水生化學(xué) 藍(lán)藻門

1、,滇池，從1985年至今，年年出現(xiàn)藍(lán)藻異常暴發(fā)，不僅失去了原有的美學(xué)價(jià)值，而且還成為威脅人們健康的污染源,藍(lán)藻大量繁殖，湖水如綠油漆一般,綠浪翻滾，遠(yuǎn)處是著名的睡美人西山,藻類水華！,太湖無(wú)錫藍(lán)藻事件,第一節(jié) 藍(lán)藻門(Cyanophyta),概 述 藍(lán)藻是地球上最原始、最古老的藻類；由于色素中含有豐富的藻膽素，植物體呈藍(lán)綠色，故又稱藍(lán)綠藻。 最早出現(xiàn)的綠色自養(yǎng)生物，它是在地球上幾乎還是絕對(duì)無(wú)氧的還原環(huán)境下，第一個(gè)利用太陽(yáng)能將二氧化碳制造成有機(jī)物并釋放出游離氧氣的先驅(qū)生物，它對(duì)地球上的其他自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物的產(chǎn)生和演化，乃至人類的起源有著無(wú)可替代的重大意義。,一、形態(tài)構(gòu)造,1、細(xì)胞壁 （1）內(nèi)層

2、：纖維質(zhì)，緊接在原生質(zhì)膜上。 外層：果膠質(zhì)。 除果膠質(zhì)和纖維質(zhì)外，還含有粘質(zhì)縮氨肽，為此門特有，是區(qū)分于其它藻門的主要特征之一。,藍(lán)藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖,（2）膠鞘和膠被 位于細(xì)胞壁外面的透明膠質(zhì)物（主要成分為果膠質(zhì)或糖） 。 絲狀體外面具膠鞘（絲體+膠鞘），群體外面具膠被。,2、原生質(zhì)體（色素區(qū),中央?yún)^(qū)）,（1）色素區(qū) 色素：葉綠素a，-胡蘿卜素，藍(lán)藻特有的藻膽素（藍(lán)藻藻藍(lán)蛋白、藍(lán)藻藻紅蛋白），此外還有藍(lán)藻黃素和藍(lán)藻葉黃素。 藻體顏色：藍(lán)綠色 色素體：無(wú)，色素分散在原生質(zhì)的周邊部分，為色素區(qū)。,（2）中央?yún)^(qū)：無(wú)真正的細(xì)胞核，無(wú)蛋白核，無(wú)色素體。 位于細(xì)胞中央的相當(dāng)于細(xì)胞核的物質(zhì)稱核質(zhì)，藍(lán)藻無(wú)真正

3、的細(xì)胞核僅具核質(zhì)，無(wú)核仁和核膜，為原核，所以藍(lán)藻為原核生物。 又稱為藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）,3. 貯存物質(zhì) 主要是藍(lán)藻淀粉，遇碘呈淡紅褐色。,4、異型胞（heterocystis）,異型胞是絲狀藍(lán)藻（除顫藻目）產(chǎn)生的一種由營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞特化而來(lái)的特殊類型細(xì)胞；球形或橢圓形，比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞大，光亮透明，胞內(nèi)無(wú)色素和貯存物質(zhì)；與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞相連處有鈕狀增厚部，稱極節(jié)球（polar-nodule）。,位置：端生或間生。 作用：固氮作用、生殖作用（鄰近細(xì)胞與極節(jié)球處斷裂成二條絲體）。,5、假空泡（pseudovacuoles） 為細(xì)胞內(nèi)無(wú)規(guī)則的小顆粒，位于色素區(qū)；鏡下看呈黑色或紫色，福爾馬林固定后呈灰

