水生藻类及其探测方法简析

水体藻类及其探测方法简析

一、水体种常见藻类及其特性[1]

1、原核藻类

原核藻类是具有核物质，但没有核膜核仁，没有成形叶绿体等细胞器，具有光合色素能够进行光合作用的原核生物。包括蓝藻和厡绿生物

1.1、蓝藻

1.1.1、形态

蓝藻形态有单细胞、非丝状群体（片状、球形、椭圆形等）、丝状体（分支或不分支）等多种类型。蓝藻不具鞭毛，但有些丝状体可滑行，如颤藻属。具有细胞壁可被溶菌酶溶解。

1.1.2、原生质

质体内有环状DNA分子，没有蛋白质与之结合，无细胞器，只有膜状片层光合系统——类囊体。光合色素存在于类囊体表面，极少个体只具有光合色素，光合场所为原生质膜。光合色素主要是叶绿素a、类胡萝卜素、藻胆素，藻胆素为一类水溶性的光合辅助色素，主要吸收绿光和橙红光。光能传递过程：光能→藻红素→藻蓝素→叶绿素a。蓝藻细胞大多呈蓝绿色，胞质内有气泡可调节沉浮。光合产物主要是蓝藻淀粉、蓝藻颗粒体和脂质颗粒等。另，一部分丝状蓝藻的细胞列中具有就有一种特殊的细胞——异性胞，它是由普通的营养细胞分化形成，具有较厚的胞壁，主要有两个功能，一是将藻丝细胞分割成藻殖段进行营养繁殖，二是细胞内含固氮酶，可直接固定大气中的氮。

1.1.3、繁殖分布

蓝藻主要繁殖方式为营养繁殖，包括细胞直接分裂、断裂和形成段殖体进行繁殖。此外，少数种类进行孢子生殖，可长期休眠以度过不良环境。蓝藻不具有有性生殖。蓝藻的分布范围很广，淡水、海水中，潮湿地面、树皮、岩石都有生长，尤以富营养化的淡水水体中，适应能力强。此外，还有一些藻类与其他生物共生，如和真菌共生可形成地衣。

1.1.4、价值与危害

蓝藻具有可食用，如发状念珠藻等、固氮，如满江红鱼腥藻等，稻田中放养

蓝藻可增产7%~15%，在缺氧条件下还可催化释放氢气，是理想的清洁燃料。蓝藻还具有很多科学价值，在光合、固氮、叶绿体起源和植物进化等研究中具有重要地位，不仅是植物分子生物学研究的重要模式，还在基因工程研究上取得了许多重要成果[14-15]。

但蓝藻也会形成严重的水华，许多蓝藻喜生于有机质丰富的富营养化水体中，特别是夏季，常在湖泊、池塘或河流中过量繁殖甚至是爆发式的繁殖，使水体变色，形成藻体浮沫散发霉腐味和腥味。由于水华的发生有进一步加剧了水的污染，带来更严重的危害，如水体中大量溶解氧被消耗造成水体中的鱼、虾等水生动物因缺氧窒息而死。有些蓝藻还会产生毒素引起水生动物和人畜中毒，如微囊藻、鱼腥藻、束丝藻和颤藻等可以产生藻毒素。

1.2、厡绿生物

厡绿生物是上世纪80年代发现的具有叶绿素a,b，但不含藻胆素的原核藻类。单细胞，翠绿色，具有核糖体和多面体。含有胡萝卜素和叶黄素，不仅具有光合系统Ⅰ的功能，还具有光合系统Ⅱ的功能。对于研究生物的系统发育具有重要意义。

2、真核藻类

真核藻类是一群没有根、茎、叶分化的，能够进行光合作用的低等自养真核植物。

2.1、特征

2.1.1、形态，结构

真核藻类大多个体微小最小的仅有几微米，也有较大种类，如海带。形态丰富多样，大多数结构简单没有明显的组织分化，体内也没有微管组织的分化。细胞具有细胞壁、细胞核和各种细胞器，光合器形态多样，如盘状、杯状等。光合色素包括叶绿素、胡萝卜素、叶黄素和藻胆素。光合器都具有双层膜，大多数为不同数目的类囊体形成p296.。真核藻类的生殖结构简单，绝大多数的无性和有性生殖结构为单细胞，不具有由不育细胞构成的壁或其他结构，每个细胞均可产生生殖细胞。另，体具鞭毛，是真核藻类的运动器，鞭毛里面为纵排的动纤丝。通常在细胞的一端具有眼点，是光感受器，多为圆形或椭圆形，主要成分是胡萝卜素。

