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第2章

作者:法-乔治·布封/译者:赵静 当前章节:5537 字 更新时间:2026-7-17 02:47

藻类植物

藻类是最低等的植物之一,属于单细胞植物,即一个细胞进行着所有工作。尽管藻类的种类繁多,但它们并非一个独立的自然类群,而是一个非常庞大的集群。藻类拥有共同的特征——体内都含有叶绿素,都可以像高等植物一样进行光合作用,都属于自养植物,身体中的所有细胞都参与生殖作用。

蓝藻门与红藻门

蓝藻门在藻类植物中是最简单、最低级的一门,也是历史上最古老的植物;红藻门则是藻类植物的另一大门类,其储藏的养分通常是一种特有的非溶性多糖类,被称为红藻淀粉。

蓝藻门俗称蓝绿藻门,是藻类植物中最简单、最低级的一门,也是历史上最古老的植物。早在30多亿年前,它就已经出现在地球上了。它的出现,使地球的氧气增加,也为其他生物的出现创造了条件。

蓝绿藻

蓝绿藻是地球上出现最早的原核生物,大约出现在38亿年前,其适应能力极强,可忍受高温、冰冻、强辐射等,可进行与高等植物类似而与细菌不同的光合作用;因此被认为是最简单的植物。

大部分蓝藻门类植物都分布在富含有机质的淡水中,有一些则生活在湿土、岩石、树干上和海洋中,也有的与真菌共同生存形成地衣,还有些生活在植物体内形成内生植物,甚至有些种类还可以生活在85℃以上的温泉内或终年积雪的极地。蓝藻门植物,其细胞的细胞壁缺乏纤维素,也没有真正的细胞核,尽管细胞的中央聚集了组成核的染色质,但没有核膜与核仁。这类植物的细胞内,除了含叶绿素和类胡萝卜素 [1] 外,还含有藻蓝素。当然,有些蓝藻门植物还含有藻红素。但是,与其他植物不同的是,蓝藻门细胞的色素并非包在细胞质内,而是分散在细胞质的边缘部分。蓝藻门的主要繁殖方式是分裂生殖。

蓝藻门的一些种类被应用在生活中,比如本门的项圈藻、念珠藻和筒孢藻等则种类具有固氮 [2] 的作用,能增强土壤肥力;葛仙米、发菜、海雹菜等则可供食用。然而,当有些门类生长得过多时,便对人类有害了,比如微胞藻、项圈藻等在夏季生长过多时,就会降低水中氧气的含量,而且这些藻类在死后分解时会产生毒素,导致鱼类生病甚至死亡。

红藻是藻类植物的另一大门类,它们绝大多数为多细胞体,体长从几厘米到数十厘米不等。红藻,其颜色并不是纯正的红色,一般为紫红色,也有褐色、绿色、粉红以及黑色,颜色不一。因为红藻除了含有叶绿素和胡萝卜素外,还含有藻胆素(藻红素及藻蓝素) 。红藻所储藏的养分,通常是一种特有的非溶性多糖类,即红藻淀粉。另一些种类的红藻体内则留存有硝盐 [3] ,特别是在一些红藻比较老的部分,它的含量更高。红藻繁殖的方式为产生孢子和卵配生殖,但都没有鞭毛。它们是有性生殖,但过程非常复杂,雌性生殖器被称为果胞,精子在果胞前端即延长出来的受精丝上面受精。由于红藻门对环境条件要求不严,适应性较强,因此分布的范围很广,即使在营养浓度极低、光照极微弱或者温度相当低的情况下也能生活。它们能生长在溪流、江河、湖泊和海洋,也能生长在短暂积水或潮湿的地方。从热带到两极,从满是积雪的高山到温热的泉水,从潮湿的地面表层到不是很深的土壤内,几乎都有它们的足迹。

