知识点3 微型藻类
藻类是一类光能自养型真核微生物，藻类的分类依据是色素体颜色及构造，淀粉核有无及位置，游动孢子的鞭毛、眼点及收缩泡有无等。藻类常见于各种水域中，淡水水体中常见的有：绿藻门、硅藻门、裸藻门、金藻门、黄藻门、甲藻门和隐藻门等藻类。
藻类在自然界分布极广，喜生长在碱性、含氮磷量高、有机质多的淡水中，一些种类可导致湖泊发生“水华〞。
微型藻类种类繁多，形态各异，但具有以下共同特征： ① 个体微小，需借助显微镜观察，结构简单，无根茎叶的分化。
② 含光合色素，有专门的色素载体，简称载色体或色素体，能利用光能把无机物合成有机物，产生氧气。
③ 生殖方式低级，生殖器官多数为单细胞，合子受精卵发育不形成多细胞的胚。
④ 主要生活在水中。
根据光合色素的种类、个体形态、细胞结构、生殖方式等差异，将藻类分成10个门：裸藻门、绿藻门、金藻门、甲藻门、黄藻门、硅藻门、隐藻门、轮藻门、红藻门、褐藻门。水生环境中和污水生物处理中常见的浮游种类主要存在于水的上层、浮游于水体中简介如下。
一、裸藻门
单细胞，细胞椭圆形、卵形、纺锤形或长带形，末端常尖细；
细胞裸露无壁，仅具由原生质特化形成的表质膜，表质膜较软的细胞可变形，表质膜较硬的细胞不变形，有少数种类在表质膜外具囊壳，囊壳无色或呈黄、棕、橙色。
细胞前端有胞口，口下依次连胞咽、贮蓄泡，周围为伸缩泡；红色眼点一个，具1条鞭毛少数种有2～3条，借助鞭毛运动。
载色体形状多样，有盘状、星状、带状等，藻体多鲜绿色，可行光合作用，少数种红色或无色无载色体。
多为自养生物，也可兼养，无色种类可营异养，吞食有机碎屑或渗透营养。
裸藻约有1000种，分布广泛，在湖泊、河流的沿岸地带、沼泽、稻田、沟渠、潮湿土壤上均可生长，在有机物质丰富的小型水体中数量多，常是生活污水污染的指示生物，在氧化塘的生物自净过程的初期可起较大作用。夏季有时大量繁殖，可形成水华。
常见的裸藻形态见图3-1。
〔1〕裸藻属Euglena 单细胞、单鞭毛。大多数表质膜有线纹或颗粒，柔软，细胞可变形。体型长，呈纺锤形、椭圆形、圆柱形等。载色体1至多个，多周生沿细胞表膜着生，少数无色。
本属种类多生活在浅水而有机质丰富的水体中，大量繁殖可形成绿色、黄褐色、棕红色的水华。
〔2〕扁裸藻属onas〕 单细胞，单鞭毛，细胞外有囊壳，囊壳形状多样，外表光滑或有花纹或有刺，无色或黄、橙、褐色。囊壳前端有鞭毛孔，有领或无领。
图3-1 裸藻的形态图
1—衣裸藻；2—宽扁裸藻；3—扭曲扁裸藻；4—长尾扁裸藻；5
—暗绿囊裸藻； 6—棘刺囊裸藻
二、绿藻门
绿藻形体极为多样，有单细胞体、群体、丝状体。运动的个体多具2～4根顶生、等长的鞭毛。藻体呈草绿色，色素体的形状有杯状、芽状、板状、网状、星芒状，数目1至多个。
绿藻有35属，5000～8000种，广泛分布在各类水体、土壤外表和树干上。
绿藻门常见代表属有：
〔1〕衣藻属 单细胞，细胞球形、椭球形等；细胞前端常有乳头状突起，2
根等长鞭毛，能运动；红色眼点1个，色素体多为杯状。
〔2〕多芒藻 单细胞，细胞球形，细胞四周具许多不规那么排列的纤细短刺。 有时单细胞聚集成群。
〔3〕小球藻 单细胞或群体，细胞球形或椭圆形，色素体杯状或片状。
〔4〕四角藻 单细胞，细胞扁平或角锥形，具3～5个角，角分叉或不分叉， 角延长成突起或不突起。
〔5〕纤维藻属 单细胞或聚集成群，细胞针形至纺锤形，未端尖、直或弯 曲。
〔6〕卵囊藻属 单细胞或群体，群体由2、4、8或16个细胞组成，包被于胶
化膨大的母细胞壁内；细胞椭圆形，两端增厚呈圆锥状。
〔7〕盘星藻 由2～128个细胞排列成单层细胞的定形群体，呈盘状、星状， 群体边缘细胞常具突起。
