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水处理微生物学:藻类分类及特征简介

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:蓝藻的繁殖主要靠细胞分裂,丝状体种类能分裂成若干小段,每小段各自长大成新个体。裸藻以细胞纵裂的方式进行繁殖。图4.23内弯杆胞藻类细胞纵裂过程裸藻门约有40属,800多种,全部包括在裸藻纲中。图4.25绿藻门的几个代表属有性生殖。

水处理微生物学:藻类分类及特征简介

4.3.2.1 蓝藻门(CyanopHyta)

蓝藻门是一类原始的低等植物,由单细胞或由许多细胞组成的群体或丝状体,细胞内无真正的细胞核或没有定形的核,在细胞原生质中央含有核质,叫中央质(centroplasm),又叫中央体(centralbody)。核质无核膜和核仁的结构,但有核的功能,其中含有核物质(DNA),在电镜下可以见到呈颗粒状或纤维细网状,见图4.22。此类细胞称原核细胞,在进化上比具有真核的细胞原始,因此蓝藻在植物进化系统研究上有着极其重要的地位。

图4.22 电子显微镜下蓝藻细胞构造示意图

1—胶质鞘;2—类脂颗粒;3—细胞壁;4—质膜;5—核糖体;6—原始核;7—光合作用片层;8—糖原颗粒

蓝藻细胞也无质体,色素分散在中央质周围的原生质中,称周质(periplasm),又称色素质(chromatoplasm),其中含有光合色素,但无叶绿体。蓝藻的光合色素主要是叶绿素a、β胡萝卜素和藻蓝素,此外,还含有藻黄素和藻红素,因此藻体多呈蓝绿色,稀呈红色。光合作用的贮藏营养物质是蓝藻淀粉和蓝藻颗粒体。细胞壁是由三到四层构成。绝大多数蓝藻的细胞壁外面都有一层胶质,称为胶质鞘,其成分为果胶酸和粘多糖。胶质鞘无色,有的因含有非光合作用的色素而呈红、蓝、棕等色。蓝藻的繁殖主要靠细胞分裂,丝状体种类能分裂成若干小段,每小段各自长大成新个体。少数蓝藻还可产生某种孢子进行无性繁殖。

蓝藻约有150属,1500种,分布很广,但仍以生活在水中的为多,且淡水中的多,海水中的少。

4.3.2.2 裸藻门(EuglenopHyta)

裸藻门的藻类叫裸藻。裸藻因不具细胞壁而得名。它们有鞭毛能运动动物学将它们列入原生动物门的鞭毛纲。绝大多数裸藻具有叶绿体,内含叶绿素a、b,β胡萝卜素、3种叶黄素。上述色素使叶绿体呈现鲜绿色,易误认为绿藻。在叶绿体内有较大的蛋白质颗粒,为造粉核。其功能与裸藻淀粉的聚集有关。其贮存物为裸藻淀粉,并形成淀粉颗粒。裸藻还含油类。它具有1~3根茸鞭型鞭毛,鞭毛基部有高度分化的鞭毛器或神经运动器。柄裸藻属(Colacium)以胶柄相连成群体。其他的裸藻全是游动型的单细胞个体,含光合色素的裸藻进行光合作用,即植物性营养。不含色素的裸藻营腐生性营养或全动物性营养。

裸藻以细胞纵裂的方式进行繁殖。细胞分裂可以在运动状态下进行,也可以在胶质状态下进行。分裂开始,着生鞭毛一端发生凹陷,同对细胞核开始有丝分裂,鞭毛器和眼点也分裂,这些过程结束后,细胞本身发生缢裂。缢裂的结果,叶绿体和裸藻淀粉粒在每个子细胞中各保留一半,一个子细胞保留原有的鞭毛,另一个子细胞长出一条新的鞭毛(见图4.23)。

图4.23 内弯杆胞藻类细胞纵裂过程

裸藻门约有40属,800多种,全部包括在裸藻纲中。本纲分两个目,即裸藻目和胶柄藻目。

裸藻大多数分布在淡水,少数生长在半咸水,很少生活在海水中,特别是在有机质丰富的水中,生长良好,是水质污染的指示植物,夏季大量繁殖使水呈绿色,并浮在水面上形成水花。裸藻有两个属生活在两栖类的消化管内。

4.3.2.3 绿藻门(ChloropHyta)

