水生生物学所有笔记.doc
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1、第一篇 水生植物 植物界-进化系统: 低等植物(lower plant):又称叶状体植物 细菌、藻类、黏菌、真菌、地衣 高等植物(higher plant):又称茎叶体植物 苔藓、蕨类和种子植物生活环境: 陆生植物(terrestrial plant) 水生植物(hydrophyte) 包括从低等的细菌、藻类 到高等的种子植物 第一章 藻类概述一、藻类主要特征二、形态构造三、体制四、藻类繁殖方式五、藻类的生活史六、生态分布和意义一、藻类主要特征1、藻类是低等植物,分布广,绝大多数生活于水中 。2、个体大小相差悬殊,小球藻3-4m ,巨藻长60m。3、具叶绿素chlorophy11,能进行光合作
2、用的自养型生物autotrophic plant。4、没有真正的根、茎、叶的分化,又称叶状体植物。5、繁殖器官简单,以单细胞的孢子或合子进行繁殖,无胚,又叫孢子植物spore plant。总之,藻类是无胚而具叶绿素的自养叶状体孢子植物。二、形态构造藻类细胞的形态多种多样: 球形、椭圆形、卵圆形、多角形、三角形、圆筒形、圆柱形、纺锤形、纤维形、 棒形、弓形、新月形等。藻体细胞结构都可分化为细胞壁和原生质体两部分。后者包括细胞质和细胞核,原生质内有色素或色素体、蛋白核、同化产物等。 1.细胞壁细胞壁的有、无,化学成分和构造,各门类不尽相同裸藻、隐藻,少数甲藻和金藻无细胞壁绿藻门的主要由纤维素和果胶
3、质(pectin)组成硅藻的主要成分为SiO2.nH2O红藻、褐藻等主要成分为纤维素和藻胶phycoeolloid无细胞壁的种类有以下几种类型:(1)体全裸露,表层不特化为周质体(Perplast,也叫表质),细胞可变形。(2)藻体表层特化成为坚韧有弹性的周质体,藻体形态较稳定。周质体表面平滑或具纵走条纹或具螺旋绕转的隆起,或附有硅质或钙质小板,有的硅质板上还有刺。(3)某些藻类还具特殊的细胞壁状的构造囊壳(Iorica)。囊壳中常有钙或铁化合物的沉积,呈黄色、棕色甚至棕红色。囊壳的形状、开孔、附属物(如棘、刺、疣状突起等)在分类上,尤其在属、种的鉴定甚至分科鉴定上具重要意义。 Perplas
4、t Iorica2. 细胞核除蓝藻细胞无典型的细胞核外,其余各门藻类的细胞大多具有一个细胞核,少数种类具有多个细胞核。细胞核具有核膜(nuclear membrane),内含核仁(nucleolus)和染色质(chromatin),这种细胞核叫真核(eukarya)。这类生物因而被称为真核生物(eukaryote)。 3. 色素(pigment)和色素体(chromoplast ) 色素成分可分为4大类: 叶绿素(chlorophyll)、胡萝卜素(carotene)、叶黄素(lutein)和藻胆素(phycobelin)。各门藻类因所含色素不同,因此藻体呈现的颜色也不同,如绿藻门为鲜绿色、金
5、藻门呈金黄色、蓝藻门多为蓝绿色等。除蓝藻和原绿藻外,色素均位于色素体内。色素体是藻类光合作用的场所,形态多样,有杯状、盘状、星状、片状、板状和螺旋带状等。色素体位于细胞中心(称轴生)或位于周边,靠近周质或细胞壁(称周生)。 4 .同化产物由于各门藻类的色素成分与比例不同,所以光合作用同化产物也不相同。 蓝藻门蓝藻淀粉 褐藻门褐藻淀粉甘露醇 黄藻门硅藻门以脂肪为主 裸藻门副淀粉 甲藻门淀粉或淀粉状化合物 绿藻门淀粉 红藻门红藻淀粉 金藻门金藻糖(白糖素)脂肪绿藻和隐藻的贮藏物都在色素体内,而其他藻类的贮藏物均在色素体外。5. 蛋白核(pyrenoid)蛋白核是绿藻、隐藻等藻类中常有一种细胞器,由
