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第5章 形态各异的海洋植物-微生物(1)

在辽阔而富饶的海洋里,生活着种类繁多、千姿百态的海洋植物。海藻是海洋植物的主体,是人类的一大自然财富,目前可用作食品的海洋藻类有100多种。在海洋植物中,还有一些海草,以及堪称海洋奇迹的红树林。另外,在微生物中,海洋细菌是海洋生态系统中的重要一环,作为分解者它促进了物质循环,在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中,都起了非常重要的作用,让我们一起去认识它们。

神奇的藻类

海洋藻类是生物进化的证据,它供给科学家以证明生物分类上的各门之间的联系。这是怎样的一种生物,它会带给我们惊喜吗?它最终的守候又将归于何处?它又流浪在何方?让我们一起关注。

这是附生在海鞘上的一种原核生物,以前归于蓝藻类中,而现在我们认为原绿藻是原绿藻门的唯一种。

它现在已在许多热带海域分布,包括中国的西沙群岛和海南岛的三亚西洲岛发现。这种原始海藻都与死珊瑚上胶质的海鞘类动物共生,很多年以来,科学家们一直认为所有原核的藻类都属于蓝藻门。

它是单细胞、草绿色,主要聚生在珊瑚礁潮下带上部某些胶质的壳状动物体上,特别是死珊瑚体上的海鞘类。

在海洋浮游植物中,数量最大的要算是硅藻了。硅藻种类繁多,常见的有圆筛藻、中国箱形藻、太阳漂流藻、辐杆藻、菱形藻、舟形藻等等。它们都是单细胞植物,外面有细胞壁包裹,里面就是原生质,中间有细胞核。

它们的身体结构特别适合于漂流,能随着海洋四处游荡。它那图案分明的美丽花纹,全都是硅酸盐的沉积物勾画出来的。人类要制造硅酸盐化合物,必须要有一套高温、高压设备,而硅藻却能在常温常压下十分精巧地制作出来,这其中的奥妙怎能不令人称奇?如果你能揭开这个秘密,说不定还会引发一场工业上的技术革命呢!

在法院受理的案件中,有关溺水死亡的案件,往往会围绕着死亡原因和地点不明等问题纠缠不清。其实,碰到这类难解之谜时,只要从死者的胃或腹腔里取出一些水体,再放到显微镜下观察,如果发现有硅藻,就能断定死者是被水淹死的;否则,就另当别论。

硅藻是水中分布最广的一种微体生物,凡是有水的地方都有它的存在,因而溺水死者的胃及腹腔里一定有大量硅藻存在。当然,还有一些更为复杂的案情。例如,有些作案者为了混淆视听,把溺水者从一处水域捞起,又投入到另一处水域以逃脱罪责,这时硅藻最能帮助查清事实真相。因为硅藻的分布随着水域的不同而种类各异,很难在两个不同水域中找到完全相同的硅藻种类。

根据硅藻的这一习性,人们从死者体内所带的硅藻种类就能断定死者溺水的地方。例如,在海里淹死的人,体内有圆藻、三角藻、盒形藻等;而在湖里淹死的人,体内都会有羽纹藻、短链藻、四环藻等。如果把在湖里淹死的人再投入到海里去,如果企图瞒天过海,那么,就会在小小的硅藻面前原形毕露。

身形小巧的丝藻

海洋中有种很小的藻类,那就是丝藻。

丝藻,属于绿藻门绿藻纲,丝藻的植物体是只有一列细胞连接构成的不带分枝的丝状物,它们有的是固定生长的,有的则更愿意随着海水漂浮。圆柱状的细胞里生有一个细胞核,还有一个带状的色素体,可以产生一个或多个蛋白核,同时还有一对或两对等长鞭毛的移动孢子。丝藻主要生长在浅海中。

