1、章章微藻分类及生态学微藻分类及生态学第一节第一节 微藻分类学微藻分类学 1.藻体的形态藻体的形态,结构结构;2.细胞核的构造和细胞壁的结构细胞核的构造和细胞壁的结构,化学成分化学成分;3.载色体的结构及所含色素的种类载色体的结构及所含色素的种类;4.细胞中贮藏营养物质的类别细胞中贮藏营养物质的类别;5.鞭毛的有无、数目、结构类型和着生位置鞭毛的有无、数目、结构类型和着生位置;6.生殖方式及生活史类型。生殖方式及生活史类型。是一类最原始、最古老的绿色低等植物。是一类最原始、最古老的绿色低等植物。一、蓝藻门的一般特征:一、蓝藻门的一般特征:(一)形态:藻体一般分为三种类型(一)形态:藻体一般分为三
2、种类型 单细胞体:单细胞体:1个细胞组成;个细胞组成;群体:群体:2至多个形态、结构、功能相同的细至多个形态、结构、功能相同的细胞集合或连接而成;胞集合或连接而成;丝状体:单条不分枝,或具多分枝,有的具丝状体:单条不分枝,或具多分枝,有的具 假分枝。假分枝。(二)细胞结构:典型的原核细胞结构。(二)细胞结构:典型的原核细胞结构。1.细胞壁:主要化学成分是粘肽(肽葡聚细胞壁:主要化学成分是粘肽(肽葡聚糖),外有胶质鞘(果胶酸和粘多糖)。糖),外有胶质鞘(果胶酸和粘多糖)。2.原生质体:原生质体:中心质(中央体):位于细胞中央,含细中心质(中央体):位于细胞中央,含细丝状丝状DNADNA,无核膜核
3、核仁;具核的功能。,无核膜核核仁;具核的功能。周质(色素质):位于中心质的周围,周质(色素质):位于中心质的周围,无载色体等细胞器。无载色体等细胞器。类囊体:扁平的膜状光合片层系统,光类囊体:扁平的膜状光合片层系统,光合色素存在于其表面。合色素存在于其表面。光合色素:叶绿素光合色素:叶绿素a、胡萝卜素、叶胡萝卜素、叶黄素和藻胆素(藻蓝蛋白,藻红蛋白)。黄素和藻胆素(藻蓝蛋白,藻红蛋白)。光合产物:蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体和脂光合产物:蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体和脂质颗粒等。质颗粒等。(三)异形胞(三)异形胞1.特点:部分丝状蓝藻细胞中由普通营养细胞在特点:部分丝状蓝藻细胞中由普通营养细胞在一定条件下分化
4、形成的特殊细胞;是生活细胞。一定条件下分化形成的特殊细胞;是生活细胞。2.与营养细胞的主要区别:与营养细胞的主要区别:(1)壁厚;()壁厚;(2)细胞质中的颗粒物质溶解,)细胞质中的颗粒物质溶解,呈均匀状态;(呈均匀状态;(3)类囊体膜解体,重新形成)类囊体膜解体,重新形成膜;(膜;(4)颜色:淡黄绿色或呈透明状。)颜色:淡黄绿色或呈透明状。3.功能功能:(1)将藻丝细胞分隔成藻殖段进行营养繁殖;将藻丝细胞分隔成藻殖段进行营养繁殖;(2)细胞内含固氮酶,可直接固定大气中的氮。细胞内含固氮酶,可直接固定大气中的氮。(四)繁殖方式(四)繁殖方式1.营养繁殖:最主要的方式营养繁殖:最主要的方式(1)
5、细胞直接分裂(裂殖生殖):单细胞、)细胞直接分裂(裂殖生殖):单细胞、群体种类;群体种类;(2)断裂形成藻殖段:丝状体种类。)断裂形成藻殖段:丝状体种类。2.无性生殖:少数种类无性生殖:少数种类(1)外生孢子;)外生孢子;(2)内生孢子;)内生孢子;(3)厚壁孢子。)厚壁孢子。(五)生境和分布(五)生境和分布 分布很广,淡水、海水、潮湿分布很广,淡水、海水、潮湿地面、树皮、岩面、墙壁等。地面、树皮、岩面、墙壁等。二、蓝藻的经济价值和代表种类二、蓝藻的经济价值和代表种类蓝藻门仅蓝藻门仅1纲,包括纲,包括4个目,分别为色球藻目个目,分别为色球藻目(Chroococcales)、颤藻目()、颤藻目(
