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藻类学

海洋植物(marine plants):是海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物。

浮游植物(phytoplankton):是一个生态学概念,指在水中以浮游生活的微小植物,通常浮游植物就是指浮游藻类。

生物碳泵:通过光合作用将无机碳转化为有机碳,之后在食物网中转化、物理混合、输送及重力沉降等物理过程。

生物泵的度量——颗粒有机碳POC藻类:是无胚而具叶绿素的自养叶状体孢子植物。

藻类的细胞壁由两种成分组成:➢1)纤维组分(最常见的是纤维素),用来形成细胞壁骨架;➢2)无定形成分,形成一层内部包埋有纤维组分的基质。

●蓝藻门、绿藻门的主要由纤维素和果胶质组成●硅藻的主要成分为SiO2.nH2O●红藻、褐藻等主要成分为纤维素和藻胶●褐藻和红藻中的无定形黏液成分含量最高,有多种多糖成分可以用于商业开发。

●褐藻酸、岩藻多糖、琼脂、卡拉胶。

色素体(chloroplast):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)。

淀粉核是叶绿体的分化区域,与光合作用产物淀粉的积聚有关。

色素成分可分为4大类:叶绿素(chlorophyll)、胡萝卜素(carotene)、叶黄素(lutein)和藻胆素(phycobelin)。

●叶绿素a存在于所有的光合藻类当中,功能是辅助光合色素(吸收峰位于663nm和430nm);●叶绿素b存在于裸藻门和绿藻门当中,功能是在光合作用过程中作为捕光色素,将吸收的光能传递给叶绿素a(吸收峰位于645nm和435nm);●叶绿素c存在于甲藻门、隐藻门和不定鞭藻门中;●叶绿素d的存在于某些蓝细菌中。

1)绿藻与高等植物利用叶绿素a/b结合蛋白2)褐藻与金褐藻(硅藻、金藻、甲藻、褐藻及其相关类群)利用的的是岩藻黄素叶绿素a/c复合体。

适合吸收蓝光和绿光。

3)蓝细菌、隐藻和红藻使用藻胆体作为主要捕光复合体。

同化产物➢各门藻类的色素成分与比例不同,光合作用同化产物不同。

蓝藻门:蓝藻淀粉褐藻门:褐藻淀粉+甘露醇+昆布糖黄藻门+硅藻门:以脂肪为主,金藻昆布糖甲藻门:淀粉或淀粉状化合物绿藻门:淀粉红藻门:红藻淀粉,遇碘变红紫色➢绿藻的贮藏物都在色素体内,而其他藻类的贮藏物均在色素体外。

无性繁殖分为分裂生殖、孢子生殖和营养生殖所有的微型海藻,即浮游植物都主要采用分裂生殖来繁殖。

孢子生殖(spore reproduction)厚壁孢子与休眠孢子都是由藻体细胞直接通过细胞加厚和积聚养分而形成的,具有抵抗不良环境的能力。

厚(垣)壁孢子(akinete): 在丝状体上产生的休眠孢子。

厚壁孢子在寒冷或干燥时,除本身细胞壁外,还产生三层宽厚的包被,且孢子的原生质充满着各种贮存物,在环境适宜时萌发成新个体。

休眠孢子(resting spore, hypnospore):单细胞运动个体在环境不良时脱去鞭毛,原生质收缩,细胞壁外分泌胶质形成。

硅藻中常见,甲藻中称饱囊。

复大孢子:是硅藻的一种特殊繁殖方式,原生质体在细胞壳中膨大,直至两个细胞壳分离,复大孢子的直径比母体大一倍左右四分孢子:是红藻门物种无性生殖中产生的主要孢子类型。

母细胞减数分裂产生细分孢子囊,有四个孢子,为单倍体,形态上完全一样,但本质上有性的差别,两个为雄配子体,两个为雌配子体。

似亲孢子:与母细胞相同形态的不动孢子。

果孢子:是红藻生活史中的特殊个体果孢子体所产生,果孢子体寄生在雌配子体上,是由合子经过或不经过减数分裂形成,果孢子体萌发的藻体,有配子体也有孢子体。

内壁孢子:金藻特有的生殖细胞。

内生孢子:蓝藻由于产生孢子方式的不同所产生的不动孢子。

异形胞:是蓝藻的一种特有细胞,它由营养细胞通过细胞壁增厚所产生,异形胞内能产生内生孢子,并萌发出新藻丝体。

营养繁殖:不经过任何生殖细胞(配子或者孢子)而进行的繁殖方式。

养料充足、温度适合环境中进行。

➢营养生殖常见的方式:➢细胞分裂:单细胞藻类➢群体破碎:群体➢藻丝体断裂:丝状体有性繁殖:通过生殖细胞-配子的结合形成合子,合子萌发(经减数分裂)形成新的植物体,或由合子产生孢子,再由孢子萌发成新个体。