丝藻是海洋藻类中比较小巧的,丝藻植物的基部都有一个无色的、不能分裂的、不规则的细胞,这是丝藻的固着器。这个固着器是用来把丝藻固定在其他物体表面的,而丝藻的其他细胞不论长短都是呈圆柱状的,并且都可以进行分裂,只要这些细胞进行分裂,丝藻的丝状体就可以延长。丝藻的细胞壁通常为两层结构,同很多植物一样,丝藻细胞的外层多为果胶质结构,而内层则是纤维素构成的。

丝藻身上丝状体的片段可以进行营养繁殖或者产生静孢子,而丝藻的动孢子生有薄壁,有的甚至无壁,它们具有2根或者4根相同长度的鞭毛。

丝藻在有性生殖的时候,会产生同配的、异配的或者卵式的配子,配子相遇形成的合子有的要经过休眠,而有的可以直接萌发,合子萌发的时候要进行减数分裂,在丝藻的整个生活史中,除了合子以外,植物体都是单数倍的。

关于丝藻的分类,专家们有几种不同的分类方法:有的专家认为,丝藻目应只包含不分枝丝状体的丝藻,这是最为狭义的分类方式,但也是采用最为广泛的方式;还有的专家认为,可以将带有分枝的丝状体,例如胶毛藻等,分在丝藻目中;另有一些专家则认为,扁平片叶状体的种类,例如石莼等,也可分入丝藻目。后两种只是部分专家的意见,传统分类学界还是比较遵从第一种分类方式的。

丝藻目最具代表性的物种就是丝藻,早在1979年,在中国的西藏就发现了西藏骈丝藻,这丰富了丝藻属的品种类型,也在一定程度上改变了传统分类学家的看法。这种植物体是由两列并列的纵行细胞构成的,这两列细胞最初都是由一个基部细胞一次纵分裂而得来的,而这两个细胞又各自进行数次横分裂,从而形成了这两列纵行细胞,这种西藏骈丝藻与丝藻属的特征非常相似,但是它还有分枝丝状体的特征。

丝藻在淡水和海水中都有分布,它在低温下生长得最好,所以丝藻在冬春两季生长旺盛,而夏秋两季,丝藻的生长就会变得非常缓慢。

“水下森林”——巨藻

巨藻是海藻中个体最大的一种藻类,人们称它为海藻王。它原是生长在美国加利福尼亚、墨西哥和新西兰沿岸,一般长达数十米,有的可达几百米。修长的身躯,在几十米深的海水里亭亭玉立,随波摇曳,形成繁茂秀丽的“水下森林”。

巨藻生长得很快,每天可以生长60多厘米,全年都能生长,每3个月收割一次,亩产可达50~80吨。它的寿命也很长,可以生活12年之久。巨藻的根有固着作用,叫固着器,一颗大巨藻的固着器直径可达1米。巨藻的柄有韧性,可弯曲,柄上生有许多叶片,叶片长为34~102厘米。宽6.5~17厘米。每个叶片有一个叶柄,叶柄中央是一个直径为2~8厘米,长5~7厘米的气囊。由于气囊的作用,可使藻体浮在水面,使碧波荡漾的海面呈现出一片褐色,所以还有人把巨藻称为大浮藻。

巨藻的用途十分广泛,在国外用它做生产食物、燃料、肥料、塑料和其他产品的原料。这是因为它含有39.2%的蛋白质和多种维生素及矿物质的缘故。巨藻还可以用来作生产沼气的能源,也可以从中提取碘、褐藻胶,甘露醇等工业产品,同时还为许多经济鱼类提供了繁殖和生活的良好场所。

巨藻的生活能力很强,一般在海面下7~30米的水层中都可以生长。生长的适宜水温在23℃以下。

海洋坟地——马尾藻

在北大西洋环流中心的美国东部海区,有一片马尾藻海约有3700多千米长、1800多千米宽,如果把北大西洋环流比喻成车轮,那么马尾藻海就是这个车轮上的轮毂。

1492年9月16日,当哥伦布的探险船队行驶在一望无际的大西洋上时,忽然,船上的人们看到在前方有一片绵延数千米的绿色“草原”。哥伦布欣喜若狂,以为印度就在眼前。于是,他们开足马力驶向那片“草原”。当哥伦布一行人驶近草原时,大失所望,因为那片“草原”只是一望无际的海藻而已。

马尾藻海素有“海上坟地”和“魔海”之称。这是因为许多经过这里的船只,不小心就会被这些海藻缠绕,而且无法脱身,致使船上的船员因没有食品和淡水,又得不到救助,最后饥饿而死。那么为什么会出现这种情况呢?