6、Osillatoriales)、)、念珠藻目(念珠藻目(Nostocales)和真枝藻纲)和真枝藻纲(Stigonematophyceae)三纲。)三纲。(一)、经济价值:(一)、经济价值:1.食用:如普通念珠藻(俗称地木耳食用:如普通念珠藻(俗称地木耳,Nostoc commune Vauch.);发状念珠藻(俗称发菜,);发状念珠藻(俗称发菜,Nostoc flagelliforme Born.Et Flah.);拟球状念珠);拟球状念珠藻(俗称葛仙米,藻(俗称葛仙米,Nostoc sphaeroides Ktzing);节旋藻属(螺旋藻,节旋藻属(螺旋藻,Arthrospira)2.固氮
7、作用:固氮作用:N2 NH3固氮酶固氮酶(二)代表种类(二)代表种类1.颤藻属(颤藻属(Oscillatoria)(1)形态:单条藻丝或由许多藻丝组成的群体,)形态:单条藻丝或由许多藻丝组成的群体,藻丝不分枝;藻丝不分枝;(2)结构:无胶质鞘或罕见极薄的鞘,细胞短)结构:无胶质鞘或罕见极薄的鞘,细胞短圆柱形或盘状,顶端细胞形态多样,末端增圆柱形或盘状,顶端细胞形态多样,末端增厚或具帽状结构;厚或具帽状结构;(3)繁殖:藻殖段繁殖(在隔离盘处断裂);)繁殖:藻殖段繁殖(在隔离盘处断裂);(4)特性:能颤动,匍匐式或旋转式运动。)特性:能颤动,匍匐式或旋转式运动。2.节旋藻属(节旋藻属(Arthr
8、ospira)(1)形态:藻丝多细胞,松弛而规律的)形态:藻丝多细胞,松弛而规律的卷曲,通常具相对大的直径河和大的螺卷曲,通常具相对大的直径河和大的螺旋;旋;(2)结构:无鞘;细胞圆柱形,顶端细)结构:无鞘;细胞圆柱形,顶端细胞钝圆,横壁明显,常收缢;胞钝圆,横壁明显,常收缢;(3)繁殖:藻殖段繁殖(在异形胞处断)繁殖:藻殖段繁殖(在异形胞处断裂)。裂)。节旋藻属节旋藻属3.念珠藻属(念珠藻属(Nostoc)(1)形态:单列细胞组成的不分枝的丝状体;)形态:单列细胞组成的不分枝的丝状体;(2)结构:具胶质鞘;细胞圆形,排成一行,)结构:具胶质鞘;细胞圆形,排成一行,呈念珠状;呈念珠状;(3)繁
9、殖:藻殖段繁殖(在异形胞处断裂);)繁殖:藻殖段繁殖(在异形胞处断裂);有时形成厚壁孢子。有时形成厚壁孢子。3.微囊藻属(微囊藻属(Microcystis)(1)形态:球形、不规则形细胞构成的群体;)形态:球形、不规则形细胞构成的群体;(2)结构:细胞球形。)结构:细胞球形。水华水华 夏秋季节,漂浮性蓝藻(如微囊藻)在夏秋季节,漂浮性蓝藻(如微囊藻)在有机质丰富的水体中过量繁殖,于水表形成有机质丰富的水体中过量繁殖,于水表形成的一层有腥味的浮沫,称为水华。的一层有腥味的浮沫,称为水华。危害:加剧了水质污染;产生毒素,危及水危害:加剧了水质污染;产生毒素,危及水生动物和人、畜,如微囊藻毒素是一种
10、促癌生动物和人、畜,如微囊藻毒素是一种促癌剂。剂。色球藻色球藻膨胀色球藻膨胀色球藻三、蓝藻门在植物界中的地位三、蓝藻门在植物界中的地位 蓝藻是地球上最原始、最古老的植物。蓝藻是地球上最原始、最古老的植物。1.原始性表现在:原始性表现在:(1)结构:原核;无载色体和细胞器;叶绿)结构:原核;无载色体和细胞器;叶绿素中仅含有叶绿素素中仅含有叶绿素a;(2)繁殖:细胞直接分隔,无有性生殖。)繁殖:细胞直接分隔,无有性生殖。2.古老性表现在:其大约出现在古老性表现在:其大约出现在3533亿年前,亿年前,出现的时间早。出现的时间早。在系统演化上的地位:在系统演化上的地位:1.与细菌最接近:与细菌最接近:
