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科普生活 | 窥探藻类王国

媒体:Mol Plant植物科学  作者:RAY
专业号:孙莹 2024/12/20 19:07:57

藻类是一种含有叶绿素并能进行光合作用的水生植物。它们与植物的相似之处在于它们是自养生物,但在结构和外观上与植物并不相似。藻类可分为红藻、绿藻或褐藻。

我们都知道,人类并不是这个星球上唯一的生物。我们与多种多样的生物共存,包括其他动物、植物、细菌、病毒、藻类和真菌等。所有生物都是食物链的重要组成部分——有些是生产者,有些是捕食者,有些对我们有害,有些对我们有益,但它们都是生命循环所必需的,并且在我们的进化过程中发挥了关键作用。

藻类就是这样一种重要的生物群。虽然你看不到藻类像我们人类一样四处走动,但它们无处不在——在水下、陆地上——因为它们可以在许多生态栖息地中茁壮成长。它们与植物相似,都含有叶绿素,可以进行光合作用。因此,他们可以自己生产食物,被认为是“自养生物”。然而,它们在结构和外观上与植物并不相似,这意味着它们的身体没有分化为根、茎、叶等。

定义

由于藻类的性质多种多样,因此很难给藻类作出准确定义。一些藻类可能是与细菌大小相当的单细胞生物,而其他藻类可能像海藻一样长到英尺长。一些藻类是自由生活的,而另一些则生活在其他生物体内或与其他生物体一起生活。由于藻类的大小和栖息地千差万别,许多人试图以各种方式定义藻类。根据 G.W Prescott (1969) 的说法,藻类是那些含有叶绿素的生物体(及其无色近亲),它们是拟生生物体,即没有真正的根、茎、叶或叶状器官。“海藻”一词源于拉丁语“alga”,意为海藻类。

发生与栖息地

藻类在自然界几乎无处不在。你可以在海洋、盐湖、淡水湖、潮湿的土壤、岩石、树皮,甚至其他植物和动物中找到它们。藻类有数千种,它们经常通过水流、潮汐和船只以及动物和鸟类的运动从它们的原始发生地被带走。藻类出现在反差最大、最多样化的区域;例如,你可能会发现藻类在极地地区的雪地上或温度高达55摄氏度的火山温泉中生长。

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藻类的有益方面

地球上存在的一切都发挥着作用,藻类也是如此。藻类是许多水生动物的食物来源,也为我们提供了许多有用的产品。

# 藻类是主要生产者和食物来源

小型水生藻类会形成称为浮游生物的微小漂浮体。这种浮游生物是鱼类甚至鲸鱼等水生动物的食物。由于藻类也进行光合作用,因此它们是有机物的主要生产者,并且是食物链中不可或缺的重要组成部分。有些藻类甚至被用作牛饲料。超过100种藻类被人类用作食物。在亚洲,最重要的被人类用作食物的藻类品种之一是红藻,通常称为“紫菜”。海藻被收集起来,清洗并晒干成薄片,然后将带鱼的调味米饭卷起来——称这道菜为“寿司”!

# 藻类——具有经济价值的生物

藻类的细胞壁为我们提供了三种在商业规模上广泛使用的产品,分别是琼脂、菜胶和海藻酸盐。这三种产品都用于增稠溶液或制备凝胶。琼脂在实验室中被广泛用于培养微生物。菜胶被用作剃须膏和乳液中的增稠剂,而藻酸盐通常被牙医用来人们需要新牙冠或牙套时制作牙齿印模。

藻类的有害方面

藻类对我们非常有益,但它们偶尔也会有毒并对我们造成伤害。

# 导致水质变差

藻类在水库中大量生长,往往会产生令人不快的气味。藻类还会分解混凝土,从而造成水具有一定腐蚀性。

# 引起人类、动物和植物的疾病

几种藻类会攻击茶、咖啡、胡椒等的叶子。一些水生藻类会产生有害毒素,导致鱼类、贝类等死亡。某些藻类会导致皮肤感染和过敏,而其他藻类会导致人类死亡,Gonyaulax catanella 是一种致命的藻类,它产生的毒素对食用它的鱼无害,但会杀死以鱼为食的人!