马尾藻海一年四季风平浪静,海流微弱,各个水层之间的海水几乎不发生混合,所以这里的浅水层的营养物质更新速度极慢,因而靠此为生的浮游生物也是少之又少。这样一来,那些以浮游生物为食的大型鱼类和海兽几乎绝迹,即使有,也同其他海区的外形、颜色不同。相反,这里却成为马尾藻的“天堂”,上百万吨的马尾藻在这里肆意地生长,形成了一片辽阔的“海上大草原”。

马尾藻海除了蔚为壮观的“海上草原”之外,还有许许多多令人费解的自然现象。马尾藻海位于大西洋中部,形状如同一座透镜状的液体小山。强大的北大西洋环流像一堵旋转的坚固墙壁,把马尾藻海从浩瀚的大西洋中隔离出来。因此,由于受海流和风的作用,较轻的海水向海区中部堆积,因此马尾藻海中部的海平面要比美国大西洋沿岸的海平面平均高出1米。

那么马尾藻海究竟是怎样形成的呢?如果把大西洋比作一个硕大无比的盆子,北大西洋环流就在这盆中作圆形运动。但马尾藻海则非常安静,所以许多分散的悬浮物都聚集在这里,海上草原就是这样形成的。马尾藻海里的马尾藻究竟是怎么来的,人们还没有找到一个肯定的答案。有的海洋学家认为,这些马尾藻类是从其他海域漂浮过来的。有的则认为,这些马尾藻类原来生长在这一海域的海底,后来在海浪作用下,漂浮出海面。

最令人称奇的是,这里的马尾藻并不是原地不动,而是像长了腿似的时隐时现,漂泊不停。一些来往于这一海区的科学家经常会遇到这样的怪事:他们有时会见到一大片绿色的马尾藻,然而过了一段时间,却不见它们的踪影。在这片既无风浪又无海流的海区,究竟是何种原因使这片海上的大草原漂泊不定呢?这仍需科学家做进一步研究。

含碘冠军——海带

海带,又叫昆布、江白菜,是大家很熟悉的一种海藻类植物。它们生活在低温海水中,为大型海生的褐藻类大叶植物。海带之所以得名,是因为它们在海水中生长,并且宽大的叶子柔韧似带。

海带属于褐藻门、褐子纲、海带目、海带科、海带属。海带的藻体为褐色的长带形,质地看起来好像皮革一样,海带的长度约为5米左右,宽度为25厘米左右。海带的藻体可以很明显地区分为固着器、柄部和叶片三部分。海带的固着器是假根状的,形状和作用跟陆生植物的根部很像,海带的柄部呈又粗又短的圆柱形,在那柄的上部,是宽大的形如长带子的叶片。叶片的中央部分都有两条互相平行的浅沟,中间的部分为中带部,这部分的厚度有2~5毫米,它们中带部的两边比较薄,并且还有波状的褶皱。

海带的繁衍有明显的世代交替现象,藻体的孢子囊会释放游孢子,游孢子固着之后会萌发形成配子体,这些生成的配子体的卵囊和精囊会放出卵子和精子,卵子和精子会互相结合形成合子,合子经过细胞分裂萌发成幼孢子体,这些幼孢子体则会发生无性繁殖,长成海带。

