海洋藻类
海洋藻类是具有叶绿素、营自养生活、无胚的叶状体海洋孢子植物,简称海藻。它们具有下列三个特点:
(1)整个藻体都有吸收营养、进行光合作用和制造营养物质的功能。虽然有的海藻在外形上有类似高等植物根、茎、叶的构造,但在基本构造和功能上有着本质区别。实际上,不论其外形如何,从功能上说所有海藻的整个藻体基本是一个简单的叶,因而被称为“叶状体”植物。
(2)海藻的生殖器官与高等植物的种子不同,多为单细胞的孢子或合子;有些藻类的生殖器官虽然是多细胞的,但它们都直接参加生殖作用,不象高等植物生殖器官的细胞有生殖功能和营养功能之分。
(3)海藻的个体生活史是由孢子或合子开始的,它们不在母体内发育成为多细胞的胚,与高等植物的生活史不同。
红树林
红树林是热带、亚热带滨海滩涂上生长的特殊的植物群落,它们像一排排忠诚的卫士,组成一道绿色的海岸长城。它们对自然环境产生的深刻影响,正日益受到人们的重视。
红树植物种类很多,最高大的可算木榄了,不过六七米;一般植物只一二米高。它们的木料多是鲜艳的红色,所以叫做红树。
遇到涨潮时,树干被海水淹没,只剩树冠露在海面上,形成壮观的海上绿洲。红树生有许多气根,这些气根底部牢牢地插入地下,足以抵挡海浪冲击。气根突出在水面上可以呼吸空气。
红树植物具有一种独特的繁殖方式——种子“胎生”。红树种子外形多种多样,但都垂直向下。垂挂在树上的种子脱离母树之前就萌发形成幼苗,然后落下来插入泥土中,落下的幼苗会很快生根,长成小红树。这也是对生活的一种适应方式。如果落下的幼苗还来不及扎根就被海浪冲走,它们就会随着海流漂浮,直到遇到适合扎根的地方,有的甚至要飘洋过海在异乡生根。所以红树林是沿海最常见的树种。
红树植物木质坚硬、纹理细致,是制造家具的好材料。有的种类还可以入药,如角果木可止血、疗疮。
藻类植物
蓝藻出现在古海洋中,可以追溯到30亿年之前。蓝藻是低等植物,它没有根、茎、叶之分,是单细胞或多个细胞连成的丝状体(藻丝)。经过亿万年的演化,现在蓝藻形态与其祖先差不多。蓝藻微小的细胞里,永不停止地进行着复杂得多、先进得多的物理、化学反应。数量极为庞大的蓝藻出现,为后来多种生命在海洋中诞生提供了可能。但是,真核细胞起源的问题,以及真核细胞出现后演化为数目巨大的蓝藻等生物演进的问题,仍然是人们继续探讨的问题。
水下森林——巨藻在美洲西部及大洋洲、南非等地沿岸,生长着一种巨大的海洋植物。这种植物在几十米深的海水中形成繁茂的“水下森林”,十分奇异而美丽。这就是着名的海洋经济藻类——巨藻。
巨藻是世界上个体最大的海藻,也是世界上最高大的植物,它一般能长到70~80米,重量达一百多千克,实在不愧是海藻中的“巨人”。它的生长速度非常惊人,春夏季节每天可以长2米左右。更令人惊奇的是,它的生长力很旺盛,可以像韭菜一样一年收割好几次。
巨藻的经济价值很高,可作为家畜和鱼类的饲料和饵料,甚至可以作为蔬菜食用。巨藻含有多种氨基酸,能用它来提取药物,还可以提取褐藻胶、甘露醇、碘、钾等化工原料,制造肥料等。巨藻经过发酵能产生可燃性气体甲烷,所以种植巨藻将为人们提供新的能源。巨藻生长的水域,也适宜各种鱼、虾、贝类的繁殖,巨藻就像一道天然防波堤,为近岸养殖其他水生作物提供了良好的场所。
海洋被子植物海洋里的高等植物并不多见。如果将潮间带、滩涂等近海地带生长的植物也算作海洋植物的话,海洋中裸子植物仅有马尾松等少数几种,而大部分海洋高等植物都属于被子植物。
完全生长在海洋中的植物是海草类,如海中草、激浪草等。它们大部分生活在温带和热带的河口与海湾内。这类植物生长在水下,能忍受海水的高盐度,还具有在水下开花授粉的能力。所以有人称它们为真正的海洋被子植物。这些海草生长在沿海近岸边,形成了茂密的“水底牧场”,并为海洋其他生物提供了初级生产力。