〔8〕栅藻属 群体，多由4～8个少2、16、32个细胞呈栅列状排列。
〔9〕十字藻属 定形群体，由4个细胞排列成方形或长方形，细胞三角形、半圆形或椭圆形。
〔10〕角星鼓藻 单细胞，多辐射对称，少数两侧对称及侧扁，半细胞的顶角或侧角多形成长短不等的突起，细胞壁光滑具花纹或刺。
〔11〕鼓藻 单细胞，细胞侧扁，中部收缩，缢缝深凹，半细胞侧面观大多呈圆形。
〔12〕刚毛藻属 圆柱形细胞叠连成丝状，具顶端和基部的分化，分枝丰富，有互生型、对生型等。
〔13〕丝藻属 简单的不分枝丝状体，以长形的基细胞附着于基质上，细胞壁薄或厚而分层，色素体周生，带状，环绕细胞周壁一半以上。
〔14〕毛枝藻属 分枝丝状体，有匍匐枝和直立枝，常具厚
胶质，直立枝常有互生型或对生型分枝，藻丝顶部逐渐尖细，色素体周生、带状。
〔15〕水绵属 不分枝丝状体，细胞圆柱形，色素体1～16条呈带状，周生，沿细胞壁作螺旋盘绕。
图3-2 绿藻门的常见种类
三、硅藻门
硅藻形态多样，有单细胞体、聚集成群体、由单列细胞构成丝状体。细胞形体像小盒，有上壳和下壳之分。上下壳套合的地方，环绕一周，称环带。细胞壁由硅质和果胶质组成。硅质在外层，较厚，果胶质在内层，较薄。细胞内有一个核和1至多个色
素体，小盘状或片状。硅藻呈黄绿色或黄褐色。繁殖方式为纵分裂和有性生殖。
上壳面壳面和下壳面瓣面上的花纹是分类的依据。根据壳面花纹排列的方式不同，硅藻分成两大类。一类称中心硅藻，这类硅藻多为圆形到卵圆形，壳面上的花纹自中央一点向四周呈辐射状排列，如小环藻属、圆筛藻属、直链藻属等，多数是海产种；另一类称羽纹硅藻，这类硅藻多为长形，壳面花纹排列成两侧对称，壳面有纵裂缝壳缝，缝中央加厚成中央节，两端加厚成极节，见图3-3。
图3-3 硅藻结构图及常见类型
硅藻约有16000种，广泛分布在各类水体中，是全球性的，受气候、盐度和碱度的制约，有明显的区域种类。有的种可作为土壤和水体盐度、腐殖质含量、酸碱度的指示生物。一般在春秋两季大量繁殖，是鱼、贝等水中动物的食料，少数种类可形成海洋赤潮。
硅藻门常见代表属有：
〔1〕小环藻 单细胞，细胞短柱状体，壳面圆形，边缘具有放射状排列的孔纹或线纹，带面平滑。少数种的壳面互相连接
成链丝。
〔2〕舟形藻属 单细胞，壳面多线形、披针形，末端圆形、喙形、头形，壳缝明显，具中央节和极节，带面长方形。
〔3〕羽纹藻属 单细胞，壳面多线形、椭圆形、披针形，未端常为头状或喙状，壳面花纹为肋纹，壳缝明显，带面长方形。少数为带状群体。
〔4〕桥弯藻属 单细胞，壳面两侧不对称，有背腹之分，背侧凸出，腹侧平直或中部略凸出，呈半月形、半椭圆形等，壳缝略弯曲，常偏近腹侧，有清晰的中央节和极节；带面长方形。
〔5〕异极藻属 单细胞或叉状分枝群体，浮游或用胶质柄着生。壳面两端不对称，棒状或披针状，上端宽，下端窄，有时有收缢，带面多为楔形，末端截形。
〔6〕辐节藻属 单细胞，少数带状群体。壳面狭椭圆形或线形披针形；壳面中心区有“辐节〞增厚呈宽带状。
〔7〕脆杆藻属 细胞常互相连接成长带状群体，少数呈“乙〞状群体。壳面多长披针形到细长线形，中部膨大或收缢，带面长方形。群体形状特征因固定和制片而丧失。
〔8〕针杆藻属 单细胞或放射状、扇状群体，壳面线形或长披针形，中间到两端略渐变狭或等宽，带面长方形。
〔9〕等片藻 细胞常连接成带状或锯齿状群体，壳面椭圆形到宽披针形或线形，有些两端略膨大，假壳缝狭窄，带面长方形。
图3-4 硅藻门代表
四、甲藻门
甲藻多为单细胞个体，呈三角形、球形、针形；前后或左右略扁；有纵沟和横沟；前、后端常有突出的角；有或无细胞壁；有两条鞭毛横鞭毛和纵鞭毛的细胞能运动；色素体数目多，盘状、片状、棒状、带状，多周生；藻体棕黄色、黄绿色、灰色、红色，少数种类无色。