绿藻门的藻类叫绿藻。它们形体多样,有单细胞的个体、群体和丝状体。个体的形态也多样,详见图4.24。单细胞个体的绿藻具有2~4根顶生的、等长的尾鞭型鞭毛。它们含有较多叶绿素a、b,叶黄素、泥黄素,β胡萝卜素也较多。其贮存物为淀粉和油类,叶绿体内有一至几个有鞘的造粉核。

图4.24 绿藻类植物

绿藻的繁殖方式多种多样,其单细胞藻类依靠细胞分裂,产生各种孢子,如衣藻产生的游动孢子,小球藻产生的不动孢子等,多细胞丝状体靠断裂下来的片段,再长成独立的个体,不少的种类在生活史中有明显的世代交替现象,水绵、新月藻等具有特殊的有性生殖接合生殖。

绿藻是藻类植物中最大的一门,约有350属5000~8000种。多分布于淡水中,有些分布于陆地阴湿处,有些生于海水中,有的与真菌共生成地衣。绿藻的代表属有:衣藻属(Chlamydomonas)、小球藻属(Chlorella)、盘藻属(Gonium)、实球藻属(Pandorina)、空球藻属(Eudorina)、团藻属(Volvox)、栅藻属(Scenedesmus)、盘星藻属(Pediastrum)、新月藻属(Closterium)、鼓藻属(Cosmarium)、转板藻属(Mougeotia)、丝藻属(Ulothrix)、双星藻属(Zygnema)、水绵藻属(Spirogyra)、绿球藻属(Chlorococcus)及绿梭藻属(Chlorogonium)等,见图4.25。

绿藻在流动的和静止的水体、土壤表面和树干都能生长。水生绿藻有浮游的和固着的,寄生的引起植物病害。有的与绿水螅共生,有的与真菌共生形成地衣。

小球藻和栅藻富含蛋白质可供人食用和作动物饲料。绿藻是藻类生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧体,有的可制藻胶。绿藻在水体自净中起净化和指示生物的作用。

4.3.2.4 轮藻门(CharopHyta)

轮藻门的藻类叫轮藻。它们的细胞结构、光合色素和贮存物与绿藻大致相同,不同的是有大型顶细胞,具有一定的分裂步骤,有节和节间,节上有轮生的分支。(www.xing528.com)

轮藻门具营养繁殖和有性生殖两种繁殖方式。不产生无性孢子。

(1)营养繁殖。靠植物体基部节上产生的淀粉星体及基部节上或假根上产生的珠芽进行。淀粉星体和珠芽脱离母体后,均可单独发育成新的轮藻个体。另外,藻体断裂后形成的小段,也可以长出假根和芽,发育成新的植物体。

图4.25 绿藻门的几个代表属

(2)有性生殖。为卵式生殖,雌雄同株或异株。雄性器官称精子囊或藏精器,雌性器官称卵囊或藏卵囊,二者都生于短枝的节上。精子囊球形,成熟时橘红色,外壁由8个盾片状细胞组成。在这些细胞内侧中央的盾柄细胞上产生丝状排列的单细胞精囊丝。每个精囊丝内产生1个精子。卵囊长圆形、内含1卵。其壁由5列细胞组成,顶端的细胞较短,称冠细胞,由5个或10个(成2轮)冠细胞组成冠。下部细胞长管状,螺旋状排列,围绕在卵细胞外面。精子成熟时,自精子囊中释放出来,游至卵囊,经冠细胞的裂口处进入其中,与卵结合形成合子。合子经休眠后进行减数分裂,所产生的4个子核中有3个退化,仅1个继续发育,形成新的轮藻个体。

轮藻生活于各种淡水或半咸水水体中,尤喜生长于含钙质丰富的硬水和透明度较高的水体中,稻田、沼泽池塘湖泊中最常见。轮藻受精卵化石可作地层鉴定和陆地勘探的依据。

4.3.2.5 金藻门(ChrysopHyta)

藻体通常为单细胞,有的集成球状群体或分枝丝状体。多数能运动的种类,具鞭毛2条,少数为1条或3条,细胞裸露或表面具硅质化的鳞片、小刺或囊壳。不能运动的种类,具有由2个半片套合成的壁,壁的主要成分为果胶质。色素体1~2个,片状,所含光合色素为叶绿素a、c,β胡萝卜素,叶黄素及金藻特有的金藻素(pHycochrgsin)。其中β胡萝卜素和叶黄素比例较大,故藻体呈金褐色或黄褐色,所以又称金藻为金黄藻。光合作用同化产物为金藻昆布糖(又称麦清蛋白、白糖素)和脂肪。