红藻

红藻门植物种类多、数量大,是海洋藻类植物的主要部分。其植物体多为丝状体、叶状体或枝状体,少数为单细胞或群体。其繁殖方式为有性生殖。

甲藻门、紫菜与轮藻门

甲藻门植物属于杂色藻类,其储存养分为淀粉、脂肪或淀粉类物质。紫菜是一种大型的海洋红藻植物,除了含有叶绿素和胡萝卜素、叶黄素外,还有藻红蛋白、藻蓝蛋白等色素。轮藻门植物较少,喜欢生活在淡水的环境中,其藻体较大,呈直立状。

甲藻门植物属于单细胞个体,由于大多这类植物的细胞壁含纤维素而且很厚,与古代将士的铠甲有些相似,因此被称为“甲藻”。但是,也有些甲藻类植物被称为“裸甲藻”,因为它们没有细胞壁。也有些种类,其细胞内具有特殊的甲藻液泡和刺丝胞。甲藻门植物属于杂色藻类,色素体除含叶绿素、胡萝卜素外,还含有几种叶黄素,如硅甲黄素、甲藻黄素及新甲藻黄素等,细胞呈棕黄色,也有呈粉红色或蓝色,但多为黄绿色或棕黄色。其储存养分为淀粉、脂肪或者淀粉类物质。多数甲藻有两条不等长的鞭毛,常由许多固定数目的小甲板按一定形式排列组成,也有些门类不具有小甲板。甲藻的生存方式主要有两种——腐生和寄生,繁殖方式多为细胞分裂或产生游孢子,也有有性生殖,为同配或异配,但这一种类极少见。

紫菜

紫菜含有高达29%~35%的蛋白质以及碘、多种维生素和无机盐类,味道鲜美,除食用外还可用于治疗甲状腺肿大和降低胆固醇,是一种重要的经济海藻。图为干紫菜。

紫菜是我们在日常生活中常见的藻类,它之所以被广泛食用,除了味道鲜美外,还因为它含有高达29%~35%的蛋白质。此外,由于它含有人体所需的碘、多种维生素和无机盐类,因此还可以预防因缺碘而引起的甲状腺肿大,并且能够降低胆固醇。尽管紫菜的门类相对其他门类的海藻来说并不是很多(现在发现的也只有七十多种) ,但它的分布范围很广,地球上大部分地区都有它的足迹,不过它主要分布在中纬度的温带地区。由于人们对紫菜的需求量很大,而自然生长的紫菜数量有限,因此我们现在所食用的紫菜,主要来自人工养殖。

紫菜的外形比较简单,它的植物体分为“圆盘状的固着器”“叶柄”和“叶片”三部分。其中,“圆盘状的固着器”使植物体固着在基质上,“叶柄”是紫菜“叶片”和“固着器”之间的过渡带,“叶片”是由一层至三层细胞构成的单一或具分叉的膜状体,它们的体长因种类不同而不同,有的种类仅仅数厘米长,有的却有数米长。在色泽上,种类不同的紫菜有着不同的颜色:紫红、蓝绿、棕红、棕绿等,但多以紫色为主,并因此而得名。出现多种颜色是因为紫菜中除了含有叶绿素和胡萝卜素、叶黄素,还有藻红蛋白、藻蓝蛋白等色素,当这些色素含量比例不等时,紫菜就出现了各种各样的颜色。

轮藻

轮藻门中最常见的是轮藻,它一般作为植物生理学或细胞学的实验材料,也有的用作饲料、肥料或药用,有的轮藻还能杀死蚊子幼虫和净化污水。此外,由于古轮藻化石在地层中的演替较清晰,因此它在石油勘探中,对含油地层的划分和对比有一定作用。