海带中有丰富的碘质和其他的营养物质,对人的身体非常好,所以海带被称为“长寿菜”和“含碘冠军”。

海洋蔬菜——紫菜

紫菜,又叫海苔,属于红藻门、原红藻纲、红毛菜目、红毛菜科、紫菜属。紫菜的外形非常简单,它们大致是由盘状固着器、叶片和柄几部分组成的。固着器同其他藻类的固着器差不多,都是假根状。叶片是由单层细胞(当然也有少数种类的紫菜是由双层或三层细胞)构成的膜状体。而且由于种类因素,造成紫菜的体长由几厘米至几米不等。叶状体由存在于薄薄的胶质之下的细胞构成,里面含有胡萝卜素、叶黄素、藻红蛋白、藻蓝蛋白和叶绿素等多种色素,由于这些色素含量比率有一定差别,所以不同种类的紫菜所呈现的颜色也不同。

紫菜喜爱在潮间带生长,对浪大而营养盐丰富的海区特别青睐。它的耐干性非常强,适合较强的光照,紫菜都具有光补偿点低和光饱和点高的特点,产量非常高,对低温适应性也是会变化的,这变化跟紫菜藻体水分含量的多少有关。但是丝状体的耐干性很差,要求光照不能太强,因此就在低潮线下分布。

紫菜的生活史是由两个截然不同的形态阶段构成的。这两个形态阶段分别是叶状体形态和微小的丝状体形态,叶状体会进行有性繁殖。它们的雌、雄性细胞都是由营养细胞转化而来的,其中的雌性细胞在受精之后,形成果孢子,孢子成熟以后会离开紫菜藻体并游离于海水中,它们在海水中漂泊,最后依附在石灰质的贝壳等物上,并在此处萌发,然后钻入壳中生长。成长的过程中先形成丝状体,丝状体不断生长,并产生出壳孢子囊枝,在此基础上再进行分裂长出壳孢子。壳孢子放出来之后就会依附在岩石、木桩、网帘上进行萌发,萌发过程中会长成叶状体。当然也有些紫菜的叶状体还能进行无性繁殖。那些营养细胞所转化出的不是雌雄性细胞,而是单孢子,单孢子放出后会附着岩石等直接成长出叶状体。单孢子养殖生产和果孢子养殖生产都是渔业养殖中的重要方式。

紫菜这种非常重要的“海洋蔬菜”,其收获的方式有些像韭菜,它们生长成熟后可以反复收割,第一次收割的紫菜叫做第一水,第二次收割的紫菜叫第二水,其中第一水的紫菜又名初水海苔,口感细腻而且营养丰富,是非常好的滋补佳品。

海藻之王——裙带菜

裙带菜为温带性海藻,它能适应较高的水温。我国自然生长的裙带菜主要分布在浙江省的舟山群岛及嵊泗岛。但现在青岛和大连地区也有裙带菜的分布,实际是早年先后从朝鲜和日本移植过来的。

裙带菜的孢子体呈黄褐色,外形很像破的芭蕉叶扇,高2米,宽50~100厘米,明显地分化为固着器、柄及叶片三部分。固着器为叉状分枝的假根组成,假根的末端略粗大,以固着在岩礁上,柄稍长,扁圆形,中间略隆起,叶片的中部有柄部伸长而来的中肋,两侧形成羽状裂片。叶面上有许多黑色小斑点,为黏液腺细胞向表层处的开口。内部构造与海带很相似,在成长的孢子体柄部两侧,形成木耳状重叠褶皱的孢子叶,成熟时,在孢子叶上形成孢子囊。裙带菜的生活史与海带很相似,也是世代交替的,但孢子体生长的时间较海带短,接近一年(海带生长接近两年),而配子体的生长时间较海带长,约1个月(海带配子体生长一般只有两个星期)。

日本的裙带菜栽培历史悠久,在裙带菜的营养和与人类健康的关系研究方面居于世界领先水平。其实日本早在公元前就开始食用海藻,这从出土的贝冢遗迹的发掘中得到充分的证实。另外,位于日本北九州市的裙带菜神社和北九州市对岸下关市的住吉神社现在仍然保留着在每年春节那天清晨,神社的主持步入海中举行裙带菜收获的仪式,并将收割的裙带菜在神前供奉后宣布裙带菜收获季节开始的传统。

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