浮游植物

中国第二深水湖——抚仙湖 抚仙湖 中国第二深水湖
抚仙湖浮游藻类数量(× 垂直分布的季节变化（ 表4. 1 抚仙湖浮游藻类数量 ×104个/L )垂直分布的季节变化（章宗涉等 1995） 垂直分布的季节变化 章宗涉等, ） 水深 （m） ） 1月 月 4月 月 7月 月 10月 月 0.5 8.13 5.0 6.3 10 9.48 20 11.37 8.33 7.22 40 50 12.66 2.34 1.32 9.45 100 5.98 1.10 0.91 均值 8.99 7.70 8.74 数量最多 层的种类 14 29 15 21
海水：主要是硅藻和甲藻类群。 海水：主要是硅藻和甲藻类群。 淡水：硅藻、甲藻、绿藻、蓝藻、 淡水 ： 硅藻 、 甲藻 、 绿藻 、 蓝藻 、 金藻和黄藻的 混合体。 混合体。 寡营养淡水水体中是以金藻和绿藻占优势的群丛； 寡营养淡水水体 中是以金藻和绿藻占优势的群丛； 中是以金藻和绿藻占优势的群丛 富营养淡水水体中是以硅藻和蓝藻占优势的群丛。 富营养淡水水体中是以硅藻和蓝藻占优势的群丛。 淡水水体中是以硅藻和蓝藻占优势的群丛
温带湖泊的季节演替
• 冬季 ，由于水温低、光照强度低和日照短， 浮游植物的 冬季，由于水温低、光照强度低和日照短， 生物量和生产力很低。 生物量和生产力很低。构成冬季水体的优势种往往是几个 门类的耐寒物种。 门类的耐寒物种。
• 春季，早春虽然温度仍然低，但光的增强（高光强和 春季，早春虽然温度仍然低 但光的增强（ 虽然温度仍然低， 长日照），促进了浮游植物的大量增殖（在光限制条件 长日照） 促进了浮游植物的大量增殖（ 下的光合作用不依赖温度） 随后，水温逐渐升高， 下的光合作用不依赖温度）；随后，水温逐渐升高，藻 类可以充分利用水体营养， 类可以充分利用水体营养，此时个体较小且生长迅速的 种类便成了春季水华的优势种群； 种类便成了春季水华的优势种群；随着水体中的营养物 质减少和浮游动物摄食压力增大，春季水华结束。 质减少和浮游动物摄食压力增大，春季水华结束。
逻辑斯谛增长的数学模型： 逻辑斯谛增长的数学模型： dN / dt = rN（1－N / K） （ － ） 其中 N：种群密度 ： t：时间 ： r：瞬时增长率 ： K：环境容纳量。 ：环境容纳量。
K
种群的逻辑斯谛增长
r选择种类属机会种 ， 是从波动环境中产生出 选择种类属机会种， 选择种类属机会种 来的，它们依靠生长速度快的特点， 来的，它们依靠生长速度快的特点，能够利用环境 中暂时却适宜的条件。在这种环境中，资源充足， 中暂时却适宜的条件。在这种环境中，资源充足， 种群密度低于负载能力，种类之间相互竞争弱。 种群密度低于负载能力，种类之间相互竞争弱。 浮游植物中属r选择的种类一般细胞小 ， 浮游植物中属 选择的种类一般细胞小， 最大 选择的种类一般细胞小 生长速率高，往往是富营养型水域的特征表现。 生长速率高，往往是富营养型水域的特征表现。在 温带水体中，它们于季节演替的早期（春季）出现。 温带水体中，它们于季节演替的早期（春季）出现。 硅藻具有r选择种类的特征。 硅藻具有 选择种类的特征。 选择种类的特征
硅 藻
甲 藻 绿 裸 藻 桥弯藻 桥穹藻 衣 藻
形态各异的浮游植物
在生态系统中的作用： 浮游植物生长周期短， 在生态系统中的作用 ： 浮游植物生长周期短 ， 只有几个 星期， 是水生态系统中占优势的初级生产者， 星期 ， 是水生态系统中占优势的初级生产者 ， 通过光合 作用将无机物转换成为新的有机化合物， 作用将无机物转换成为新的有机化合物 ， 由此启动了水 体食物链。 体食物链。
1967年，MacArthur和Wilson最初提出 对策思 年 最初提出r/K对策思 和 最初提出 用来解释岛屿移植（ 想，用来解释岛屿移植（Island colonization）现象。 ）现象。 他们按环境和进化对策把生物分成r-选择和 选择和K-选择两 他们按环境和进化对策把生物分成 选择和 选择两 大类。 大类。
14.37 12.85 2.99
18.37 13.71 15.16
10.35 17.22 24.48 18.12
3.26 13.81