还有一些植物生长在潮间带。它们不能完全浸没在水里,即使高潮时它们的不定根也会把树冠撑出水面,比如红树植物。红树植物种类很多,大多生长在热带和亚热带潮间带的沼泽地。我国南方沿海福建、广东、台湾、海南等地均有分布。其中玉蕊科龙血滨玉蕊是我国的特有种。红树植物沿着海岸形成密集的树林,是组成海岸生态系的重要元素之一,对于调节气候、防止海岸剥蚀起着重要作用。
固氮生物——蓝藻蓝藻是一类很奇特的浮游植物。它的体内除了含有叶绿素外,还含有辅助色素——蓝藻红素和蓝藻蓝素。当蓝藻大量繁殖时,海水就会被染成红色。
蓝藻从分类地位上说十分低等,它还不具备真正的细胞核,但已有核的基本物质——DNA(脱氧核糖核酸),只是DNA不与组氨酸结合,没有核膜与核仁。在光学显微镜下,可以看到蓝藻身体里分布了许多小气泡,有助于它过漂浮的生活。
有些蓝藻还具有固氮的能力,这在生物学和生态学上均有十分重要的意义。自然界中,氮是一种很重要的物质,它是构成蛋白质的必不可少的元素之一。但是,许多植物和动物都不能直接利用空气或水中游离的氮,只能利用已经转化了的有机氮。自然界中能把无机氮转化成有机氮的生物很少。一些种类的蓝藻可以直接吸收溶解在水中的氮;另一些蓝藻能在空气贫乏的环境中将氮固定下来。实验证明,能固氮的蓝藻体内有一种固氮酶,对氧十分敏感,在缺氧条件下,它的固氮效率最高。固定下来的氮被贮存在藻蓝蛋白里,并可以把它们转移到相邻的营养细胞中去。
蓝藻的固氮本领对于增加水中肥力,提高海洋生产力有很重要的意义,在农业增产上也具极大的经济意义。
硅藻硅藻是一类最重要的浮游植物。硅藻分布极其广泛,在世界大洋中,只要有水的地方,一般都有硅藻的踪迹,尤其是在温带和热带海区。因为硅藻种类多、数量大,故而被称为海洋的“草原”。
浮游植物遍布整个海洋的上层,这是因为透入海水的阳光迅速地随深度而衰减。到了一定深度,海洋已是一片黑暗的世界,阳光不能穿透海水到达这里,所以也就没有利用光来进行光合作用的藻类。而一些底栖型的藻类,由于生活在海洋靠近大陆边缘的浅水处,所以虽然长在水底,仍能利用微弱的阳光生存。硅藻也可分为浮游型和底栖型两大类。前者主要生活在潮间带,即大陆边缘的浅水处,后者则包括全部或部分生活空间处于光照层中的浮游种类。
硅藻是一类具有色素体的单细胞植物,常由几个或很多细胞个体连结成各式各样的群体。硅藻形态多样,有圆形、椭圆形,也有三角形和多角形等,更有两侧对称和中心对称种类,如舟形、梭形、弓形、“S”形等。硅藻的细胞壁由硅质和果胶质构成,成为坚硬的外壳,壳分上、下两个,如带盖的小盒子一样套在一起。据科学家研究,硅藻壳面的花纹在显微镜下放大观察,各具形态,其花纹的多样、别致、精美程度,恐怕连我们人类的建筑师、艺术家也叹为观止、自愧弗如。硅藻细胞壁形成花纹的原因,是由于细胞壁向内凹入,因而形成各种不同的结构层次的缘故。
硅藻的色素包括叶绿素a、c1、c2,以及胡萝卜素,硅甲黄素和墨角藻黄素等。硅藻通过色素,主要是叶绿素,进行光合作用。它吸收阳光和水中的CO2和无机盐类,并把这些转化为碳水化合物和氧气。其中碳水化合物是一些多糖有机物,这些有机物是海洋食物链的第一环节,也是海洋生产力的基础。
硅藻是鱼、贝、虾类,特别是其幼体的主要饵料。它与其他植物一起,构成海洋的初级生产力。
硅藻还是形成海底生物性沉积物的重要组成部分。硅藻死亡之后的硅质外壳,大量沉积在海底,形成硅藻软泥,这种软泥在寒带海中最多,其沉积层最厚可达200米。据海相沉积层的分析表明,硅藻土中含有832%的氧化硅。硅藻土在工业上用途很广,可以作为建筑、磨光等材料,过滤剂、化学方面的吸着剂,造纸、橡胶、化妆品和涂料等的填充剂,以及保温材料等;同时硅藻土对地层的历史及古海洋环境的研究也提供了重要资料。
海洋污染物质,包括一些碳氢化合物、有害重金属、有机氯,以及放射物质等,经过硅藻的吸附、吸收和积累,又经过海洋食物网的传递、扩大,直接或间接损害海洋生物资源的开发利用,并对人类健康带来危害。
浮游植物
