层坚韧有弹性的构造，藻体形态较稳定。
周质体表面平滑或具纵走条纹或具螺旋绕转的隆起，或附有硅质或钙质小板，有的硅质板上还有刺。
情况2无周质体——体全裸露，细胞可变形）。
有些具有囊壳（是某些藻类具有的特殊细胞壁状的构造，无纤维质，但常有钙或铁化合物的沉积，常呈黄色、棕色甚至棕红色。
囊壳形状一般并不与原生质体一致，囊壳的内壁并不紧贴在原生质体的表面，中间有较大的空隙，其中有水充塞，因此原生质体在囊壳中常可自由伸展和收缩，或向四周作螺旋绕转。
）
有周质体的图片
囊壳1图片
囊壳2图片
2）细胞核:
除蓝藻细胞无典型的细胞核外，其余各门藻类的细胞大多具有一个细胞核，少数种类具有多个细胞核。
细胞核具有核膜（nuclearmembrane），内含核仁（nucleolus）和染色质（chromatin），这种细胞核叫真核（eukarya）。
这类生物因而被称为真核生物（eukaryote）。
3）色素:
各门藻类几乎各具特殊的色素。
色素成分的组成极为复杂，可分为4大类，即叶绿素（chlorophyll）、胡萝卜素（carotene）、叶黄素（lutein）和藻胆素（phycobelin）。
各门藻类因所含色素不同，因此藻体呈现的颜色也不同，如绿藻门为鲜绿色、金藻门呈金黄色、蓝藻门多为蓝绿色等。
4）色素体:
除蓝藻和原绿藻外，色素均位于色素体内。
色素体是藻类光合作用的场所，形态多样，有杯状、盘状、星状、片状、板状和螺旋带状等。
色素体位于细胞中心（称轴生）或位于周边，靠近周质或细胞壁（称周生）。
A杯状色素体
B盘状色素体
C星状色素体
D片状色素体
E板状色素体
F螺旋带状色素体
5）同化产物:
由于各门藻类的色素成分不同，所以光合作用制造的营养物质--同化产物及转化的贮藏物质也不相同。
6）蛋白核:
蛋白核是绿藻、隐藻等藻类中常有一种细胞器，通常由蛋白质核心和淀粉鞘（starchsheath）组成，有的则无鞘。
蛋白核与淀粉形成有关，因而又称之为淀粉核,其构造、形状、数目以及存在于色素体或细胞质中的位置等，因种类而异。
绿藻门色素体上大多具有一个或多个蛋白核。
7）鞭毛:
鞭毛是一种运动胞器。
藻类的鞭毛是由11根细微的纤维组成，其基本结构是"9+2"图形，鞭毛基部纤维则呈"9+0"图形。
因此，可以说鞭毛是由微管组成的微器官。
鞭毛有尾鞭型和茸鞭型两种类型，前者表面光滑，后者表面具微细茸毛，即具有1~2列横向羽状的短鞭毛。
鞭毛除蓝藻门和红藻外，其余各门藻类均有营养细胞和生殖细胞具鞭毛或仅生殖期具鞭毛的种类。
鞭毛的数目、长短、着生位置，运动形式等各门有所不同。
8）其他细胞器:
在有鞭毛能运动的藻体常具有眼点、伸缩泡、胞口、胞咽等胞器。
眼点桔红色，球形、椭球形，多位于细胞前端侧面，具有感光作用。
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（vegetativereproduction）、无性生殖（asexualpropagation）和有性生殖（sexualpropagation）。
有性生殖不普遍也不经常发生。
A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。
包括细胞分裂（动画1、动画2）和群体破碎（动画3）。
B:
无性生殖:
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。
动画
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。
C:
有性生殖:
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。
即大小不同的两个动配子相接合。
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。
分类概述:
藻类在植物界属于低等植物。
其拉丁文名为Algea系由林奈（Linnaeus）所定。
过去林奈将藻类归入隐花植物纲Cryptogamia，藻类目Algea。