11、(1)细胞构造:原核;细胞壁成分均为粘肽;)细胞构造:原核;细胞壁成分均为粘肽;(2)繁殖:细胞直接分裂(裂殖)。)繁殖:细胞直接分裂(裂殖)。2.与其它植物之间的关系:与其它植物之间的关系:是独立的类群,因为其细胞构造和繁殖是独立的类群,因为其细胞构造和繁殖方式差异明显。方式差异明显。绿藻门绿藻门 绿藻门是藻类植物中种类最多的一门,约有绿藻门是藻类植物中种类最多的一门,约有350属,近属,近8600种;它们在植物界的系统演化种;它们在植物界的系统演化中具有重要地位,和人类的关系也较密切。中具有重要地位,和人类的关系也较密切。一、绿藻门的一般特征一、绿藻门的一般特征(一)形态:多种多样(一)形
12、态:多种多样1.单细胞、群体、丝状体、叶状体和管状体等;单细胞、群体、丝状体、叶状体和管状体等;2.鞭毛:有或无,多为鞭毛:有或无,多为2,4条顶生等长的尾鞭型条顶生等长的尾鞭型鞭毛。鞭毛。(1)少数单细胞、群体的营养细胞;)少数单细胞、群体的营养细胞;(2)多数种类的孢子或配子。)多数种类的孢子或配子。(二)细胞结构(二)细胞结构1.细胞壁:细胞壁:内层:纤维素内层:纤维素 外层:果胶质外层:果胶质2.原生质体原生质体(1)细胞核:)细胞核:1多核。多核。(2)细胞器:线粒体、内质网、高尔基体等。)细胞器:线粒体、内质网、高尔基体等。(3)载色体:双层膜。)载色体:双层膜。(4)色素种类:叶
13、绿素)色素种类:叶绿素a,叶绿素,叶绿素b,胡萝卜胡萝卜素,素,胡萝卜素,叶黄素。胡萝卜素,叶黄素。(5)光合产物:淀粉。)光合产物:淀粉。(三)繁殖(三)繁殖1.繁殖器官:单细胞;繁殖器官:单细胞;2.繁殖方式:繁殖方式:(1)营养繁殖:群体、丝状体类型。)营养繁殖:群体、丝状体类型。(2)无性生殖:产生各种类型的无性孢子,)无性生殖:产生各种类型的无性孢子,如游动孢子、不动孢子、厚壁孢子等。如游动孢子、不动孢子、厚壁孢子等。(3)有性生殖有性生殖:普遍:普遍 根据有性生殖相融合的两个配子的形态特征根据有性生殖相融合的两个配子的形态特征分为:分为:同配生殖:形状、结构、大小和运动能力等方同配
14、生殖:形状、结构、大小和运动能力等方面完全相同的两个配子的结合。面完全相同的两个配子的结合。异配生殖:形状、结构相同,大小和运动能力异配生殖:形状、结构相同,大小和运动能力不同的配子的结合。大而运动迟缓的配子是不同的配子的结合。大而运动迟缓的配子是雌配子,小而运动能力强的配子是雄配子。雌配子,小而运动能力强的配子是雄配子。卵式生殖:形状、结构和大小都不相同的配子卵式生殖:形状、结构和大小都不相同的配子的结合。的结合。(四)生境与分布(四)生境与分布 很广,多数种类生活在水中。其中,淡很广,多数种类生活在水中。其中,淡水种类约占水种类约占90,海产种类约占,海产种类约占10。2.团藻属(团藻属(
15、Volvox)(1)形态:数百个以上的衣藻型细胞构成的)形态:数百个以上的衣藻型细胞构成的多细胞的植物体。多细胞的植物体。(2)特点:有营养细胞与生殖细胞分化。)特点:有营养细胞与生殖细胞分化。3.石莼属(石莼属(Ulva)(1)形态:叶状体。)形态:叶状体。(2)繁殖:具同形世代交替。)繁殖:具同形世代交替。4.水绵属(水绵属(Spirogyra)(1)形态:丝状体。)形态:丝状体。(2)繁殖:接合生殖)繁殖:接合生殖新月藻新月藻轮藻生殖器官轮藻生殖器官卵囊ooginium精子囊spermatangium节间细胞Internodal cells节细胞nodal cells冠corona肠浒苔