地球上的轮藻门植物只有300种,它们与其他藻类不同,喜欢生活在淡水的环境中,如稻田、沼泽、池塘、湖泊。在水质上,轮藻门比较喜欢含钙质丰富的硬水和透明度较高的水体,也有少数门类生活在半咸水中。轮藻门植物,无论在细胞的构造上,还是光合作用以及对于营养的储存方式上,都和绿藻门植物几乎一致,只是轮藻门的藻体比较大、而且是直立的。轮藻门的生长方式和大部分的高等植物类似,在成长过程中,它的中轴部分即茎部,逐渐分化为节与节间,然后在每个节上生出小枝和侧枝。尽管如此,轮藻门仍然属于单核细胞植物。它的生殖方式分有性生殖和营养生殖,但其生殖器官较其他藻类来说发达得多,它的生殖器官具有藏精器和藏卵器的作用,都生长在小枝上,因此当精卵结合成合子后,就能发育出新的个体。当然,若是轮藻门植物的藻体被折断,它也可以在节的部位长出“假根”或新的植物体。

绿藻门与褐藻门

绿藻的叶绿体中含有与高等植物相同的光合色素,一些植物学家认为,这类植物就是高等植物的先祖。褐藻中所含的褐藻胶在纺织、造纸、橡胶、医药以及食品工业上都有广泛用途。

绿藻门

绿藻门是藻类家族的一大门类,其数量和种类繁多,目前已发现的就接近一万种。绿藻门类植物的外表通常呈草绿色,在内部结构上有单细胞、群体细胞和多细胞之分,在外形上多呈丝状、片状和管状。这类植物的细胞壁主要为纤维素,细胞壁分两层,内层主要由纤维素组成,外层为果胶质,常常黏液化,它的细胞内都具有真核,并且有核膜、核仁。它的色素体的形状、数目视种类而异,所含色素成分与高等植物相同。

单株绿藻

绿藻门种类约8600种,从两极到赤道,从高山到平地均有分布。绿藻门中的很多种类的光合作用与高等植物类似。图中为单株绿藻。

绿藻具有叶绿体,形状多样,多呈杯状、环带状、螺旋带状、星状、网状等。绿藻的叶绿体中含有与高等植物相同的光合色素,但其光合作用的产物是淀粉,主要储存于蛋白核的周围。由于这些特征与高等植物一致,因此一些植物学家认为这类植物就是高等植物的先祖。绿藻门植物的繁殖方式为细胞分裂或产生各种类型的游动和不动孢子,也有有性生殖等生殖方式。同时,这类植物的物体形态差别很大,进化程度也有很大不同,从单细胞到多细胞,从简单的植物体到复杂的植物体,几乎包含了藻类植物进化历程的所有阶段。

刚毛藻和团藻都属于绿藻门家族的门类。刚毛藻,既可以生长在海洋里,也可以生长在淡水的环境里。它的细胞壁极厚,且有较强的韧性,因此可以成为优良的造纸原料。除此之外植物体是分枝的丝状体,在年幼时,它会生长出固着器,即假根,但当年老,它就会与基质脱离,成为自由漂浮的个体。

团藻是介于动、植物之间的生物,在动物界中属原生动物门,在植物界中属绿藻门团藻目团藻属。团藻的细胞数目众多,有时可达上万个,它们多生活在有机质较丰富的淡水中,像动物界的某些昆虫一样,团藻的细胞是有分工的,因为大多数的团藻细胞都丧失了生殖功能,所以一些细胞专门担负起了生殖工作,因此若是团藻中出现两代、三代,甚至是五代同堂的情况,也是不足为奇的。此外,团藻是集群的,每个团藻大约由1000~50000个衣藻型细胞成单层排列在球体表面。其藻体呈球形,直径约5毫米,藻体外附有一层薄薄的胶质层。团藻还具有吸收和富集放射性物质的能力,可以净化水质。

褐藻门

褐藻门植物是一种进化程度较高的藻类植物,其细胞内含有叶绿素、胡萝卜素、墨角藻黄素 [4] 和大量的叶黄素等。藻体颜色因所含各种色素比例的不同而差别较大,通常呈黄褐色和深褐色。这类植物的储存养分是海带多糖 [5] (又名褐藻淀粉)和甘露醇,二者多被用作工业原料。其中,褐藻胶在纺织、造纸、橡胶、医药以及食品工业上都有着广泛的用途。

