海洋生物学第一章 蓝藻门

生态习性与意义
• 本目蓝藻海水、淡水种类均有。 • 有的可作食用，如发菜、葛仙米、螺旋藻 等 • 有许多能固氮，可作为生物肥源，如鱼腥 藻、单歧藻等。 • 有一些种类是引起水体水华的主要种类， 有重要的生态意义。
颤藻科Oscillatoriaceae
• 藻体由单条或多条的藻丝组成，裸露或被 胶质鞘。 • 藻丝由同样的细胞组成，上下粗细一致， 有时顶端多少变尖，但不形成毛。 • 藻丝直，有时作规则或不规则的螺旋状扭 曲，只有少数种类为假分枝。 • 繁殖仅仅依靠藻殖段，无异形孢及孢子形 成。许多种类有沿长轴旋转而作螺旋运动 的能力。
光合产物：蓝藻一般含有丰富的蓝藻蛋白， 光合作用的产物最初形成糖类，可立刻转 化为许多小球形或不规则的蓝藻淀粉(肝糖) 和蓝藻粒(蛋白质性质的物质)，这种颗粒， 在细胞中分布因种而异，有的规则，有的 不规则，是分类上的主要依据之一。 假液泡或气泡：有些浮游性蓝藻的细胞质 中，往往有假液泡或气泡存在，如腔球藻 属、鱼腥藻属、微囊藻属等。
1)、色球藻目Chroococcales
• a.~b. Gloeocapsa sp. • c.Chamaesiphon sp.
2)、管胞藻目Chamaesiphonales
• 藻体单细胞或形成群体，附生或石生，细 胞卵形似棒状，有极性，分化为顶端和基 图1-9 a. 丝状管孢藻Chamaesiphon confervicola 部。繁殖时产生内生或外生孢子。 b.~c.蓝枝藻Hyella sp. • 有2科。 • 管胞藻科Chamaesiphonaceae • 藻体明显分化为顶端及基部，成熟时，细 胞顶端开一大孔，顶端原生质体顺次收缩 分裂，形成外生孢子。 • 常见：丝状管孢藻Chamaesiphon confervicola，我国主要分布于山东沿海 (图1-9 a)。
a. 藻殖段(hormogonium) b. 藻殖孢
1.3、蓝藻的分类
• 英国藻类学家F.E.弗里奇将蓝藻门设一个纲， 即蓝藻纲，5个目： 色球藻目Chroococales 宽球藻目Pleurocapsales 管孢藻目Chamaesiphonales 念珠藻目Nostocales 真枝藻目Stigonemales • 有的书则由颤藻目Oscillatoriales代替管孢 藻目。
蓝藻的各种孢子 a.内生孢子(endogenous spore) b.外生孢子(ectospore,exospore) c.厚壁孢子和异形孢子
• ⑶ 厚壁孢子(akinete)
又称休眠孢子，是藻殖段目中许 多种特有的一种孢子。在丝体上产生后，可以抵抗外界不良 环境，它通常在丝体上单独形成，也有几个相连的细胞发育 而成为一串的。当环境适宜时再萌发成新个体(图1-5c)。 • ⑷ 藻殖段(hormogonium) 或称段殖体，在一些种类的 局部丝体上，由少数细胞或多数细胞相连成一小段细胞，无 胶质鞘，成熟后，离开母体，再生长为新的丝状体(图1-6a)。 • ⑸ 藻殖孢 也是一种短丝体，但其外面包有厚厚的一层胶 鞘，位于母株分枝的顶端，成熟时，鞘的一端或两端开裂， 到目前为止，一直未发现蓝藻的有性生殖。 发展成新个体(图1-6b)。 • ⑹ 异形孢(anisospore,heterospore) 丝状体的蓝藻， 除了颤藻科外，在藻丝中经常产生一种比普通细胞稍大，且 具有明显厚壁及含透明内含物的细胞，称异形孢。现在一般 认为，异形孢具有孢子的性质，其原生质体可继续生活，有 的可萌发成新丝体，有的可产生内生孢子，放散后再萌发新 丝体。
鞘丝属的细胞壁外层结构 (仿Simith)
色素 • 类囊体膜外表附有藻胆体，叶绿素a位于类囊体内。 • 藻胆体为蛋白质的复合体，由蓝藻蓝素，有时有蓝 藻别藻蓝素或蓝藻藻红蛋白（藻红素）组成
• 蓝藻还含有β-胡萝卜素、蓝藻黄素、蓝藻叶黄 素、蓝藻藻红蛋白（藻红素） 蓝藻藻蓝蛋白（藻蓝素）和蓝藻藻红蛋白（藻 红素）为蓝藻特有色素 藻色：除了绿色外，还会呈现蓝绿色、暗黑色、 褐色和红色等