4、白色，假空泡內(nèi)具氣泡，可使植物體上浮。如微囊藻。,二、繁殖,1、營(yíng)養(yǎng)繁殖： 單細(xì)胞種類直接分裂-子細(xì)胞分離。 群體分裂形成大群體再分離。 絲狀體類型形成藻殖段,藻殖段：又稱段殖體（hormogonia） -絲狀體兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞間生出膠質(zhì)隔片（凹面體）或由于間生的異形胞或機(jī)械力量斷開后形成若干短的藻絲分段，每段通過細(xì)胞分裂發(fā)育成新個(gè)體。,凹面體絲狀體內(nèi)出現(xiàn)死細(xì)胞，兩側(cè)的活細(xì)胞產(chǎn)生膨壓，向死細(xì)胞突出，死細(xì)胞就產(chǎn)生了雙凹形并斷裂，死細(xì)胞兩側(cè)的藻體就成為段殖體。,2、無(wú)性生殖（產(chǎn)生無(wú)性孢子）： 厚壁孢子：藻殖段目特有的一種孢子 自營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞體積增大積累物質(zhì)，細(xì)胞壁直接加厚；休眠渡過不良環(huán)境。 外生孢子：

5、細(xì)胞橫裂形成大小不等的原生質(zhì)塊，上為外生孢子；假鞘。 內(nèi)生孢子： 在母細(xì)胞壁內(nèi)形成，原生質(zhì)體多次分裂，無(wú)細(xì)胞壁，數(shù)目多。,厚壁孢子,念珠藻屬 厚壁孢子,外生孢子,管胞藻屬 外生孢子 假鞘,只在管藻目和其他目的少數(shù)屬中發(fā)生，不很普遍。,內(nèi)生孢子,皮果藻屬,三、體制及形狀,1、單細(xì)胞：較少 藍(lán)纖維藻屬、少數(shù)色球藻屬種類 2、群體：多為不定型群體（微囊藻屬、色球藻屬、隱球藻屬、隱桿藻屬）或規(guī)則型群體（平裂藻屬、束球藻屬、腔球藻屬）。 3、絲狀體：由相連的細(xì)胞列和膠質(zhì)鞘組成。分枝（真枝藻屬）或假分枝（單歧藻屬）或不分枝（ 顫藻屬）。 4、假薄壁組織類型：植物體由絲體彼此緊貼組成。（束絲藻屬）,返回,5

6、、藻體形狀：球形、卵形、圓形、纖維形、立方形、不規(guī)則形、絲狀、片狀等。,藍(lán)纖維藻屬Dactylococcopsis：植物體為單細(xì)胞，或由少數(shù)乃至多數(shù)細(xì)胞聚集形成群體，群體膠被無(wú)色透明。細(xì)胞細(xì)長(zhǎng)，兩端狹小而尖，直或多少呈螺旋形旋轉(zhuǎn)，S形、C形或作不規(guī)則彎曲。細(xì)胞內(nèi)含物一般均勻。淡藍(lán)綠色至亮藍(lán)綠色。常見有針狀藍(lán)纖維藻D. acicularis 和針晶藍(lán)纖維藻D. rhaphidioides (圖22)，前者細(xì)胞直，末端尖細(xì)，后者略彎曲，半咸水能生長(zhǎng)。,微囊藻屬 Microcystis ： 為多細(xì)胞的群體。群體球形、類橢圓形、不規(guī)則型。群體膠被均勻無(wú)色。內(nèi)含物淡藍(lán)綠色、亮藍(lán)綠色或橄欖綠色或玫瑰色。,

7、微囊藻多生長(zhǎng)在湖泊、池塘等有機(jī)質(zhì)豐富的水體中，營(yíng)浮游生活。PH值以8-9.5為宜。溫暖季節(jié)水溫在2832時(shí)繁殖快，生長(zhǎng)旺盛，使水體呈灰綠色，形成水華，肉眼可見，其浮膜似銅綠色油漆，有臭味。人們通常把微囊藻水華統(tǒng)稱為“湖靛”。,色球藻屬Chroococcus 植物體為單細(xì)胞或群體。 細(xì)胞球形、半球形。 一般由2、4、8、16或更多細(xì)胞(很少超過64或128個(gè)細(xì)胞)所組成的群體，單個(gè)的較少見。每個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有均勻的或作不規(guī)則的小顆粒體。 細(xì)胞色素區(qū)的色彩為白灰色以至淡藍(lán)綠色、藍(lán)綠色、橄攬綠色、橙黃或藍(lán)紫色等。,每個(gè)細(xì)胞外都被有質(zhì)地均勻，具有層理的個(gè)體衣鞘，借此與群體中的各細(xì)胞相互分開；群體的膠質(zhì)衣鞘