甲藻大多是海生种类，淡水种类很少。多数甲藻对光照强度和水温范围要求严格，在适宜的光照和较暖水温中，甲藻在短期内可大量繁殖形成湖泊水华和海洋赤潮。
甲藻的代表属有角甲藻属Ceratium、裸甲藻属Cymnodinium、多甲藻属，见图3-5。
图3-5 甲藻门代表种
1—夜光藻；2—原甲藻；3—长崎裸甲藻；4—锥形多甲藻；5
—亚历山大藻；
6—三角角甲藻；7—叉状角甲藻
五、隐藻门
隐藻为单细胞，有卵形、椭圆形、豆形；前端宽，钝圆或斜向平截；有明显的背腹之分，背侧凸出，腹侧平直或略凹，在腹侧有一向后延伸的纵沟；鞭毛两条，略不等长，自前端和腹侧长出；色素体大型、叶状，1～2个，藻体呈黄绿色或黄褐色。
隐藻广泛分布在淡水水体，在有机质较丰富的较肥水体、浅水区、沿岸地区数量较多，是水生动物的重要食料。也是水质污染的指示生物，大量繁殖形成水华时指示水质污染。常见代表属有蓝隐藻属Chroomonas、隐藻属Cryonas、蓝胞藻属Cyanomonas，见图3-6。
图3-6 隐藻门代表种
1—长形蓝隐藻；2—尖尾蓝隐藻；3—啮蚀隐藻；4—天蓝胞藻 六、黄藻门 黄藻的细胞大多数有两个半片套合组成，细胞壁含多量的果胶质，体内含叶绿素a、c，β-胡萝卜素、叶黄素，附着或浮游生活，游动细胞具有不等长的略偏于腹侧的两根鞭毛，少数只有一根鞭毛。常见代表属有黄丝藻属〔Tribonema〕、黄群藻属〔Synura〕、拟黄群藻属〔Synuroonas、合尾藻属Synun、钟罩藻属Dinobryon，见图3-7。
图3-7 黄藻门和金藻门代表种
1—密集锥囊藻；2—延长鱼鳞藻；3—合尾藻
八、藻类的作用
〔1〕藻类植物在自然界中作用
藻类植物是有机物和氧气的重要藻类都是水生生态系统中生产者的重要成员，据估计，自然界光合作用制造的有机物中，有近一半是由藻类等微生物所生产的，这些有机物就是浮游动物和高等水生动物的食料。因此，藻类植物是水生食物链中的关键环节，是水体保持高层次生态平衡的根底。
在生产有机物的同时，藻类植物也是自然界中早期的、重要的氧气中的作用
① 是监测水体环境的指示生物
由于一些藻类对环境变化包括污染物消长非常敏感或具有耐受力，从二十世纪初开始，人们就根据水体中藻类的种类及数量变化，判断水质是否受到污染及污染的程度。人们归纳的水体清洁状况与水生藻类的对应关系如下：
金藻门：金藻、鱼鳞藻 绿藻门：毛枝藻 隐藻门：隐藻 硅藻门：舟形硅藻、异极藻、针杆藻 有机质污染的水体 裸藻门：裸藻、扁裸藻、囊裸藻 绿藻门：衣藻、团藻、顶棘藻、纤维藻、 栅藻、角星鼓藻、小球藻等 淡水：裸藻、绿藻、隐藻、硅藻
富营养化水体 海水：甲藻
较清洁的水体
② 是污染水体的净化生物
藻类植物对水体环境的净化作用的表现是多方面的。其一，吸收和积累有害元素，研究说明，有些藻类吸收积累的有害元素高出外界环境数千至数万倍；其二，降解转化有害物质，许多水生藻类可以在体内外转化有害物质，减少有害物质对其他生物的危害；其三，在水体中进行光合作用放出的氧气，这既有助于全球的O2——CO2平衡，也能促进好氧细菌对水中有机污染物的分解。
当然，在特定条件下，藻类会造成水体污染，给人类生产与生活带来危害。最普遍的藻类污染发生在富营养化的水体中，即，当水中有大量的氮、磷等无机盐时，藻类就异常增殖，导致湖泊发生水华、海洋发生赤潮，水质恶化，最终使鱼虾大量死亡。此外，有些藻还会产生毒素，普遍危害水生动物、禽鸟、人类，或专一危害某一类生物，如甲藻毒素可通过鱼、虾、贝而致人中毒，严重时致人死亡。
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