通常， 通常，在水体处于相对静止和生活环境没有发生 突然变的情况下，浮游植物水平分布的差异才能保持。 突然变的情况下，浮游植物水平分布的差异才能保持。 一旦有大的风浪、湖流或水位陡涨陡落等现象发生， 一旦有大的风浪、湖流或水位陡涨陡落等现象发生， 浮游藻类水平分布的正常状态就会受到破坏。 浮游藻类水平分布的正常状态就会受到破坏。
是特定水体内的物理（ 演替 是特定水体内的物理 （ 如光 、 温 ） 、 化学 营养物、水质、毒素）和生物（竞争、摄食） （ 营养物 、 水质 、 毒素 ） 和生物 （ 竞争 、 摄食 ） 等因 素的改变所导致的浮游植物种类的变化。 素的改变所导致的浮游植物种类的变化 。 典型的演替 是固有物种类型（或本地种）的变化。 是固有物种类型（ 或本地种 ） 的变化 。 属于自然界正 常发生的情况。 常发生的情况。
浮游植物在大小和体积上差别显著， 浮游植物在大小和体积上差别显著 ， 一般根据粒 径大小分为三种类型， 小型浮游植物（ 径大小分为三种类型，即小型浮游植物（Micro，20～ ， ～ 200µm）、 微型浮游植物 （ Nano，3～20µm）和 超微 ） 微型浮游植物（ ， ～ ） 型浮游植物（ 型浮游植物（Pico，0.7～3µm）。 ， ～ ）
一、浮游植物的生态特点： 浮游植物的生态特点：
浮游植物包括所有在水中营浮游生活方式的微小植物 ， 浮游植物 包括所有在水中营浮游生活方式的微小植物， 包括所有在水中营浮游生活方式的微小植物 大多数是单细胞藻类。 大多数是单细胞藻类。 结构特点：非常多样化的类群；为结构简单的真核生物， 结构特点：非常多样化的类群；为结构简单的真核生物， 它们具有带膜的细胞器，具有叶绿体， 它们具有带膜的细胞器，具有叶绿体，其颜色取决于色 素及其浓度。其繁殖结构相对简单， 素及其浓度。其繁殖结构相对简单，不像陆地植物那样 开花，非繁殖细胞不分化，没有真叶、根和茎。 开花，非繁殖细胞不分化，没有真叶、根和茎。
藻类物种的各种特征， 藻类物种的各种特征，明显是向着在进化上适 应于浮游生存的趋势发展。 应于浮游生存的趋势发展。 在一种极端情况下， 在一种极端情况下，物种具有快速的生长率和 对获得环境资源作出快速反应， 对获得环境资源作出快速反应，但不能够长时间维 持最大种群密度；而在另一端，物种有着较低的生 持最大种群密度；而在另一端， 长率、 长率、较慢的反应能力以及具有忍受或者适应资源 短缺的能力。前者可以认为是集群生长的、 短缺的能力。前者可以认为是集群生长的、机会主 义的、迅速生长的或是r选择的物种 选择的物种， 义的 、 迅速生长的或是 选择的物种 ， 后者则是持 续的、固有的、处于平衡的或是K选择的物种。 续的、固有的、处于平衡的或是 选择的物种。 选择的物种
二、浮游植物悬浮机制
• 分泌粘液或制造胶状物质，使个体减轻； 分泌粘液或制造胶状物质，使个体减轻； • 形成气囊结构； 形成气囊结构；
• 形成比重较小的代谢物质； 形成比重较小的代谢物质；
• 增加身体表面积以增加与水之间的磨擦力。 增加身体表面积以增加与水之间的磨擦力。
三、浮游植物的时空分布
对浮游植物的生长和分布影响最显著的环境因子有： 对浮游植物的生长和分布影响最显著的环境因子有： 温度、光照、水动力学特性、营养盐等 温度、光照、水动力学特性、营养盐等。这些因素引起 的浮游植物分布的变化在不同的时间和空间尺度上得到 反映。 反映。
• 秋季，由于夏末水体分层结束后发生混匀现象，常会 秋季，由于夏末水体分层结束后发生混匀现象， 出现小规模的硅藻增殖。 出现小规模的硅藻增殖。
五、浮游植物群落及其生存对策
藻类学家一般将藻类分为十一个门， 藻类学家一般将藻类分为十一个门 ， 其顺序为蓝 藻 门 （ Cyanophyta） 、 金藻 门 （ Chrysophyta） 、 黄 ） 金藻门 ） 藻门（Xanthophyta） 、硅藻门（Bacillariophyta） 、 ） 硅藻门 ） 甲藻门 甲藻 门 （ Pyrrophyta）、 隐藻 门 （ Cryptophyta） 、 裸 ） 隐藻门 ） 藻 门 （ Euglenophyta） 、 绿藻 门 （ Chlorophyta） 、 轮 ） 绿藻门 ） 藻门（ Charophyta） 、 褐藻门（ Phaeophyta） 和红藻 藻门 （ ） 褐藻门 （ ） 门（Rhodophyta）。 ） 浮游藻类一般见于前8个门， 浮游藻类一般见于前 个门，而后三门主要为大型 个门 藻类。 分类依据： 形态、 细胞壁、 色素、 贮藏物质、 藻类 。 分类依据 ： 形态 、 细胞壁 、 色素 、 贮藏物质 、 繁殖方式、鞭毛等。 繁殖方式、鞭毛等。