金藻门的繁殖方法为细胞纵分裂以形成2个子体细胞,群体的种类除细胞纵分裂外,也常断裂成2个或更多的新群体。此门藻类最独特的无性生殖方式为在原生质形成的静孢子,多呈球形,有时为椭圆形。孢子萌发时,其原生质形成一个新个体。有性生殖尚未发现。

金藻门约200属,1000多种。中国约有30种。多分布于清洁的贫营养型淡水中,也有的生于半咸水或海水中,通常在冬、春和晚秋季节生长旺盛。一些种类常作为贫营养型水体的指示生物,如鱼鳞藻、锥囊藻等。

4.3.2.6 甲藻门(PhrropHyta)

甲藻门的藻类叫甲藻。甲藻多为单细胞的个体,呈三角形、球形、针形,前后或左右略扁,前、后端常有突出的角。多数有细胞壁,少数种为裸型的。细胞核大,有核仁和核内体。细胞质中有大液泡,有的有眼点(见图4.26甲藻门的代表属)。色素体有一个或多个,含叶绿素a、c,β胡萝卜素、硅甲黄素、甲藻黄素、新甲藻黄素及环甲藻黄素,藻体呈棕黄色或黄绿色,偶尔红色。贮存物为淀粉、淀粉状物质和脂肪。多数有两条不等长、排列不对称的鞭毛为运动胞器。无鞭毛的作变形虫运动或不运动。营养型为植物性营养,少数腐生或寄生。少数种为群体或具分支的丝状体。

图4.26 绿藻门的几个代表属

甲藻主要以细胞分裂的方式进行无性繁殖。有的种类可产生动孢子或不动孢子。有性生殖只在极少数种类中发现。

甲藻门约1500种。大多数分布在海洋中,半咸水和淡水中也有种类分布。多数甲藻对光照强度和水温范围要求严格,在适宜的光照和水温条件下,甲藻在短期内大量繁殖,造成海洋“赤潮”。生活在淡水的甲藻喜在偏酸性水中生活。水中含腐殖质酸时,常有甲藻存在。有的也在硬度大、碱性水中生活。甲藻是重要的浮游藻类之一,甲藻死后沉在海底形成生油地层中的主要化石。

4.3.2.7 褐藻门(PhaeopHyta)

褐藻门中的藻类叫褐藻。褐藻比较高级,在外形上有:枝或不分枝的丝状体,有的成片状或膜状体。内部构造有的比较复杂,组织已分化成表皮、层和髓部,褐藻细胞内有细胞核和形态不一的载色体,载色体内有叶绿素,但常被黄色色素如胡萝卜素和六种叶黄素所掩盖,叶黄素中有一种叫墨角藻黄素,这一色素含量最大,因此,植物体常呈褐色。贮藏营养物质为褐藻淀粉、甘露醇、油类等。细胞壁外层为褐藻胶,内层为纤维素。生殖方式基本与绿藻相似。

褐藻约有250属1500种,绝大部分生活在海水中,是构成海底“森林”的主要类群。

4.3.2.8 红藻门(RodopHyta)

红藻门的藻类叫红藻。红藻的色素为红藻藻红素和红藻藻蓝素。细胞壁两层,内层由纤维素构成,外层为果胶质构成。光合作用色素有藻红素、叶绿素a、β和叶黄素、藻蓝素等,一般藻红素占优势,故藻体呈紫色或玫瑰红色。贮藏营养物质为红藻淀粉和红藻糖。红藻的无性繁殖产生不动孢子。有性生殖产生卵和精子,精卵结合后形成合子,合子不离开母体,通过减数分裂产生果孢子,萌发成配子体。有的不经减数分裂,即发育成果孢子体,果孢子体不能独立生活,寄生在雌配子体上,以后果孢子体产生二倍体的果孢子,又发育成二倍体的四分孢子体。由四分孢子体发育成四分孢子囊,每个孢子囊经减数分裂,产生四分孢子,再形成新的配子体。

红藻约有558属,3740余种,绝大多数分布于海水中,固着于岩石等物体上。

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