6、蛋白质核心淀粉鞘(starch sheath)组成。与淀粉形成有关,又称之为造粉核。 6 鞭毛(flagellum)运动胞器。除蓝藻和红藻外,其余各门藻类营养 细胞和生殖细胞均具鞭毛或仅生殖期具鞭毛的种类。7 眼点eyespot: 具鞭毛能运动的藻细胞,常具一个橘红色,球形 或椭圆形的眼点,位于细胞前端,具感光作用。三、体制单细胞类型unisellular :群体类型 colonial:丝状体类型filamenfous:异丝体类型:管状体类型siphanaceous:浒苔膜状体类型parenchyma:石莼、礁膜假薄壁组织类型pseudoparenchyma:四、藻类繁殖方式其繁殖方式可分为3
7、种:营养繁殖(vegetative reproduction)无性繁殖(asexual propagation) 有性繁殖(sexual propagation)(一)营养繁殖 营养繁殖:不经过任何生殖细胞(配子或者孢子)而进行的繁殖方式。养料充足、温度适合环境中进行。常见的方式: 细胞分裂:单细胞藻类 群体破碎:群体 藻丝体断裂:丝状体(二)无性(孢子)繁殖通过产生不同类型的孢子来进行繁殖。产生孢子的母细胞叫孢子囊,孢子不需要结合,一个孢子可长成为一个新的植物体。孢子类型: 动(游泳)孢子zoospore,不动(静)孢子aplanospore,似亲孢子autospore,休眠孢子hypnos
8、pore,厚壁(垣)孢子akinete,内生孢子endospore,外生孢子exospore等。1. 动孢子:细胞裸露,有鞭毛,能运动。2. 不动孢子:有细胞壁,无鞭毛,不能运动。 【似亲孢子】3. 休眠孢子:单细胞运动个体在环境不良时脱去鞭毛,原生质收缩,细胞壁外分泌胶质形成。4. 厚壁孢子: 在丝状体上产生的休眠孢子,通常在丝状体上单独形成,也有几个相连的细胞发育而成为一串的,它可着生丝状体的基部、中间、或两端等,随种类而异。厚壁孢子在寒冷或干燥时,除本身细胞壁外,还产生三层宽厚的包被,且孢子的原生质充满着各种贮存物,在环境适宜时萌发成新个体。(三)有性繁殖通过生殖细胞配子的结合形成合子,
9、合子萌发(经减数分裂)形成新的植物体,或由合子产生孢子,再由孢子萌发成新个体。配子形成合子,有四种类型: 同配生殖 异配生殖 卵配生殖 接合生殖:绿藻门接合藻目五、藻类的生活史生活史(生活周期): 指某种生物在整个发育阶段中所经历的全部过程,或一个个体从出生到死亡所经历的各个时期。藻类生活史分4种类型: 营养生殖型: 无性生殖型: 有性生殖型:单相型,双相型 无性和有性生殖混合型:无世代交替,有世代交替a.营养生殖蓝藻、裸藻等单细胞藻类 b.无性生殖小球藻、栅藻等c. 植物为单相型的有性生殖水绵、轮藻 d.植物为双相型的有性生殖绿藻门(管藻目)、硅藻、褐藻门(鹿角藻目)e. 无世代交替的无性、
10、有性生殖混合型衣藻、团藻、丝藻等f. 有世代交替的无性、有性生殖混合型石莼、刚毛藻、海带、裙带菜等六、分 类藻类 Algae,林奈Linnaeus, 拉丁文 Algea。 隐花植物纲 Cryptogamia,藻类目Algea。 又称裂殖植物、孢子植物等名称。藻类学家一般将藻类共分11个门,其顺序如下: 1蓝藻门Cyanophyta 2金藻门Chrysophyta 3黄藻门Xanthophyta 4硅藻门Bacillariophyta 5甲藻门Pyrrophyta 6. 隐藻门Cryptophyta 7裸藻门Euglenophyta 8绿藻门Chlorophyta 9轮藻门Charophyta