16、三、绿藻门的系统演化及地位三、绿藻门的系统演化及地位 1、研究表明,绿藻大约于、研究表明,绿藻大约于12 14亿年前亿年前起源于起源于“原绿藻原绿藻”。2、绿藻门内部有明显的从单细胞到多细胞、绿藻门内部有明显的从单细胞到多细胞、从简单到复杂、从低级到高级的演化类型。从简单到复杂、从低级到高级的演化类型。3、绿藻与高等植物有很多相似之处,因此、绿藻与高等植物有很多相似之处,因此许多学者认为高等植物起源于绿藻。许多学者认为高等植物起源于绿藻。细胞有细胞壁,由两个套合的半片所组成,分上壳和下壳,细胞有细胞壁,由两个套合的半片所组成,分上壳和下壳,是由果胶和硅质组成,没有纤维素,壳面上有各种花纹。是由
17、果胶和硅质组成,没有纤维素,壳面上有各种花纹。色素主要有叶绿素色素主要有叶绿素a a或或c c、胡萝卜素、甲黄素,同化产物是、胡萝卜素、甲黄素,同化产物是金藻昆布糖和油。植物体内的色素主要有胡萝卜素和叶黄金藻昆布糖和油。植物体内的色素主要有胡萝卜素和叶黄素(墨角藻黄素和硅甲黄素),所以植物体呈现黄绿色或素(墨角藻黄素和硅甲黄素),所以植物体呈现黄绿色或金棕色。金棕色。硅藻细胞无运动细胞。运动靠原生质环流推动。硅藻细胞无运动细胞。运动靠原生质环流推动。形态为单细胞的,可以连接成群体。形态为单细胞的,可以连接成群体。主要代表植物:硅藻属主要代表植物:硅藻属(Diatoms)。硅藻属:是单细胞植物。
18、其细胞壁由两个套合的瓣片组成。硅藻属:是单细胞植物。其细胞壁由两个套合的瓣片组成。其繁殖的方式是有丝分裂和形成复大孢子。其繁殖的方式是有丝分裂和形成复大孢子。红藻门红藻门一、一般特征:一、一般特征:(一)形态:(一)形态:1.多数为多细胞的丝状体、叶状体和枝状多数为多细胞的丝状体、叶状体和枝状体。体。2.无鞭毛。无鞭毛。(二)结构:(二)结构:1.细胞壁:细胞壁:内层内层:纤维素纤维素 外层外层:果胶质。果胶质。2.原生质体:原生质体:(1)细胞核:细胞核:1核;核;(2)细胞器:载色体、质体、线粒体、内质网、细胞器:载色体、质体、线粒体、内质网、高尔基体、液泡等。高尔基体、液泡等。(3)载色
19、体:载色体:1至多数,星芒状、盘状或不规至多数,星芒状、盘状或不规则带状。则带状。(4)色素种类:叶绿素色素种类:叶绿素a、叶绿素、叶绿素d、-胡萝卜胡萝卜素、叶黄素、藻红素、藻蓝素和别藻蓝素。素、叶黄素、藻红素、藻蓝素和别藻蓝素。(5)光合产物:红藻淀粉。光合产物:红藻淀粉。(三三)繁殖:繁殖:1.营养繁殖:细胞直接分裂。营养繁殖:细胞直接分裂。2.无性繁殖:产生静孢子、单孢子无性繁殖:产生静孢子、单孢子(紫菜紫菜)、四、四分孢子、果孢子、壳孢子等。分孢子、果孢子、壳孢子等。3.有性生殖:卵式生殖有性生殖:卵式生殖 雄性生殖器官雄性生殖器官(精子囊精子囊)产生无鞭毛的不动精子产生无鞭毛的不动