2.1.2、繁殖

真核藻类的繁殖方式有3种类型。一是营养繁殖，以细胞分裂，或藻体断裂，或营养繁殖小枝、珠芽等进行繁殖；二是无性繁殖，产生各种无性孢子，直接萌发成新个体；三是有性生殖，为最普遍的繁殖方式，由两个配子结合，然后有丝分裂为新个体。

2.1.3、生境与分布

绝大多数真核藻类均生于水中，淡水、海水、咸水等，分布十分广泛。有浮游、附着、固着和底栖。也有的在潮湿的土表、高山积雪上，还可与细菌共生。

2.2、分类

真核藻类分类依据只要是藻体的形态结构，细胞壁的成分和结构光合器的结构和光合色素的种类，光合产物，鞭毛类型以及生活方式和生活史。

2.2.1、绿藻和轮藻

绿藻种类多分布广，形态结构、生殖方式和生活史及生境具有丰富的多样性。在型态结构上有单细胞、群体、丝状体、叶状体等，细胞壁由纤维素构成，含叶绿素a,b。多数种类叶绿体中具有淀粉核。体具鞭毛。大部分生于淡水，少数在海水中。轮藻和绿藻基本特征相同，但藻体较大，生殖器官为多细胞结构，生殖方式均为卵式生殖，不产生孢子。轮藻分布于淡水中，少数在咸淡水中。

绿藻主要种类是衣藻，为单细胞运动种类，卵球形有鞭毛，可进行无性和有性生殖。约有100多种，多生活于有机质丰富的淡水中，常可在小水坑中发现较纯群的衣藻，是常见的形成水华的种类。衣藻在现代分子生物学中具有重要地位，主要用于遗传转化和基因工程等研究。

轮藻分布广泛，在淡水、淡咸水中都常见，稻田、沼泽、池塘和湖泊的水底中常有大片生长。轮藻个体大可做绿肥

2.2.2、硅藻

硅藻是淡水河海水浮游植物的主要构成者之一。硅藻为单细胞或联结为群体，最突出特点是其细胞结构和繁殖方式。

硅藻的细胞壁是由两个套合的硅质半片组成，细胞壁的另一特征是壳面具有辐射状或两侧对称排列的花纹。硅藻含有叶绿素a,c，还含有较多的墨角藻黄素、硅藻黄素等褐色素。色素体多成黄褐色，颗粒状、板状或块状。储藏的光合产物

为油滴和金藻昆布糖。营养细胞不具鞭毛，繁殖方式主要是细胞分裂，还可进行有性孢子生殖。主要代表是直链藻、小环藻和舟形藻。

2.2.4、褐藻和红藻

褐藻是一群多细胞真核藻类植物。细胞具有纤维素和藻胶组成的细胞壁，含有叶绿素a,c，还含有较多的墨角藻黄素，色素体多呈褐色。光合产物主要是褐藻淀粉、甘露醇等。繁殖方式分为营养繁殖、无性繁殖和有性繁殖3种类型。大多为孢子简述分裂，有世代交替现象，如马尾藻等。

褐藻几乎全为海产，极少数淡水。多分布在寒带和南北极海中，我国沿海从北至南均有分布。多数固着在基质上生长，少数漂浮。垂直分布多生于低潮带和潮下带。代表种类是海带，具有重要的经济价值

红藻绝大多数为多细胞体主要含叶绿素a,d，及藻胆素，色素体多呈红色。基本繁殖、生活特征和褐藻一致。具有经济价值，如紫菜。

2.3、真核藻类的生态地位

首先，真核藻类是水生生态系统中的主要初级生产者，为水生生态系统提供重要的物质基础和能量供应。其次，就是赤潮与水华，形成赤潮的物种有多种，包括原核藻类、真核藻类，还有少数原生动物、桡足类和红色细菌等，但最主要的还是真核藻类。如中国沿海的赤潮多数为甲藻类和硅藻类，尤其是甲藻中的夜光藻和裸甲藻。赤潮的主要危害是造成水体严重缺氧和阻塞鱼鳃，还可产生毒素造成水质进一步恶化，引起水中动物大量死亡。水华和赤潮情况类似，主要是一些受到污染的淡水水体藻类（包括原核藻类和真核藻类）大量繁殖，并漂浮在水面形成一层有异味和有颜色的藻体浮沫。水华主要是原核藻类中的蓝藻，危害和赤潮相似。此外，藻类还可以用于水质监测和净化，因为不同的藻类对水质的要求不一样，如金门藻仅能生活在贫养和中养的清洁水体中，裸藻和衣藻生活于有机质丰富的富营养化水体中，另外如果水体中受到重金属和化学物质污染绝大多数藻类不能生存。据此，用以水质的生物监测和富营养净化，如衣藻和小球藻已用于污水生物处理。

二、水体藻类探测方法

1、背景

随着经济的发展，我们面临的环境压力越来越大，尤其是水体富营养化，大