1)、色球藻目Chroococcales
• 单细胞或群体。 • 群体为球状、平板状、立方体状、不定形团块状， 或形成假丝状。 • 自由浮沉或附着于基质上。 • 多数属种的细胞无顶部和基部的分化。 • 细胞球形、椭圆形、长圆形、柱形或梨形等。 • 群体中的细胞被包埋在公共的胶被中，由此组成 一定形状或不定形群体(pal mella)。 • 繁殖方法:细胞分裂或群体断裂，分裂面有1个、2 个和3个的区别。
1)、色球藻目Chroococcales
• • • • • 共有3个科: 色球藻科Chroococcaceae 石囊藻科Entophysalidaceae 蓝柄藻科 Cyanostolonaceae 共35个属，约250种。绝大多数淡水产。
• 分布极广，在各种生境中都能生存，水生的属种多数营浮游生活，或附着于 水体中的物体上；亚气生及气生的属种，多数聚集成各式团块状，粘附在各 种基质如石块、墙壁、树干、藓类以及比较大形的其他藻类植物体或其胶质 分泌物上。
• 色球藻科种类最多，分布广，藻体单细胞，或由营养 细胞向一、二或三个方向分裂成为不定形、球形、囊 形或片状等群体。 • 常见的有晶粒粘球藻Gloeocapsa crepidinum 海产， 着生于潮间带高潮区的岩石或木头上。
1)、色球藻目Chroococcales
图1-7 色球藻目及颤藻目代表种 (1~13颤藻目 14~17色球藻目) 1. Cylindrospermum muscicola 2. Anabaena circinalis 3. Aphanizomenon flosaquae 4. Oscillatoria limosa 5. Oscillatoria princeps 6. Nodularia harveyana 7. Nostoc communae 8. Scytonema cincinnatum 9. Petalonema alatum 10. Hapalosiphon fontinalis 11. Phormidium autumnale 12. Stigonema minutum 13. Tolypothrix tenuis 14. Gloeocapsa sanguinea 15.Chroococcus turgidis 16.Microcystis aeruginosa 17.Pleurocapsa fluviatilis
1.2、蓝藻的繁殖
• 1)细胞裂殖
• 2)孢子繁殖
丝体上细胞不发生特殊变化，仅由母细胞分成二个子细胞， 或由一个母群体分成二个或多个子群体，或丝体受外力而折断再生成新丝体， 如果群体中细胞增殖到一定数目时亦可破裂而形成小群体。
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蓝藻的孢子种类很多，常见的有以下几种： • 内生孢子(endogenous spore) 单细胞或群体性的一些蓝藻的成熟 个体细胞中的原生质体，经过反复多次分裂后，产生多数的孢子，形成孢子 囊，囊内的这些孢子即为内生孢子。当这些内生孢子成熟后，母细胞壁破裂， 散发出其中的内生孢子，在环境适宜时内生孢子附着而萌发(图1-5a)。 • 外生孢子(ectospore,exospore) 营单细胞生活的管孢藻属、列管 藻属有此现象。细胞中的原生质体，在生殖时细胞的顶端自上而下发生缢缩， 由此产生一个以至多个成串的球形小细胞，即外生孢子，这些孢子成熟后， 从母细胞逸出，有的远离亲体，在环境适宜时发育成新个体，有的仍附着在 母体的四周，形成一种类似分枝的集群体。
淡红发束毛藻Trichodesmium erythraeum
图1-11 a.~b.淡红发束毛藻Trichodesmium erythraeum c.~d. 鞘丝藻Lyngbya sp.