20、精子;雌性生殖器官雌性生殖器官(果胞果胞)内含内含1卵卵(四四)生活史生活史 孢子减数分裂,具世代交替;且多数为配子孢子减数分裂,具世代交替;且多数为配子体、果孢子体和体、果孢子体和(四分四分)孢子体三种植物体的孢子体三种植物体的世代交替。世代交替。(五五)分布:多产于海水中,且处于深海中。分布:多产于海水中,且处于深海中。二、红藻门代表种类二、红藻门代表种类 红藻门约红藻门约4000余种,分为两纲:红毛菜纲余种,分为两纲:红毛菜纲(Bangiophyceae)和红藻纲和红藻纲(Rhodophyceae)。紫球藻属(紫球藻属(Porphyridium)(1)形态:单细胞,常不规则的聚集,外被一
21、层薄)形态:单细胞,常不规则的聚集,外被一层薄胶膜。细胞多数为球形,血红色。胶膜。细胞多数为球形,血红色。(2)细胞结构:具)细胞结构:具1个轴生星状或不规则形状的色素个轴生星状或不规则形状的色素体及体及1个无淀粉鞘的蛋白核。类囊体膜伸入蛋白核。个无淀粉鞘的蛋白核。类囊体膜伸入蛋白核。(3)繁殖:细胞分裂。)繁殖:细胞分裂。Porphyidium金藻门金藻门一、一般特征:一、一般特征:(一)形态:(一)形态:1.自有运动种类为单细胞或群体,群体的种类由自有运动种类为单细胞或群体,群体的种类由细胞放射状排列呈球形或卵形体,有点具透明的细胞放射状排列呈球形或卵形体,有点具透明的胶被,细胞前端具胶被
22、,细胞前端具1条、条、2条等长或不等长的鞭毛,条等长或不等长的鞭毛,细胞裸露或在表质覆盖许多硅质鳞片。细胞裸露或在表质覆盖许多硅质鳞片。2.不能运动的重量为变形虫状、胶群体状、球粒不能运动的重量为变形虫状、胶群体状、球粒形、叶状体形、分枝或不分枝状体形。细胞具细形、叶状体形、分枝或不分枝状体形。细胞具细胞壁,成分以果胶质为主。胞壁,成分以果胶质为主。(二)结构:(二)结构:1.细胞壁细胞壁/裸露裸露/硅质鳞片硅质鳞片 2.原生质体:原生质体:(1)细胞核:细胞核:1核;核;(2)细胞器:伸缩泡,色素体,质体、线粒体、内质细胞器:伸缩泡,色素体,质体、线粒体、内质网、高尔基体、液泡等。网、高尔基
23、体、液泡等。(3)载色体:载色体:12个,周生,片状。个,周生,片状。(4)色素种类:叶绿素色素种类:叶绿素a、叶绿素、叶绿素c、胡萝卜素、叶黄、胡萝卜素、叶黄素、岩藻黄素。素、岩藻黄素。(5)光合产物:金藻昆布糖、金藻多糖和脂肪。光合产物:金藻昆布糖、金藻多糖和脂肪。(三三)繁殖:繁殖:1.营养繁殖:细胞纵分裂,群体断裂。营养繁殖:细胞纵分裂,群体断裂。2.无性繁殖:产生动孢子、静孢子无性繁殖:产生动孢子、静孢子(细胞内壁形细胞内壁形成的,内生的成的,内生的)3.有性生殖:有性生殖:锥囊藻属:同配或异配锥囊藻属:同配或异配 黄群藻属:异配黄群藻属:异配(四四)分布:淡水及海水均有分布,大多数
24、生长分布:淡水及海水均有分布,大多数生长在透明度大、温度较低、有机质含量少的清在透明度大、温度较低、有机质含量少的清水水体中,对水温的变化较敏感。水水体中,对水温的变化较敏感。第二节第二节 微藻生态学微藻生态学一、微藻的分布及主要生态类群一、微藻的分布及主要生态类群 1.分布分布 微藻细胞微小,形态多样,适应性强,分布微藻细胞微小,形态多样,适应性强,分布广泛。和细菌一起被誉为广泛。和细菌一起被誉为“先锋生物先锋生物”。江河湖海、池塘沟渠江河湖海、池塘沟渠 潮湿的土壤岩壁,干土或沙漠潮湿的土壤岩壁,干土或沙漠 极端环境:冰雪、温泉、盐池极端环境:冰雪、温泉、盐池 2.生态类群生态类群 水生微藻
