蓝藻纲(Cyanophyceae)在生物分类学上是蓝藻门(Cyanophyta)中的仅有的一个纲。蓝藻纲包括4个目:色球藻目Chroococcales、宽球藻目Pleurocapsales、颤藻目Oscillatoriales、念珠藻目Nostocales,后三个目的藻类细胞彼此相连形成丝状群体,念珠藻目和真枝藻目形成厚壁孢子(Akinete)或异型胞(heterocysts)。厚壁孢子被认为是一种休眠细胞,而异型胞与固氮有关,只有产生异型胞的蓝藻才产生厚壁孢子(Graham and Wilcox 2000)。蓝藻纲约有2000多种,隶属140属20科,其中已知有固氮作用的约120多种。
1.蓝藻细胞的结构特征
根据生物的细胞结构,生物界被分为二大类群:原核生物(Prokaryotes)和真核生物(Eukaryotes)。蓝藻、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、枝原体和衣原体等都属于原核生物。原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多:核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核;细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体等细胞器;细胞内的单位膜系统除蓝细菌有类囊体外,一般都由细胞膜内褶而成,蓝细菌在类囊体内进行光合作用,其他光合细菌在细胞膜内褶的膜系统上进行光合作用;化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢。
作为原核生物的蓝藻缺乏膜结构细胞器(membrane-boundorganelles),即没有真正的细胞核、叶绿体或线粒体,但是它们的营养、放氧光合作用(oxygen-evolving photosynthesis)模式却与有核或真核藻类以及高等植物类似(Fay1983),因此被认为是最简单的植物。蓝藻细胞遗传信息载体与其它原核细胞一样,是一个环状DNA分子,遗传信息量很大,可与高等植物相比。
2.有益蓝藻
已知100多种蓝藻(大多数为念珠藻目的种类)能固定大气中的分子态氮成为结合态氮,合成蛋白质。据估计,在热带水稻田中可固氮1~70千克氮/公顷·年,可以作为水稻田肥源。中国已筛选出自己的固氮蓝藻藻种,首先在湖北省数万亩的大面积晚稻田中放养试验成功,提高水稻的产量达10%~15%。有些蓝藻含有较高的蛋白质(一般为20%~25%)、较完备的氨基酸和多种维生素,因此,可以作为食物,如中国传统食品发菜(产中国北部和西北部半干旱地区)、葛仙米(产华中华南山区稻田湿地)、地耳(普生)等。螺旋藻等含蛋白质高可达70%,为非洲乍得、拉丁美洲墨西哥的传统食品,已人工培养,作为商品。螺旋鱼腥藻在中国陕西利用作为鱼种的饵料。有些鱼类,如罗非鱼以蓝藻为食料。在水环境保护中,利用蓝藻吸收工业废水中氮、磷和其他化合物,降低含量,起到一定的净化作用。
3.有害蓝藻
蓝藻既有有益的种类(葛仙米),也有有害的种类。在富营养水体(N、P含量高),蓝藻容易大量增殖而占据绝对优势,如三湖(滇池、太湖、巢湖)的蓝藻连年暴发。蓝藻水华受到广泛关注的重要原因之一就是因为蓝藻能产生各种各样的天然毒素,主要是环肽、生物碱和脂多糖内毒素,致毒类型包括肝毒性、神经毒性、细胞毒性、遗传毒性、皮炎毒性等,其中以肝毒性的微囊藻毒素(microcystin)危害最大,受到的关注最多;蓝藻毒素与许多人工合成的有机污染物不同,只要水体中有产毒蓝藻存在,它就可以源源不断地产生并被大量释放到水体中,危害生态安全和人类健康。一些动物(如鲢、鳙)能以蓝藻为食,因此在实践上可以通过投放它们来治理蓝藻或防止蓝藻的爆发(称为非经典生物操纵技术)。
4.下属目
色球藻目(Chroococcales)
宽球藻目(Pleurocapsales)
颤藻目(Oscillatoriales)
念珠藻目(Nostocales)
5.宽球藻目
宽球藻目(学名:Pleurocapsales)为蓝藻纲的一个目。
本目植物的原植体的构造及繁殖,虽比许多具段殖体的蓝藻简单,没有异形胞,不产生段殖体和厚壁孢子,但其藻体有直立部和匍匐部分化的异丝体性机构,则又为高级型的性质;此外,此中某些属种有假薄壁组织的出现,亦表明在系统地位上的高级型。本目种类有的生长于海边的高潮线区,为一种石生藻类(epilithophytes)有的生于湖泊的潮间区,山间急流的岩石上,有的为海洋大型藻体的附植藻类。
下属科:
水球藻科(Hydrococcaceae)
宽球藻科(Pleurocapsaceae)
异球藻科(Xenococcaceae)
(1)水胞藻科
水胞藻科(学名:Hydrococcaceae)为宽球藻目的一个科。
水胞藻属(学名:Hydrococcus)为水胞藻科的一个属。本属的模式种为(Hydrococcus rivularis)。
(2)宽球藻科
宽球藻科(学名:Pleurocapsaceae)为宽球藻目的一个科。
①囊果藻属
囊果藻属(学名:Chamaecalyx)为宽球藻科的一个属。本属的模式种为(Chamaecalyx swirenkoi)。
②蓝枝藻属
蓝枝藻属(学名:Hyella)为宽球藻科的一个属。本属的模式种为簇生蓝枝藻(Hyella caespitosa)。
形态特征:藻体有一个相当复杂的系统,是有异丝体性的原植体,可分为匍匐部和穿钙部两部分。匍匐部是由孢子在基质上萌发后最先形成的,是分布在基质表面的多细胞组列,细胞具较厚的胶质膜;丝体平铺,有反复多次的分枝,并交织成多组列的地毡状;这种丝体称为初级丝体,或称基丝体。由初级丝体上,产生许多直走的穿钙的假根状的次生丝体或称穿钙丝体;穿钙丝体的细胞,长短不一,一般细胞长的为簇集蓝枝藻,短的为藤壶蓝枝藻。穿钙丝体是具有侧枝的分枝系统,在石灰质基质中穿越,因此又名石内丝体。它们由丝体的顶端细胞纵裂后,产生双叉或四叉式分枝,或是由一个或多个细胞,从主轴的侧面伸出,由此发育成为侧枝的。
繁殖方式:内生孢子囊较大,产生于匍匐部丝体的细胞间,或由丝体的顶部细胞所发育而成;其内含物经反复多次的分裂后,形成无数的内生孢子。本属在系统上的地位较高之处在于其异丝体性;它不同于其他丝状蓝藻之处在于无段殖体和异形胞;此外,其繁殖方法中除产生内生孢子外,没有厚壁孢子的产生,也是特殊的。
本属共有10种,中国仅有2种。藻体栖居在海洋或淡水中的各式样的贝类、螺类以及藤壶或具有石灰质骨架的珊瑚、海百合和含有石灰质的海藻上,或海边的碳酸钙岩石、石块上,形成多种色彩的藻簇或团块等。
③宽球藻属
宽球藻属(学名:Pleurocapsa)也称宽球蓝细菌属、厚球藻属,为宽球藻科的一个属。本属的模式种为煤黑宽球藻(Pleurocapsafuliginosa)。
(3)异球藻科
异球藻科(学名:Xenococcaceae)为宽球藻目的一个科。
异球藻属(学名:Xenococcus)为异球藻科的一个属。本属的模式种为许氏异球藻(Xenococcus schousboei)。
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