“海洋藻类生理学”的意思、由来-中文百科全书

学科简介

指海洋藻类植物体的各种机能，包括植物体的生长发育、光合作用、营养、呼吸、代谢产物的运转、累积和抗性等功能。目前仅在几个方面有所研究。海藻生理研究是经济海藻人工栽培和浮游植物的分布、消长研究的基础。

海藻光合作用的一个特点是色素的多样性。已知有 5种叶绿素：叶绿素a、叶绿素b、叶绿素C1、叶绿素C2和叶绿素d。还有 60余种胡萝卜素和近20种藻胆蛋白。在海藻中，能捕捉光能并将光能传递到叶绿体上,除叶绿素a和叶绿素b外,还有叶绿素C1、叶绿素C2和叶绿素 d，以及藻蓝蛋白、藻红蛋白等藻胆蛋白。这些捕光色素起着吸收和传递能量的作用，使海藻适应海洋真光层的各种光照条件，对海藻的生长和进化有着重要意义。海藻光合作用固定碳的途径是卡尔文循环，属于有光呼吸的C3植物途径（光合作用的最初产物为三碳的磷酸甘油酸）。是否有C7植物途径（光合作用的最初产物为四碳双羧酸），至今尚有争论。

营养生理

研究较多的是对氮、磷等元素的吸收和代谢。定生大型海藻和浮游藻类都能吸收NH嬃、NO婣和NO娱。其中对NH嬃的吸收速率比对NO婣高得多，有些浮游植物甚至在吸收完NH嬃后才吸收NO婣。较高浓度的 NO2对藻体有毒害作用。条斑紫菜(Porphyra yezoensis)对 NH嬃的吸收速率和浓度关系是一条可饱和类型的曲线，也是很多定生藻类吸收 NH嬃的一种典型曲线。在达到饱和前，吸收速率随着浓度的增高而加大。氮不足时，海藻的生长速度下降，体内的蛋白、核酸和光合色素含量下降，碳水化合物的含量增高。定生海藻的最佳生长需要一定的氮磷比例。水云 (Ectocarpus confervoides)所需的比值低，约为5:1；墨角藻(Fucus vesiculosus)和皱波角叉菜（Chondrus crispus）的比值分别高达31:1和39:1。海藻有贮存无机缩合磷酸盐的特性，使它在缺磷时能维持一段时间的生长。有些海藻的正常生长专门需要某一种元素,如硅藻需硅，褐藻需硼和碘,鞭毛藻类需钴。海带叶片中碘含量高达 3.2～4.9毫克/克（干重），比海水的含量高10万倍左右。

代谢产物的长距离运转

研究较多的是褐藻类。如糖海带(Laminaria saccharina)的生长期内，几乎所有的C标记的产物都向生长部运输。褐藻类藻体中的运转物主要由甘露醇、氨基酸和苹果酸盐组成。海带藻体中的运转速度约为 5～10厘米/小时；巨藻(Macrocystis)体内可达56～78厘米/小时。中国学者在 50年代到60年代研究了代谢产物在海带叶片中的运转方向、速度和累积情况，观察到在快速生长期，光合产物在叶片中有自上而下的运转现象，髓部的喇叭丝是主要输导组织。在这个基础上提出了增产15%左右的海带切梢增产法。

重金属对海藻的影响

重金属离子对浮游藻类的毒性效应主要取决于两方面的因素：一是金属毒性的大小和浓度，二是藻类对该种金属毒性的敏感程度和累积的情况。根据毒性的大小,10种最毒的金属的排列如下（由大到小）：汞、镉、银、镍、硒、铅、铜、铬、砷、锌。有人指出，金属与硫氢基在细胞膜上的相互作用可能引起细胞膜透性增加，导致胞内成分丧失，从而表现出毒害作用。

微量活性物质的研究

早在19世纪的时侯，藻类学家就发现:墨角藻的卵子和精子在结合前,卵子四周有很多精子游动。中国藻类工作者也在海带配子受精前观察到同样现象。如长囊水云(Ectocarpus siliculosus)雌配子体中可分离出水云烯烃，齿缘墨角藻 (Fucus ser-ratus)的雌配子体中可分离出齿缘墨角烯烃。这类活性物质可吸引雄配子游向雌配子，协助完成受精过程。进一步研究表明，这类活性物质不表现种的专一性。

生长发育和主要环境条件的关系

中国学者研究了海带(Laminaria japonica)配子体和孢子体生长发育与温度、氮营养、光线的关系，观察到配子体生长的适温在15°C左右，雌、雄配子的形成在10°C条件下最快，高过20°C则不能形成；找到培养配子体和幼孢子体的适宜氮、磷浓度和光照、光强条件，并在这个基础上创造了海带的夏苗培育法，解决了中国海带养殖的人工育苗问题。研究表明，海带生长的适宜温度是 1～13°C，其中5～10°C是最适宜温度，在 10°C以上也能保持发育能力。在这项研究的基础上，中国成功地在长江以南进行了海带南移养殖。实验表明，海带孢子体要在硝酸氮含量达到20毫克/立方米左右的海水中才能正常生长,一棵1～2米长的海带每日要从海水中吸收6毫克氮才能正常生长。