25、水生微藻 陆生微藻陆生微藻 生长环境生长环境 气生微藻气生微藻 浮游微藻浮游微藻 生活方式生活方式 底栖微藻底栖微藻 微藻个体差别很大,最小的只有微藻个体差别很大,最小的只有0.2m,最大的,最大的可达可达20mm。通常所称的浮游植物(通常所称的浮游植物(phytoplankton)是分布)是分布在各种水体中的微藻,根据其个体大小可分成如在各种水体中的微藻,根据其个体大小可分成如下几类:下几类:名称名称大小大小微微浮游植物(微微浮游植物(picophytoplankton)0.22.0m微型浮游植物(微型浮游植物(nanophytoplankton)2.020m小型浮游植物(小型浮游植物(Mi
26、crophytoplankton)20200m中型浮游植物(中型浮游植物(Mesophytoplankton)200m10mm微藻的营养方式大体上有三类:微藻的营养方式大体上有三类:光自养(光自养(Phototrophic)异养(异养(Hetertrophic)兼养(兼养(Mixotrophic)绝大多数微藻是光自养的,但有不少绝大多数微藻是光自养的,但有不少光自养类型也营异养生活。光自养类型也营异养生活。微藻的营养方式大体上有三类:微藻的营养方式大体上有三类:光自养(光自养(Phototrophic)异养(异养(Hetertrophic)兼养(兼养(Mixotrophic)绝大多数微藻是光自
27、养的,但有不少绝大多数微藻是光自养的,但有不少光自养类型也营异养生活。光自养类型也营异养生活。V=D2g(p-)/183.微藻对悬浮的适应微藻对悬浮的适应1.改变面积与体积比改变面积与体积比 直径一般都很小,增大直径一般都很小,增大A/V,是下沉速度降低;,是下沉速度降低;2.形状的改变形状的改变 藻体由球形变成椭圆形或圆柱形等。微藻细胞还藻体由球形变成椭圆形或圆柱形等。微藻细胞还通过形成各种突出物(刺、棘),或通过细胞连成通过形成各种突出物(刺、棘),或通过细胞连成各种形状,如链状、网状等,降低下沉速度。各种形状,如链状、网状等,降低下沉速度。3.改变细胞的相对密度改变细胞的相对密度 增加脂
28、肪、油的含量增加脂肪、油的含量 微藻细胞组成中,多数成分的相对密度大于微藻细胞组成中,多数成分的相对密度大于1 糖:糖:1.5,蛋白质:,蛋白质:1.3,核酸:,核酸:1.7,脂类,脂类40%of the globalCO2PhytoplanktonCarbon fixationNoImage 在天然水体中,许多动物都是以藻类为在天然水体中,许多动物都是以藻类为食。吞食行为既影响微藻种群数量变化,也食。吞食行为既影响微藻种群数量变化,也影响其种类的演替。吞食者与被吞食者之间影响其种类的演替。吞食者与被吞食者之间不是简单的静态关系,而是具有反馈机制的,不是简单的静态关系,而是具有反馈机制的,这种
29、关系集中表现为数量上的相互消长,复这种关系集中表现为数量上的相互消长,复杂的吞食关系形成了生态系统中的食物链杂的吞食关系形成了生态系统中的食物链(网),起着传递物质和能量的作用。(网),起着传递物质和能量的作用。6.竞争、拮抗及其它竞争、拮抗及其它 竞争主要指微藻的不同种类之间和藻类与其他生物之间对光竞争主要指微藻的不同种类之间和藻类与其他生物之间对光合营养源的竞争。合营养源的竞争。微藻与水生高等植物的竞争微藻与水生高等植物的竞争微藻的不同种类之间的竞争微藻的不同种类之间的竞争 拮抗是一种生物的代谢产物抑制它种生物生长的一种现象。拮抗是一种生物的代谢产物抑制它种生物生长的一种现象。四尾栅藻四尾栅藻 vs 短棘盘星藻短棘盘星藻微囊藻微囊藻 vs 星杆藻星杆藻 空球藻空球藻 小球藻小球藻水生高等植物(黑藻、凤尾莲、金鱼藻)水生高等植物(黑藻、凤尾莲、金鱼藻)vs 微藻微藻 真菌和粘菌寄生的影响真菌和粘菌寄生的影响