褐藻门的植物体外形多样,如丝状、叶状和树枝状;大小也有很大差别,有的只有几百微米长,有的却长达几十米。尽管长短差别较大,但它们都是多细胞,不存在单细胞或群体。褐藻门植物主要以营养繁殖、无性生殖和有性生殖的方式进行繁殖。

常见的褐藻门植物有裙带菜、海带等。

海带

海带,褐藻门海带科植物,又名昆布、海带菜、江白菜。海带是一种营养价值很高的蔬菜,含有大量人体必需的营养元素。

裙带菜是日常生活中较为常见的一类藻类植物,属于温带性海藻,能够承受较高的水温,是一种经济海藻。由于形状类似女子的裙带而得名。裙带菜的孢子体呈黄褐色,包括固着器、叶柄及叶片三部分,与海带很像,并且它的生活史也与海带十分相似,是世代交替的,只是孢子体生长的时间较海带要短。裙带菜中含有多种营养成分,除了含有一些人体必需的矿物质外,还含有蛋白质、脂肪、糖类及多种维生素等,而且它的蛋白质含量远远高于海带。此外,裙带菜还能提取褐藻酸。

海带是在褐藻体中个体较大、营养价值较高,且被广泛应用于生活的一个种类。海带表面较为光滑,藻体在自然条件下的长度通常为二三米,在人工养殖的条件下可达5~8米。海带的藻体呈褐色,形状为长带状,分为固着器、柄部和叶片三部分。其固着器呈假根状,柄部粗短呈圆柱形,柄上部为宽大、长带状的叶片(日常生活中所食用的也是这一部分) 。叶片中央有两条平行的浅沟,中间为中带部,厚2~5毫米,中带部两缘较薄,有波状褶皱。海带的营养价值和食用价值都很高,从中提制的碘和褐藻酸,被广泛应用于医药、食品和化工。海带的含碘量很高,而碘在人体中虽然只占很小部分,但对于人体的作用却是举足轻重的,它是人体必需的元素之一,人一旦缺碘就会患甲状腺肿大,而海带恰好对此病有很好的防治效果。此外,它还能预防动脉硬化,降低胆固醇与脂肪在人体内的积聚。

[1] 类胡萝卜素:一类重要的天然色素的总称,属于化合物。普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类,以及细菌中的黄色、橙红色或红色的色素中,主要是β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素,并因此而得名。它不溶于水,但溶于脂肪和脂肪溶剂,故又称脂色素。

[2] 固氮:将空气中的游离氮转化为化合态氮的过程。

[3] 硝盐:一种白色粉末状固体,一般是硝酸钠和亚硝酸钠。这种物质可以起到防腐作用,因此可用作防腐剂,但摄取过量可致癌,是强烈的致癌物质。其中亚硝酸钠有时可作为建筑材料,其味道与氯化钠(食盐)相近,甚至比氯化钠尝起来更为鲜美,但摄取过量会中毒。

[4] 墨角藻黄素:即岩藻黄素,是褐藻等一些藻类植物所含的一种褐色的光合辅助色素,为叶黄素类中的一种。由于褐藻的色素体中含有较多的墨角藻黄素,从而掩盖了叶绿素的绿色,因此其藻体大多呈褐色。该种色素的吸收光谱为50~540纳米,能吸收绿光和蓝光,并将光能传递给叶绿素,用以进行光合作用。由于绿光和蓝光能透入较深的海水中,因此大多数褐藻能在深海生活。

[5] 海带多糖:从广义上讲,海带多糖是指从海带中提纯的多糖成分,包括海带寡糖、褐藻糖胶、海带淀粉等。用于医学方面可抑制肿瘤生长,改善肾功能衰竭等。

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