8、較厚，均勻或有層理，堅(jiān)固或因含多量水分而柔弱透明。細(xì)胞分裂面有三個(gè)。 在群體中的有些細(xì)胞，有時(shí)兩細(xì)胞的相貼靠處大多平直呈現(xiàn)棱角，因此細(xì)胞往往呈半球形。常見的種類有湖沼色球藻C. limneticus、束縛色球藻C. tenax、小形色球藻C. minor和微小色球藻C. minutus。,平裂藻屬M(fèi)erismopedia 的藻體細(xì)胞排列十分整齊，通常兩個(gè)細(xì)胞兩兩成對(duì)，兩對(duì)一組，4個(gè)組成一小群，集許多小群而成一平板狀群體。 群體扁平、整齊，由一層細(xì)胞組成，當(dāng)群體中的細(xì)胞不斷增加而不斷裂時(shí)，其群體可因擴(kuò)展而彎曲，甚至作扭曲狀。 群體中細(xì)胞數(shù)，頗不一致，有32、64以至數(shù)百、上千個(gè)。一般個(gè)體微小，也

9、有較大的種類。細(xì)胞內(nèi)含物均勻，僅偶有微小顆粒體存在，淡藍(lán)綠色至亮綠色，少數(shù)以至紫藍(lán)色。多為浮游藻類。,真枝藻屬（Stigonema）植物體是單列細(xì)胞或多列細(xì)胞構(gòu)成的不規(guī)則分枝的絲狀體。許多絲狀體集生在一起，呈黑褐色絨毛狀。絲狀體有厚而堅(jiān)硬的膠質(zhì)鞘，膠質(zhì)鞘透明，多為黃褐色。細(xì)胞球形或橢圓形。真分枝是細(xì)胞在縱軸方向分裂形成的。,單歧藻屬,假分枝（通過藻絲穿出膠鞘以后再延伸生長(zhǎng)）,為單列假分枝絲狀體，絲體寬度相等，膠鞘堅(jiān)固透明，分層或不分層，植物體匍匐或直立絲體，在異形胞處產(chǎn)生假分枝。 假分枝：通過藻絲穿出膠鞘后再延伸生長(zhǎng)。,單歧藻屬,顫藻屬：植物體是一列細(xì)胞組成的絲狀體（filament）。絲狀體

10、常叢生，并形成團(tuán)塊。細(xì)胞短圓柱狀，長(zhǎng)比寬短，無(wú)膠質(zhì)鞘，或有一層不明顯的膠質(zhì)鞘。絲狀體能前后運(yùn)動(dòng)，或左右擺動(dòng)，故稱顫藻。,束絲藻屬：,藻絲單一或側(cè)面相連成束狀群體，絲體直或彎曲。藻絲中部細(xì)胞短柱形，具假空泡，末端細(xì)胞尖細(xì)，延長(zhǎng)成無(wú)色細(xì)胞，膠鞘不清楚，異形胞間生。大量繁殖，形成“水華”。,四、分類及常見種類的特點(diǎn),一綱三目：藍(lán)藻綱色球藻目、段殖藻目、管胞藻目（著生種類）。 1、色球藻目（Chroococcales）：?jiǎn)渭?xì)胞或群體具膠被，無(wú)藻殖段繁殖。,（1）色球藻屬（Chroococcus）（藍(lán)球藻屬） 植物體少數(shù)為單細(xì)胞，細(xì)胞呈球形、半球形，多數(shù)為2、4、8個(gè)以至更多細(xì)胞組成群體，群體外膠被厚，