又称裂殖植物、孢子植物等名称。
藻类学家一般将藻类共分11个门，其顺序如下：
分门检索表
1
（2）细胞无色素体，色素分散在原生质中。
贮存物质以蓝藻淀粉为主……蓝藻门Cyanophyta
2
（1）细胞具色素体。
贮存物质为淀粉或脂肪或其它物质。
3（4）细胞壁由上下两个硅质壳套合组成。
壳面具有辐射排列或左右对称排列的花纹……………硅藻门Baccillariophyta
4（3）细胞壁不由上下两个硅质壳套合组成。
5（8）营养细胞或动泡子具横沟和纵沟，或仅具纵沟。
6（7）无细胞壁或细胞壁由一定数目的纤维质板片组成…………甲藻门Pyrrophyta
7（6）无细胞壁或细胞壁不具纤维质板片……………隐藻门cryptophyta
8（5）营养细胞或动孢子不具横沟和纵沟。
9（14）色素体绿色，罕见灰色或无色。
贮存物质为淀粉或副淀粉。
10（11）植物体大型，分枝，规则地分化成节和节间……………轮藻门Charophyta
11（10）植物体为单细胞、群体、多细胞的丝状体或叶状体，无节和节间的分化。
12（13）植物体多为单细胞，少数为群体。
游动细胞顶端具1、2或3条鞭毛。
有时无色。
贮存物质为裸藻淀粉………裸藻门Euglenophyta
13（12）植物体为单细胞、群体、丝状体或薄壁组织状等。
游动的营养细胞或动孢子具2条（少数为4、8条等）等长，顶生的鞭毛。
罕见无色的。
贮存物质为淀粉……………绿藻门Chlorophyta
14（19）色素体为红色、黄色、黄绿色，有时呈淡绿色。
贮存物质为红藻淀粉、白糖素、甘露醇或褐藻淀粉。
15（16）色素体为红色或有时呈绿色。
生活史的任何时期均无有鞭毛的细胞。
贮存物质为红藻淀粉……………红藻门Rhodophyta
16（15）色素体不呈红色。
游动细胞或生殖细胞具二条（罕见三条）不等长的、或等长的鞭毛。
贮存物质为白糖素、脂肪或甘露醇。
17（18）色素体褐色。
植物体常为大型的丝状、壳状、叶状，有的具假根、茎、叶的分化。
游动孢子肾形，
具二条侧生的鞭毛。
贮存物质为褐藻淀粉和甘露醇………………褐藻门Phaeophyta
18（17）色素体黄绿色、金褐色或淡黄色。
植物体常为小型的单细胞、群体或丝状体。
游动细胞具一、二或三条等长或不等长的鞭毛。
贮存物质为白糖素或脂肪。
19（20）色素体金褐色或淡黄色。
植物体通常是小型的单细胞或群体。
游动细胞具一条或二条等长、或不等长的鞭毛，罕见三条的。
有的则为变形虫状………………金藻门Chrysophyta
20（19）色素体黄绿色。
植物体为单细胞、群体或丝状体。
游动细胞具二条不等长的鞭毛。
单细胞或群体种类的细胞壁常由两瓣片套合组成，丝状种类由两个"H"形节片合成……黄藻门Xanthophyta
生态分布:
藻类在地球上的分布很广，从炎热的赤道至常年冰封的极地，无论是江河湖海、沟渠塘堰，各种临时性积水，或是潮湿地表、墙壁、树干、岩石、甚至沙漠、积雪上都有藻类的踪迹。
但藻类主要生活在水体中。
藻类主要营自养自由生活，有的则营共生或寄生生活。
藻类在长期演化过程中。
以自身的形态构造、生理和生态特点适应着生活的环境，从而形成了各种生态类群（型）。
就藻类生活环境的特点及其与环境的相互关系，主要可归纳浮游藻类、底栖藻类和附着藻类等生态类群。
其分布受温度（春夏秋冬）、盐度（单细胞藻类对环境的改变有很强的适应能力，由于世代时间极短，通过较小的遗传变异，在一定时间内即可适应于盐度的颇大变化。
藻类细胞还能较迅速地合成多元醇或其衍生物、糖或多糖和某种氨基酸等渗透调节物，用以迅速调节细胞的渗透压，适应环境盐度的变化。
很多淡水藻类耐盐上限达到15-20S，有些淡水习见浮游植物如小颤藻、颗粒直链藻、飞燕角甲藻、铜绿微囊藻等甚至在150-180S之间出现。
盐藻DunaliellasalinaTeod.是典型的盐水藻类，能耐受320的盐度。
藻类生活史
生活史（生活周期）是指某种生物在整个发育阶段中所经历的全部过程，或一个个体从出生到死亡所经历的各个时期。
藻类生活史有营养生殖型、无性生殖型、有性生殖型和无性和有性生殖混合型4种类型.