藻类的特性

藻类细胞是具有膜结合光合作用(叶绿体)、呼吸(线粒体)和遗传(细胞核)细胞器的真核细胞。

# 结构、形态和运动

所有藻类细胞都有确定的细胞壁,某些物种的细胞壁很薄,但在某些物种中,如硅藻,细胞壁充满了二氧化硅,这使其变得非常坚硬。某些藻类中的这种细胞壁进一步被柔性外基质包围,非常类似于细菌胶囊。藻类含有离散的细胞核,以及淀粉粒、油滴和液泡。藻类中的叶绿体含有三种藻类色素,分别是叶绿素(a、b、c、d、e)、类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)和藻胆素(藻蓝蛋白和藻红蛋白)。这些藻类色素有助于光合作用并帮助藻类生产自己的食物。这些色素在所有种类的藻类中都不同,因此是对藻类进行分类的一个重要特征。藻类以各种形状和形式存在——单细胞藻类可能是球形、杆状或纺锤形,而多细胞藻类可能呈菌落、丝状或管状。就像人类用我们的腿从一个地方移动到另一个地方一样,藻类通过“鞭毛”从一个地方移动到另一个地方。然而,并不是所有的藻类都有鞭毛,它们也可以被潮汐和海浪带到其他地方。

# 生殖

藻类通过无性繁殖和有性繁殖来繁殖。藻类的无性繁殖意味着藻类的任何部分破裂,它就能够变成新的藻类群体或个体。还有更复杂的无性繁殖方式,即通过产生活动的(游动孢子)或非活动的(无平面孢子)单细胞孢子。藻类的有性繁殖涉及雄性和雌性性细胞的融合,也称为雄性和雌性配子,它们的形状、大小和结构可能相同(同配)或大小、形状和结构不同(异配)。

# 藻类分类

尽管藻类在性质和形态上如此多样,但仍可根据一些特征对其进行分类。这些特点是:

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藻类分类特点

细胞的形状和大小

细胞壁的特点

鞭毛的形态、类型、数量

藻类色素的种类

储备食品类型

繁殖类型

藻类可分为:

红藻——通常是一种没有鞭毛的海洋藻类,它所含的色素是叶绿素 a、β-胡萝卜素、藻红蛋白和藻蓝蛋白。红藻具有很高的经济价值,尤其是用于制作琼脂的石花菜。

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commons.wikimedia.org

黄绿藻——黄藻由于其独特的色素而具有典型的淡绿色或黄绿色,并且经常在温带地区发现。它们拥有两条不等长的鞭毛以促进运动。“水毡”或 Voucheria 是我们经常在潮湿土壤上看到的这个物种的成员。

金藻——这些藻类有鞭毛,大部分是单细胞的,但有些也倾向于形成菌落。这些藻类中的叶绿素被棕色色素掩盖,使它们呈现出金色。

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www.wildlifedepartment.com

褐藻——该品种含有一种特有的棕色色素,因此被称为褐藻。它们结构复杂,一些大的可能长到几百英尺。该组包含人类、动物和鱼类通常用作食物的藻类。

硅藻——硅藻是在淡水和咸水中发现的单细胞藻类。它们产生的壳(细胞壁)含有二氧化硅。这些硅壳的沉积物被称为硅藻土,这种材料通常用于绝缘和过滤蔗糖、葡萄酒、饮料等的过滤器。

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www.labroots.com/

绿藻——就像高等植物一样,绿藻门的细胞具有细胞壁、细胞核和叶绿体。大多数成员每个细胞含有一个叶绿体。一些常见的藻类,如衣藻、团藻和水绵都是绿藻门的成员。衣藻是一种典型的绿藻,存在于土壤和淡水中,大小从3毫米到29毫米不等。团藻是一种群居绿藻,会形成肉眼可见的水华。水绵是一种丝状藻类,通常存在于覆盖池塘的浮渣中,具有螺旋排列的叶绿体。

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隐藻——它们具有拖鞋形或扁平的椭圆形细胞,带有两条不等长的鞭毛。

甲藻——由于两条不同鞭毛的“旋转”,甲藻门的成员倾向于表现出旋转运动;甲藻具有动物和植物的特征,这些藻类移动迅速,每秒可移动100倍于自身长度的距离。

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总而言之,藻类是一个非常多样化的生物群,能够进行光合作用,构成了食物链的基础,成为“初级生产者”。由于我们使用的海藻产品种类繁多,它们也恰好对我们人类非常重要,但它们也可能有毒,因此我们必须更好地了解这个庞大而令人印象深刻的多样化王国!

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