11、10褐藻门Fhaeophyta 11红藻门Rhodophyta六、生态分布和意义(一)生态分布: 根据藻类生活环境的特点及其与环境的关系,可分为三大生态类群:1、浮游藻类个体小,种类、数量多,包括藻类绝大部分海洋:硅藻、甲藻,初级生产力,海洋牧草淡水:蓝藻、硅藻、绿藻门多。裸藻、隐藻、甲藻少浮游藻类是鱼类和其它动物直接或间接的饵料,是水体的初级生产者,水体中生物环境重要组成部分,对水体的理化性状、生物生产量和经济动物产量都有极为重要的影响。水华(water bloom) 和赤潮(red tide) 2、底栖藻类营固着或附着生活的藻类。红藻、褐藻、轮藻和绿藻门的大型种类是底栖藻类的基本组分,在水
12、底形成藻被层。小型底栖藻类是周丛生物的主要成员,对杂食性和刮食性鱼类具有重要的饵料意义。裸藻、衣藻在阳光充足的温暖季节,在河湾、湖泊潮湿地表大量繁殖,形成绿色斑块状藻被层,有的绿藻甚至可在冰封的雪地上形成红色、褐色或绿色的藻被层。 3、流水中的藻类 由底栖和浮游的藻类组成能在急流中生活和繁殖,同细菌和微型动物一起形成粘土层,具有巨大的吸附力,能吸附污染水体中的有机物并由生物群使之矿化,对流水的净化起到很大的作用。(二)经济意义:1. 藻类的渔业和工农业价值2. 藻类可作为水污染的指示生物 3. 藻类的医药和食用价值 1. 藻类的渔业和工农业价值肥源:固氮蓝藻固氮,轮藻、褐藻饵料:螺旋藻、硅藻和
13、绿藻的种类工业用:褐藻,硅藻土-吸附剂、滤过剂、磨光剂水华、赤潮的危害:有害藻类的异常发生:小三毛金藻、有毒甲藻、寄生藻2. 藻类可作为水污染的指示生物用藻类群落组成来判断水质状况:用作氧化塘法进行污水处理:光合作用,利用水中的N 、P等营养盐,放出氧气对水体有机物的分解、水体净化具有一定的作用:藻类、细菌和原生动物等组成生物膜3.藻类的医药和食用价值海藻的医学价值:神农本草经、名医别录、本草纲目食用、药用的藻类有紫菜、海带、江蓠、麒麟莱和发菜等。卡拉胶、琼胶等可作为通便剂和胶合剂等。另外很多微藻含有蛋白质、维生素、糖蛋白、虾青素等。一、主要特征1.细胞壁由纤维素(内层)和果胶质(外层)组成,
14、细胞外有的具胶被或胶鞘。2.无色素体,色素均匀地散在原生质内。色素成分主要为叶 绿素a、胡萝卜素、藻胆素(蓝藻藻蓝素+蓝藻藻红素)。3.同化产物主要是蓝藻淀粉,遇碘呈淡红褐色。4.无细胞核,只具核质而无核仁和核膜。属原核生物,称为蓝细菌(Cyanobacteria)5.假空泡(气泡),充满气体,使植物体漂浮。6.繁殖方式主要为营养繁殖和孢子繁殖,未发现有性繁殖,可产生的孢子有:内生孢子、外生孢子、厚壁孢子(休眠孢子)、藻殖孢。 内生孢子:在单细胞或群体类型 外生孢子:单细胞的管孢藻属和列管藻属 厚壁孢子:丝体异形胞:丝状蓝藻类(除了颤藻目以外)产生的一种与繁殖有关的特别类型的细胞,它是由营养细
15、胞特化而成的。形状与一般细胞不同,圆形色淡,成熟的异形胞是透明的,其细胞壁在与相邻细胞相接处有钮状增厚部(极节球)。具有异形胞的蓝藻能固氮,当水中氮缺乏时,异形胞的数目显著增加。 藻殖段:蓝藻藻丝上两个营养细胞间生出的胶质隔片(凹面体)或由间生异形胞断开后形成的若干短的藻丝分段,又称段殖体或连锁体。藻殖孢:也是一种短丝体与藻殖段的不同之处是外部具有胶鞘包围,形如含一藻殖段的孢子,位于母株分枝的顶端,萌发时胶鞘的一端或两端破裂,发育为新的个体。二、分类 蓝藻门下设1纲6目,即蓝藻纲Cyanophyceae(也称粘藻纲Myxophyceae或裂殖藻纲Schizophyceae)。 色球藻目Chro