➢配子形成合子,有四种类型:➢同配生殖➢异配生殖➢卵式生殖:马尾藻➢接合生殖:绿藻门接合藻目生活史(生活周期):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。

➢藻类生活史分4种类型:➢营养生殖型:➢无性生殖型:➢有性生殖型:单相型,双相型➢无性和有性生殖混合型:无世代交替,有世代交替a.营养生殖-蓝藻、裸藻等单细胞藻类b.无性生殖-小球藻、栅藻等c.植物为单相型的有性生殖-水绵、轮藻d.植物为双相型的有性生殖-绿藻门(管藻目)、硅藻、褐藻门(鹿角藻目)e.无世代交替的无性、有性生殖混合型-衣藻、团藻、丝藻等f.有世代交替的无性、有性生殖混合型-石莼、刚毛藻、海带、裙带菜等原核核糖体:70S大亚基包含5S和23S rRNA及34种核糖体蛋白质。

30S小亚基包含一个16SrRNA和21种蛋白。

真核核糖体:60S大亚基包含28S、5.8S和5SrRNA及49种蛋白质。

40S小亚基包含18SRNA和33种蛋白。

蓝藻蓝藻:是一类最原始、构造简单的自养生物,为单细胞或群体。

内共生(endosymbiosis):被认为是真核生物叶绿体和线粒体的起源(Rai 1990, Douglas 1994)。

蓝藻还是唯一一类可以进行生物固氮的藻类。

蓝藻是植物界中最原始、最古老的生物●体现在四方面:原核生物;无色素体及其他细胞器;叶绿素中仅含叶绿素a;生殖为简单的裂殖蓝藻的细胞原生质体分中央质和周质两部分中心质又称中央体,存在于细胞中央,含DNA,无核膜和核仁周质,又称色素质光合结构:类囊体光合色素:叶绿素a;β胡萝卜素和叶黄素;藻胆素(藻红素、藻蓝素、别藻蓝素的合称),藻体为蓝绿色光合产物:主要为蓝藻淀粉(遇碘呈红褐色)蓝藻的繁殖方式●细胞分裂:直接产生新的细胞壁,是蓝藻繁殖的主要方式●孢子繁殖:外生孢子、内生孢子、厚壁孢子、异形胞、藻殖孢●营养繁殖:藻殖段蓝藻细胞壁结构主要成分:粘肽或肽聚糖,和革兰氏阴性菌的细胞壁基本相同。

蓝藻的假液泡能使藻细胞浮起来。

蓝藻的光合作用捕光系统的主要成分是类囊体膜上的叶绿素a和水溶性的藻胆蛋白。

异形胞的诱导形成及其内部结构在含N培养基上生长的固氮丝状蓝藻,一旦可利用N素即将消耗殆尽,就可以诱发异形胞的产生。

特征:个大、壁厚、质匀功能:固氮异形胞的形成在固氮作用中,固氮酶利用ATP作为能源将空气中的氮气固定并形成铵盐。

蓝藻固氮细胞类型1)异形胞蓝藻2)黑暗中固氮的非丝状蓝藻3)束毛藻和假膜藻影响固氮酶活性的因素主要有:O2、温度、某些金属离子Mo Fe、环境中NH3的浓度蓝藻营养方式兼性化能异养:利用有机碳生长在黑暗中,也可以在光照下进行光合自养生长专性光能自养:只在光照下利用无机营养生长的有机体光能异养:在光照条件下利用有机化合物作为碳源生长,但不能在黑暗中生长。

蓝藻共生胞外共生:藻类和真菌形成地衣。

满江红和满江红鱼腥藻共生。

在远东地区,满江红被用作稻田的绿肥。

胞内共生:珊瑚(Montastraea cavernosa圆菊珊瑚)的上皮细胞里的空泡含有的球菌状蓝藻,可以固氮。

颤藻目Oscillatoriales色球藻目Chroococcales管孢藻目Chamaesiphonales海水中的蓝藻:重要的初级生产者淡水中的蓝藻:生态灾难的制造者大洋中大部分的光合能力由超微型浮游植物(细胞粒径不超过2um的)提供。