藻类生活史图解
营养生殖型:
生活史仅有营养生殖，只能以细胞分裂的方式来进行生殖。
蓝藻和裸藻等一些单细胞藻类属此
无性生殖型:
是生殖细胞（孢子）不经结合，直接产生子代的生殖方式。
无性生殖型是指生活史中没有有性生殖，没有减数分裂。
如小球藻、栅藻等。
有性生殖型:
双相型和单相型两种类型。
前者生活史中仅有一个双倍体（diploid）的藻类，只行有性生殖，减数分裂（R）发生在产生配子之前。
如绿藻门管藻目的一些种类，硅藻和褐藻门鹿角藻目就属于这种类型；后者生活史中是单倍体藻类，仅合子是双倍体核相（2n），即静配同配，如水绵和轮藻。
无性和有性生殖混合型:
无性和有性生殖混合型：
是指生活史中既行无性生殖，又行有性生殖的藻类。
这两个时期可随生活环境的改变而出现，也可以是生活史中相互交替的两个阶段。
（1）生活史中无世代交替:
如衣藻Chlamydomonas、团藻Volvox、丝藻Ulotrix等，它们常是在生长季节末期才行有性生殖，是对不良环境的适应。
生活史中无世代交替，其植物体为单相型。
在有性生殖过程中，减数分裂发生在合子形成之后，新植物体产生之前。
（2）生活史中有世代交替现象:
即生活史中有2个或3个植物体（如真红藻纲），在生活史中相互交替出现。
相互交替出现的植物体有的为双倍体（2n），有的为单倍体（n）。
双倍体的植物体行无性生殖，经减数分裂产生孢子，因此双倍体的植物又叫孢子体。
单倍体的植物体行有性生殖，产生雌雄配子或精子和卵，因此单倍体的植物体又叫配子体。
由孢子长出单倍体的植物体。
从孢子开始一直到产生配子，这一阶段都是单倍体时期，总称为有性世代；由合子萌发为孢子体，一直到孢子体行减数分裂产生孢子之前，这一阶段是双倍体时期，称为无性世代。
这种生活史中有无性世代和有性世代相互交替的现象叫做世代交替。
也就是说，只有在生活史中，有一个双倍的产生孢子的孢子体和一个单倍的产生配子的配子体二者有规律地相互交替出现，才是真正的世代交替。
凡是能行有性生殖的藻类，在其生活史中的某一阶段必然会出现减数分裂，因此也就必然有核相交替的现象。
在有世代交替的生活史中，如果配子体和孢子体的形态结构上基本相同的，称为同形世代交替，如石莼Ulva、刚毛藻Cladophora；如果配子体和孢子体的形态和结构不相同的，称为异形世代交替。
如萱藻Scytosiphon、海带Laminaria和裙带菜Undaria等，前者配子体占优势，后两者孢子体占优势。
藻类的进化
与人类生活的关系:
1）藻类的渔业意义:
浮游藻类在水体中是鱼类和其他经济动物的直接或间接的饵料基础，是水域初级生产者，又是水体中重要的生物环境，也是水中溶解氧的主要来源。
在决定水域生产性能上具有重要意义，与渔业生产有十分密切的关系。
有些种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"（waterbloom）。
有些种类在海水中大量繁殖，形成"赤潮"（redtide）。
2）工农业价值:
藻类死亡后沉积水底形成有机淤泥，是很好的肥源。
轮藻、褐藻可直接做肥料。
固氮蓝藻是很有希望的生物新肥源。
海藻还是造纸、纤维板，以及许多建筑工业的原料。
硅藻土（diatomaceousearth）疏松多孔，容易吸附液体，是生产炸药时作氯甘油的吸附剂，又是糖果工业最好的滤过剂，金属、木材的磨光剂等。
微藻工业在国内外迅速发展，目前以螺旋藻Spirulina作为食品进行大规模的培养，正在形成高潮
3）藻类的医药和食用价值:
关于海藻的医学价值，早在《神农本草经》、《名医别录》、《本草纲目》里都有记载。
食用、药用的藻类有紫菜、海带、江蓠、麒麟莱和发菜等。
卡拉胶、琼胶等可作为通便剂和胶合剂等。
另外很多微藻含有蛋白质、维生素、糖蛋白、虾青素等。
蓝藻门
主要特征:
无细胞核，具有拟核，因而称为蓝细菌（Cyanobacteria）
无色素体
有类囊体
有藻胆素
营养和生殖细胞都不具鞭毛
细胞壁上具有粘质缩氨肽
繁殖简单,无有性生殖
藻胆素:
藻胆素包括蓝藻藻蓝素
（c-phycocyanin,C34H47N4O8）、蓝藻藻红素（c-phycoerythrin,C34H42N4O9）和别藻蓝素（Allophycocyanin）等。
硅藻门
硅藻门植物细胞壁富含硅质，硅质壁上具有排列规则的花纹。
壳体由上下半壳套合而成。
色素体主要有叶绿素a、、c1、c2以及β胡萝卜素，岩藻黄素、硅藻黄素等。
金藻门
色素体金褐色、黄褐色或黄绿色，同化产物为白糖素及脂肪，大多数运动的种类和繁殖细胞具鞭毛2条，1条或3条的很少，静孢子的壁硅质化，由2片构成，顶端开一小孔。
黄藻门
黄藻类色素体黄绿色，光合色素主要成份是叶绿素a、c、e、β－胡萝卜素和叶黄素
贮存物质为脂肪及白糖素
许多营养细胞壁由H形的二节片套合而成
甲藻门
多数种类为单细胞，具二条鞭毛，可以运动。
细胞裸露或具纤维素细胞壁
隐藻门
隐藻为单细胞，前端较宽，钝圆或斜向平截
多数种类具有鞭毛，能运动
裸藻门
1、细胞裸露，无细胞壁。
2、裸藻又称眼虫藻。
多具鞭毛，同金藻、甲藻、隐藻、绿藻中的具鞭毛的种类一起，称鞭毛藻类。
3、植物体大多呈绿色，少数种类具特殊的裸藻红素（Euglenarhodine）,呈血红色。
4、色素体形状一般为盘状、片状或星芒状。
贮存物质为副淀粉（裸藻淀粉）
绿藻门
含有叶绿素a和b，以及叶黄素和胡罗卜素，绝大多数呈草绿色；常具蛋白核，贮藏物为淀粉；细胞壁主要成分为纤维素；运动细胞常具顶生2条（少数为4条）等长的鞭毛。
轮藻门
褐藻门
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