分类
• • • • • • 本目下分： 念珠藻科Nostocaceae 微毛藻科Microchaetaceae 胶须藻科Rivulariaceae 伪枝藻科Scytonemataceae 颤藻科Oscillatoriaceae 5科。
• 亦有将颤藻科另列为颤藻目Oscillatoriales的， 因为它缺异形胞和厚壁孢子，体制上与其他几科 有明显差异。
钝顶螺旋藻Spirulina plantensis
• 藻体为单细胞或多细胞组成的丝状体，无胶 质鞘，圆柱形，呈疏松或紧密的有规则的螺 旋形弯曲。 • 细胞或藻丝顶部常不尖细，横壁常不明显， 不收缢或收缢，顶细胞圆形，外壁不增厚。 • 无异形胞或厚壁胞。螺旋藻含蛋白质高达 53~72%。是人类至今发现的蛋白质含量最高 的生物。
3)、宽球藻目Pleurocapsales
• 藻体由匍匐和直立部组成的异丝体，无藻殖段或 异形孢子，繁殖时产生内生孢子。该目有2科。 • 常见种：簇生蓝枝藻Hyella caespitosa • 为我国北方海域习见种，生长在低、中潮带的贝 壳或其它动物的钙质遗物上。 • 藻体初为散生于贝壳表面的青色小点，以后逐行 扩大，在边缘部互相会合形成大的斑点，最后形 成大片的褥状体，呈蓝色或黄绿色，覆盖在贝壳 表面(图1-9 b~c)。
海洋生物学 Marine biology
• 海洋学院 • 吴建新
• hghykywjx2002@163.com
第1章、蓝藻门Cyanophyta
蓝藻Blue-green-algae是最原始、最古老的藻类， 大约在34亿年前就已经在地球上出现 。 蓝藻没有细胞核、色素体、线粒体及内质网，且 其细胞壁的主要组成也是粘缩肽，与细菌相似，又 被归入原核生物，称为蓝细菌(Cyanobacteria)。 蓝藻已发现有2000多种，大多数生活在淡水，少 数生活在海水中，我国已有记载的900多种，其中海 生的只有132种。
• 图1-2 蓝藻的形态-2 Nostoc sp.
2)、细胞结构
细胞壁：分为内外2层，外层由果胶酸和粘多糖 (mucopolsaccharides)组成，有些种类的外层呈水解状，称胶 被。 体形：呈球状、片状和块状的种类，各个体的胶被还会互相溶合 为一个公共胶被，有些公共胶被在各个体间有清楚的界限。呈丝 状体的种类胶被固化，称胶质鞘(Sheaths)，某些种类的胶质鞘 中还含有半纤维素。有些种类的胶质鞘出现同心纹层以及含有褐 红素、褐绿素等而可能呈现各种颜色。 细胞壁：内层质薄而坚实，结构复杂，主要由纤维素组成。在丝 状体的蓝藻中，细胞间有原生质丝联系。 • 内壁的超显微结构发现，在内壁上有不同形状和大小的小孔和凹 穴，这些有可能与一些藻类的滑溜运动有关。 细胞核：蓝藻无细胞核(膜)，核糖体分散在整个细胞质区，中央 区周围较为密集（核区）。 细胞质：无细胞器，类囊体呈单条状，多分布于细胞周边。
4)、念珠藻目Nostocales
• 藻体为多细胞的丝状体，单一或多数藻丝在公共的胶质 被中。 • 藻丝单列，细胞为球形、椭圆形、圆柱形、腰鼓形等， 同大，或从基部至梢端逐渐变细。 • 藻丝平直，弯曲或规则地卷曲、旋绕，丝状体无分枝或 具各式样的伪分枝。 • 具胶鞘，鞘内有一至多条藻丝。依属种的不同，其胶鞘 为透明无色或有颜色，均质或有层理，胶状或坚韧。 • 藻丝大多数具异形胞，为球形，长球形或锥形，位于藻 丝的基部(基生)、在营养细胞之间(间生)、或在藻丝的 两端(端生)；伪分枝发生的位置往往和异形胞有关。 • 本目的许多种类能产生厚壁孢子，基生或间生，有时 （例如念珠藻属）在整个藻丝上除异形胞外，其全部的 营养细胞都可发育成厚壁孢子。也有些种类能产生段殖 体进行繁殖。
1.1、蓝藻的主要形态特征
• 1）蓝藻的基本体制
图1-1 蓝藻的形态-1 a.
Oscillatoria sp
b. Lyngbia sp.
c. Microcoleus sp.
• 植物体形态多样化，既有单细胞，也有群体及多细胞的 丝状体，较高级的一般为由单列细胞组成的分枝丝状体， 最高级的则由多列细胞组成的复杂丝状体，并明显分化 为顶端和基部，细胞间有联系。 • 由单细胞组成的群体，一般是通过以藻丝(algal filament)和胶质鞘组成一种丝状体或多个细胞群体。