这些主力军就是微型球状蓝藻组成,包括聚球藻和原绿球藻。

高的表面积和体积比率分散的光合色素原绿球藻是已知的最小的放氧光合自养原核生物。

是叶绿素最大层的主要贡献者“海洋锯屑”:细胞产生的伪空泡聚集在水面所形成束毛藻生态意义1.束毛藻主要分布在热带和亚热带贫营养盐海域的表层水面2.能在进行光合作用的同时将空气中游离氮气转化成可利用的化合态氮,从而减弱了氮营养对初级生产力的限制。

3.束毛藻固氮向表层水域输入新氮源具有重要的生态意义,它是碳素向深海输入的主要动力。

蓝藻水华发生的原因1.当遮蔽最大是,蓝藻更具有更强的光捕获能力。

2.当营养限制最严重时,他们具有对氮和磷更高的亲和力。

3.他们可以通过伪空泡调节其在水体中的位置,以实现对水域丰富的营养和光照的充分利用。

4.较高的温度适宜它们生长和进行光合作用。

蓝藻形态特征总结1.细胞壁由纤维素(内层)和果胶质(外层)组成,细胞外有的具胶被或胶鞘。

2.无色素体,色素均匀地散在原生质内。

色素成分主要为叶绿素a、β胡萝卜素、藻胆素(蓝藻藻蓝素+蓝藻藻红素)3.同化产物主要是蓝藻淀粉,遇碘呈淡红褐色。

4.无细胞核,只具核质而无核仁和核膜。

属原核生物,称为蓝细菌(Cyanobacteria)5.假空泡(气泡),充满气体,使植物体漂浮。

6.繁殖方式主要为营养繁殖和孢子繁殖,无有性繁殖,可产生的孢子有:内生孢子、外生孢子、厚壁孢子(休眠孢子)、藻殖孢。

红藻红藻中两种最重要的多糖衍生物是琼脂和卡拉胶红藻的主要特征1.物种通常呈现出特殊的红色,因为色素体中所含色素不仅有叶绿素a、胡萝卜素,还有辅助色素藻红素和藻蓝素。

2.无论有性生殖还是无性生殖过程中都无鞭毛。

3.有细胞核,有色素体产物:红藻淀粉、红藻糖;红藻藻体形态:单细胞、丝状体和假薄壁组织的枝状体和叶状体。

红藻生殖方式:营养繁殖、无性繁殖、有性生殖1.无性繁殖:单孢子囊→单孢子四分孢子囊→四分孢子2.有性生殖:♂生殖细胞(精子),由精子囊产生♀生殖细胞(果孢子)果孢子囊→果孢子紫菜的有性生殖生殖细胞由营养细胞转化而成。

精子囊:雄性生殖细胞,叶状体营养细胞转化为精子囊母细胞,再经多次分裂形成精子囊器。

果孢:雌性生殖细胞,叶状体营养细胞转化为果孢。

精子囊合子→果孢子囊(内含许多果孢子)果胞紫菜的无性繁殖营养细胞→孢子囊→单孢子→幼苗→紫菜叶状体紫菜的二个发育阶段:叶状体:由丝状体放散出的壳孢子萌发形成;丝状体:由叶状体放散出动的果孢子萌发形成。

常见紫菜的生活史1、叶状体与丝状体交替,叶状体上产生单孢子,如:条斑紫菜、甘紫菜、单孢紫菜2.叶状体与丝状体交替,叶状体上不产生单孢子,如:坛紫菜。

尿素囊诱导紫菜产生单室孢子囊。

果孢子采集时间➢坛紫菜:12月-1月,最迟不超过3月,生产上有的在12月份采,适宜的采苗温度11-17➢➢条斑紫菜:4月份,水温15-20➢良好的紫菜养殖区往往位于河口区(1)紫菜具有较强的耐低盐能力(2)河口区有陆地水流入,可以带来丰富的营养盐(3)河口区往往水流速度较快干露的作用(1)淘汰弱苗,培养健壮的紫菜苗(2)杀死硅藻和其它杂藻,防止紫菜早生硅藻早衰老(3)增强藻体抗病能力,防止病害发生,有利于紫菜正常生长(4)增强紫菜色质,提高质量红藻的分类一、原红藻纲:红毛菜目、紫球藻科、角毛红藻科、星丝藻科、红毛菜科二、真红藻纲、海索面目、柏桉藻目、石花菜目、隐丝藻目、杉藻目、红皮藻目、仙菜目真红藻纲:江蓠、石花菜、珊瑚藻属绝大多数种类生活史中有配子体、果胞子体和孢子体珊瑚藻在珊瑚礁生态系统中起着两个关键性的重要作用:1.对礁体的初级生产力和钙化作用贡献巨大2.另一个是能诱导许多礁栖底栖动物幼虫的附着与变态。

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