他们认为环境是一个连续的谱系， 他们认为环境是一个连续的谱系，其一端是气候 稳定的、天灾很少的系统，例如热带雨林，它是在生 稳定的、天灾很少的系统，例如热带雨林， 态上饱和的系统，动物密度很高，竞争剧剧烈； 态上饱和的系统，动物密度很高，竞争剧剧烈；另一 端是气候不稳定，不可预料的天灾较多的地方， 端是气候不稳定，不可预料的天灾较多的地方，如寒 带或干旱地区，它们属于生态上真空、 带或干旱地区，它们属于生态上真空、没受物种密度 影响、没有竞争。 影响、没有竞争。 在前一类环境中， 在前一类环境中，动物种群数量达到或接近环境 容纳量的水平， 容纳量的水平，即与种群逻辑斯谛增长模型的饱和度 K值接近，因此称为 选择。在后一类环境中，种群 值接近， 选择。 值接近 因此称为K-选择 在后一类环境中， 密度处于K值以下的增长段 值以下的增长段， 密度处于 值以下的增长段，因此种群常常经受扩展 增大，是高增长率（ ） 所以称为r-选择 选择。 增大，是高增长率（r）的，所以称为 选择。
次序是由水体类型的变动而引起的浮游植物种类 次序是由水体类型的变动而引起的浮游植物种类 的变化。 的变化。典型的次序变化是外来种群的引入和繁殖所 引起的，特殊情况下，外来种群可以完全替代原先水 引起的，特殊情况下， 体中的生物类群。次序往往是由于人类干扰所造成的 往往是由于人类干扰所造成的。 体中的生物类群。次序往往是由于人类干扰所造成的。
浮游藻类的水平分布的一般规律是：沿岸带>河 浮游藻类的水平分布的一般规律是 ： 沿岸带 河 口带>敞水带（湖心区）。 口带 敞水带（湖心区） 敞水带 主要原因： 主要原因：沿岸带有来自地表迳流的外源营养和 明显的水体混合； 明显的水体混合；河口区有河水携带的外源营养的补 敞水带尽管湖底积聚着大量的营养物质， 充；敞水带尽管湖底积聚着大量的营养物质，但由于 较深或分层的缘故，藻类数量也较少。 较深或分层的缘故，藻类数量也较少。
吉力湖 喀纳斯湖 杭州西湖 鄱阳湖
385.1 70.8 729.7 96.9 62.0 471.3 89.8
3.376 0.376 — —
160.6 32.9 325.7 53.2
2.143 0.164 — —
四、浮游植物的季节演替
浮游植物种类成分的季节性变化， 浮游植物种类成分的季节性变化 ， 可由两种机制 或两种机制的复合作用所引起，即演替（Succession） 或两种机制的复合作用所引起，即演替（ ） 和次序（Sequence）变化。 和次序（ ）变化。
无论是淡水还是海水环境， 无论是淡水还是海水环境，硅藻往往都是春季水 华的优势种类， 华的优势种类，在温带湖泊中绿藻亦是春季和夏季大 量发生的种类。当水体富营养化时， 量发生的种类。当水体富营养化时，绿藻和蓝藻常大 量共存。 量共存。
• 夏季，个体较大、不易被摄食的种类普遍发生。 夏季，个体较大、不易被摄食的种类普遍发生。
第四章 浮游植物
浮游生物（ 浮游生物 （ Plankton） ： 在海水或淡水中能够适应悬 ） 浮生活的动植物群落， 浮生活的动植物群落 ， 它们易于在风和水流的作用下 被动运动。包括浮游植物（Phytoplankton） 被动运动 。 包括浮游植物 （ Phytoplankton） 和浮游动 物（Zooplankton）。 ）
源自章宗涉等, 表4. 2 湖泊浮游藻类水平分布 （源自章宗涉等 1995） ）
湖名 沿岸带
（×104 个/L ） (mg/L)
河口区（河道区） 河口区（河道区）
（×104 个/L ） (mg/L)
湖心区
（×104 个/L ） (mg/L)
水深 (m) 最大) 平均 (最大 最大
9.5(14.7) 90.0(188.5) 1.5(2.8) 8.0(21.8)