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浮游植物

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简介

形态各异的浮游植物形态各异的浮游植物

浮游植物(phytoplankton)是一个生态学概念,是指包括所有在水中营浮游生活方式的微小植物,大多数是单细胞藻类。通常浮游植物就是指浮游藻类,主要包括蓝藻门Cyanophyta、硅藻门Bacillariophyta、金藻门Chrysophyta、黄藻门Xanthophyta、甲藻门Pyrrophyta、隐藻,淡水浮游植物包括蓝藻、隐藻、甲藻、金藻、黄藻、硅藻、裸藻、和绿藻八个种类。已知全世界藻类植物约有40000种,其中淡水藻类有25000种左右,而中国已发现的(包括已报道的和已鉴定但未报道的)淡水藻类约9000种。池塘中浮游植物的种类组成因池水有机质和营养盐类的含量及其他因素不同而有显著差别。浮游生物的大量繁殖是决定水色的主要原因之一。

非常多样化的类群;为结构简单的真核生物,它们具有带膜的细胞器,具有叶绿体,其颜色取决于色素及其浓度。其繁殖结构相对简单,不像陆地植物那样开花,非繁殖细胞不分化,没有真叶、根和茎。

浮游植物生长周期短,只有几个星期,是水生态系统中占优势的初级生产者,通过光合作用将无机物转换成为新的有机化合物,由此启动了水体食物链。

浮游植物在大小和体积上差别显著,一般根据粒径大小分为三种类型,即小型浮游植物(Micro,20~200μm)、微型浮游植物(Nano,3~20μm)和超微型浮游植物(Pico,0.7~3μm)。

悬浮机理

分泌粘液或制造胶状物质,使个体减轻;

形成气囊结构;

形成比重较小的代谢物质;

 增加身体表面积以增加与水之间的磨擦力。

季节演替

浮游植物种类成分的季节性变化,可由两种机制或两种机制的复合作用所引起,即演替(Succession)和次序(Sequence)变化。

演替是特定水体内的物理(如光、温)、化学(营养物、水质、毒素)和生物(竞争、捕食)等因素的改变所导致的浮游植物种类的变化。典型的演替是固有物种类型(或本地种)的变化。属于自然界正常发生的情况。

次序是由水体类型的变动而引起的浮游植物种类的变化。典型的次序变化是外来种群的引入和繁殖所引起的,特殊情况下,外来种群可以完全替代原先水体中的生物类群。次序往往是由于人类干扰所造成的

浮游生物的反(悖)论

“竞争排斥”是一个重要的生态学概念。竞争排斥理论认为,在一个相对同质的环境中,如湖泊的表面、混匀层或海洋中,应该包含极少几种具有类似生态需求的种类。
就浮游植物而言,它们都是光合自养生物,具有类似的生态需求,按生态学竞争排斥原理,它们对水体资源,特别是对营养物质的竞争,最终应仅剩下一个或几个最能有效地利用有限资源的种类。与竞争排斥理论相悖,在自然界同一水体中,经常可以有10—50种浮游植物种类共存,这种现象被Hutchinson(1961)称之为浮游生物的反(悖)论(Paradox of the plankton)。

几种可能的解释:

1、不同藻类具有各自的营养物需求特征,因而被不同的营养物所限制,这样就避免了直接竞争,使许多种类共存于同一水体成为可能。

2、浮游动物的摄食活动亦可能增加浮游植物共存的机会。
摄食降低了藻细胞的总生物量,从而减缓了对营养物资源需求的强度,进而缓和了种类间竞争营养物的程度。
再如不同的浮游动物摄食有种类和大小的选择性,通过对优势种类(如小型藻类)的摄食,可利于大多数相对处于劣势的种群的生存。
当然如果摄食强度过大,或当优势种群是丝状不可食种类时,即便中等程度的摄食亦会降低种类数量。

 3、湖泊的混合层和海洋并不像一般所认为的那样是均质的。
在无风、温和的气候条件下,光、营养、温度的垂直梯度分布造成了空间上的异质化,使得不同种类得以在各自的最适区域生长、繁殖,从而使竞争降到最小。

环境影响

单细胞浮游植物(小图)中的叶绿素能够在海洋中形成巨大的绿色污迹。单细胞浮游植物(小图)中的叶绿素能够在海洋中形成巨大的绿色污迹。

2010年8月3日根据一项新的研究结果,全世界海洋上层的浮游植物——一种极小的生物体,能够吞噬温室气体,并直接或间接地充当海洋中每一种动物的食物——的数量平均每年下降约1%。如果这种趋势继续下去,将对海洋食物链造成毁灭性影响,并加速全球变暖。

浮游植物的数量在过去30年里一直在减少。由人造卫星拍摄的图像显示叶绿素——帮助浮游植物进行光合作用的一种绿色色素——的浓度正在下降。然而由于人造卫星仅仅从上世纪70年代末期开始采集数据,因此科学家无法确定这种下降是一种长期趋势抑或仅仅是一个意外。

海洋上层浮游植物数量下降与全球变暖导致的海洋表层温度上升有关。在过去一个世纪里,大部分海洋的表层海水温度上升了0.5摄氏度到1摄氏度,导致海水分层现象更为明显,限制了下层海水中的营养成分进入上层海水,从而危及上层海水中的浮游植物生存。

此外,浮游植物的数量在那些温暖的海域可能下降得更为明显,这意味着气候变化对海洋浮游植物的减少负有责任。

浮游植物的丧失对于海洋食物链来说是一个巨大问题,这是因为海洋中的每一种生物要么以浮游植物为食,要么就以把浮游植物当食物的生物为食。一旦它们的数量开始下降,那么这些物种的种群数量也将开始下降。剩余的食物网基本上也在收缩。

澳大利亚昆士兰大学的海洋生物学家Anthony Richardson要算浮游植物减少对地球大气构成的潜在影响。海洋能够吸收40%的人类排放的二氧化碳气体。而浮游植物能够将这些温室气体转化为氧气,抑或在死后将它们埋葬于海底。Richardson指出,一旦浮游植物数量下降,“海洋作为一个碳接收器的能力也会削弱,而这意味着最终会有更多的二氧化碳滞留在大气中,而不是溶解在海洋中”。这将催生一个更加温暖的世界,反过来又将消灭更多的浮游植物。

由于浮游植物减少可能对海洋食物链和全球生态系统造成严重影响,这一令人担忧的下降趋势必须得到足够重视。

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