16、ococcales 管胞藻目Chamaesiphonales 瘤皮藻目Pleurocapsales 颤藻目Oscillatoriales 念珠藻目Nostocales 多列藻目Stigonematales a. b. 铜绿微囊藻M. aeruginosa c. 水华微囊藻M. fles-aquae d. 具缘微囊藻M. marginata e. 不定微囊藻M. incerta颤藻属 Oscillatoria植物体为单条藻丝,或由许多藻丝组成皮壳状、块状,无胶质鞘或很少具薄的鞘,藻丝不分枝,直或扭曲,能颤动,故而得名。顶端细胞末端增厚或是帽状体,细胞短柱状或盘状,内含物均匀或具颗粒,无异曲形胞和
17、厚壁孢子,以段殖体繁殖。漂浮或附于水底,亦有营浮游生活的种类。分布广,淡、海水皆有分布,在内陆水体几乎无处不有,可形成水华,海产种类主要分布于沿岸。泥生颤藻 O. limosa是水体污染的指示生物。鱼腥藻属Anabaena (项圈藻)三、生态分布和意义蓝藻在自然界在分布很广,凡是潮湿、有光照的地方都能生长,蓝藻多喜生于有机质丰富的碱性水体中,湖泊中以表层水及近岸部分较多,小型湖泊较大型湖泊多,在我国南方水体常年可见。 在温暖、阳光充足的季节,富含营养的水体常见蓝藻过盛繁殖形成水华(赤潮) 。形成水华的蓝藻主要有:微囊藻、鱼腥藻、色球藻、螺旋藻、拟项圈藻、腔球藻、尖头藻、颤藻、裂面藻、胶鞘藻、节
18、球藻、束毛藻等十多个属。微囊藻水华极为常见,它是水体富营养化的标志。蓝藻类有些种类具有固氮能力,特别是具有异形胞的种类。国内外正在从事利用蓝藻固定游离氮的研究,为农作物的肥源寻找新的途径。如稻田中接种培养固氮蓝藻满江红鱼腥藻A. azollae (与满江红共生)可增加水稻产量。有的蓝藻可作为水质的指示生物: 褐色管孢藻Chamaesiphon fuscus 清水 泥生颤藻 Oscillatoria limosa水体污染食用:发菜、螺旋藻等第三章 红藻门Rhodophyta一、主要特征1、细胞壁: 内层:纤维素 外层:藻胶(琼胶、海萝胶、卡拉胶) 细胞常具一核,有的幼时具一核,成熟后变为多核2、
19、色素、色素体和贮存物质:Chla、Chld,叶黄素、-胡萝素,辅助色素(红藻红素和红藻蓝素)色素体一个,轴生,或多个,周生蛋白核一个或无贮存物质主要是红藻淀粉3、体制多数种类为多细胞体,少数为单细胞或群体多细胞体有两种类型: 丝状体:单列细胞或多列细胞组成 圆柱形或膜状的植物体:许多藻丝组成由藻丝组成的植物体可分为: 单轴型:石花菜属Gelidium 多轴型:丝辐藻属Cumagloia 单轴型monopodial type 多轴型 fountain type4、生殖生殖方式:营养繁殖、无性繁殖、 有性生殖无性繁殖:单孢子囊-单孢子 四分孢子囊-四分孢子有性生殖:卵配 生殖细胞(精子),由精子囊
20、产生 生殖细胞(果胞) 果胞: 形如烧瓶状,其上有一条细长的受精丝,内部有一个卵核。一般精子粘在受精丝上,在接触处融化。精核沿着受精丝进入果胞内,与卵核结合成合子。二、分 类 分红藻纲Florideophyceae和原红藻纲Protoflorideophyceae1.植物体构造简单,单细胞,丝状体或膜状体。内部构造无分化。-原红藻纲2.植物体多为大型,外部形态多样化,丝状体、圆柱状、亚圆柱状分枝、叶片状和壳状等。内部构造分为单轴型和多轴型。-红藻纲(一)原红藻纲Protoflorideophyceae植物体构造比较简单。单细胞体,丝状体,或膜状体色素体,星形,1个;蛋白核1个生长方式:散生长无
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