11、均勻或分層，淡藍(lán)綠色、藍(lán)綠色。細(xì)胞內(nèi)容物均勻或具小顆粒，群體兩個(gè)細(xì)胞相連處平直或出現(xiàn)棱角而成非球形，這是本屬與其它屬的主要區(qū)別。,（2）微囊藻屬（Microcystis）（微胞藻屬）,多細(xì)胞群體，呈球形、長(zhǎng)橢圓形或不規(guī)則形。群體外膠被均勻無(wú)色。細(xì)胞球形或橢圓形，排列緊密，有時(shí)互相擠壓而出現(xiàn)棱角。細(xì)胞呈藍(lán)綠色，常有顆粒和假空泡，營(yíng)浮游生活，在有機(jī)質(zhì)豐富、水溫28-32的水體中大量繁殖（pH8-9.5），形成“水華”俗稱“湖靛”。,Microcystis,（3）平列藻屬（片藻、裂面藻）Merismopedi,植物體為一層細(xì)胞厚的平板狀群體，群體方形或長(zhǎng)方形，細(xì)胞球形或橢圓形，并有規(guī)則地排列，常二個(gè)

12、成對(duì)，二對(duì)成一組，四組成為一小群體，許多小群體集合成平板狀群體。群體膠被無(wú)色，透明而柔軟。,Anabaenopsis sp. bloom in Bedetti Lake, Santo Tome, Santa Fe, Argentina,藻絲單一或側(cè)面相連成束狀群體，絲體直或彎曲。藻絲中部細(xì)胞短柱形，具假空泡，末端細(xì)胞尖細(xì)，延長(zhǎng)成無(wú)色細(xì)胞，膠鞘不清楚，異形胞間生。大量繁殖，形成“水華”。,（7）席藻屬（膠鞘藻屬）Phormidium）：,植物膠塊狀或皮膜狀，由許多絲體組成，著生或漂浮，絲體不分枝，直或彎曲，末端漸尖，具薄的無(wú)色的膠鞘。細(xì)胞圓柱形，橫壁收縊或不收縊。,（8）單岐藻（Tolypoth

13、ri）,為單列假分枝絲狀體，絲體寬度相等，膠鞘堅(jiān)固透明，分層或不分層，植物體匍匐或直立絲體，在異形胞處產(chǎn)生假分枝，多數(shù)單出，少數(shù)雙出。 假分枝：通過藻絲穿出膠鞘后再延伸生長(zhǎng)。,五、藍(lán)藻的經(jīng)濟(jì)意義,（1）對(duì)漁業(yè)的不利影響：微囊藻、色球藻、魚腥藻、顫藻形成“水華”，影響水質(zhì)，發(fā)出臭味，標(biāo)志著水體富營(yíng)養(yǎng)化。 （2）有固氮能力，稻田中的固氮藍(lán)藻可以補(bǔ)充栽培作物所需的氮，從而提高產(chǎn)量。 （3）可作為水體污染的指示生物。如泥生顫藻為污水指示生物，褐色管胞藻為清水指示生物。 （4）作為魚餌，如魚腥藻。 （5）人類食物：藍(lán)藻中的普通念珠藻、發(fā)狀念珠藻、螺旋藻等營(yíng)養(yǎng)豐富可以食用,六、主要特征,1.細(xì)胞壁由纖維素（內(nèi)層）和果膠質(zhì)（外層）組成，細(xì)胞外有的具膠被或膠鞘。 2.無(wú)色素體，色素均勻地散在原生質(zhì)內(nèi)。色素成分主要為葉 綠素a、胡蘿卜素、藻膽素(藍(lán)藻藻藍(lán)素+藍(lán)藻藻紅素)。 3.同化產(chǎn)物主要是藍(lán)藻淀粉，遇碘呈淡紅褐色。 4.無(wú)細(xì)胞核，只具核質(zhì)而無(wú)核仁和核膜。屬原核生物，稱為藍(lán)細(xì)菌（Cyanoba