海洋浮游生物的其中一个重要类群是浮游植物。
海洋中,浮游植物被誉为“上帝”,正是由于它们的作用,才使其他生物能够依赖它们生存,使海洋生机勃勃,充满活力。
浮游植物是自养生物。也就是说,它本身含有叶绿素或其他色素体,能吸收太阳光能,并利用这些太阳辐射的光能和水中、空气中的二氧化碳进行光合作用,自己制造有机物,主要产物是碳水化合物和氧气。它们本身就是一座座小型的绿色加工厂。它们是水域生态系统中的主要生产者,为其他生物提供了饵料、食物和必需的能量,在生态学研究中,它们叫作初级生产力。这类生物主要包括海洋细菌和一些单细胞藻类,如硅藻、甲藻、蓝藻、黄藻等。浮游植物的数量极多,分布在世界的各个水域中。
浮游植物的个体十分微小,要在高倍显微镜下才能看得清楚。但有时,它们也会几个细胞或几十个细胞聚集在一起,形成群体。它们通常由于细胞中所含色素的不同,而呈现不同的颜色。每逢繁殖季节到来的时候,由于它们的大量聚集,会使海水颜色发生变化,形成赤潮。浮游植物形成的赤潮对渔业特别是贝、虾养殖业危害极大。
有些浮游植物具有富集同位素的能力,可以作为放射性同位素的指标种。例如硅藻类的中肋骨条藻就可以作为“三废”污染的指标种。
还有些浮游植物如根管藻等,在繁殖期内因为数量太多,并且聚集在一起,虽然不能形成赤潮,但却可以阻碍或改变一些鱼类如鲱鱼的洄游路线,从而使人类在鲱鱼洄游时捕获鲱鱼量降低,对渔业十分有害。
浮游植物的发光是非常显着的。如夜光藻受到刺激时能发出一种淡蓝色的闪光,多边漆沟藻在夜间能发出蓝绿色的闪光。夜晚的海中,鳞光闪闪,被人们称为“火海”、“火星潮”,这些正是由于发光的浮游植物大量聚集的结果。
毛蚶的罪过
1987年10月31日夜间,在上海突然有300多人不同程度地出现上吐下泻症状。经卫生防疫部门鉴定,这是由于嗜盐菌污染食物引起的。时隔2个月,上海几十家医院共医治食用不洁毛蚶引起的中毒者1万多人,其后又发生大规模甲肝病流行。据国家卫生部防疫司宣布,截至1988年3月8日,上海累计有30万人患有甲肝病,其中死亡十余人。经调查证实,此次肝类患者中有90%左右的人生吃了毛蚶。
毛蚶是一种海洋瓣鳃类软体动物,贝壳较厚,壳上突起的纵线像瓦垄,俗黍“瓦垄子”。上海居民食用的毛蚶,主要产自江苏省吕泗渔场附近。经多次分析研究认为,吕泗出产的毛蚶是由以下三个途径遭受污染的:一是渔民将带菌粪便直接入海,这只是局部污染,总量也较少;二是附近陆地粪便未经处理下雨后流径河道后入海,经考察附近陆上城市有厕所40多万个,这些厕所的粪便已经初级处理然后排放入海;三是长江每年有数十亿吨工业废水和生活污水入海,这可能是毛蚶带菌的主要原因。当然,这与毛蚶生活习性也有着密切的关系。毛蚶生活在4~20米水深的泥沙质海底和稍有淡水流入的浅海中,一只毛蚶每天需要过滤约120升海水,从中吸取腐殖质与微生物以维持生存。如果水中有大量的嗜盐菌、痢疾杆菌、甲肝病毒等致病微生物和其他有害物质,就会被毛蚶一起食入,并在肝腺内积聚。而上海市民食用毛蚶的方法,又给病菌、病毒侵入人体以可乘之机。上海居民为保持毛蚶的鲜美滋味,往往是把毛蚶冲刷后用开水烫一下,直接蘸上佐料就作为下酒菜食用,此时毛蚶体内仍为鲜红色。
事实上,用这种方法处理,根本无法杀死毛蚶体内带有的病菌。据观察发现,这样食用的人要比煮熟后食用的人发病率高20倍以上。在晚秋季节,毛蚶大量上市之际,上海居民绝大多数都喜欢这种吃法,由此造成几十万人生病,是不足为奇的。
近年来,有关部门曾对我国沿海200多个县市做过医学地理调查,发现食物中毒和肠道传染病流行的记录年年都有多次。这种因食用海鲜引起的嗜盐菌中毒的现象,在国外一些地区也经常发生。1987年12月,加拿大有近百人因食用贻贝中毒,加拿大政府曾一度禁止出售从北美东海岸捕捞的贻贝、牡蛎、圆蛤等海产品。上海市卫生局于1988年发出通告,严禁毛蚶在上海市场出售。使江苏沿海这项年产10万吨的毛蚶生产遭到毁灭性的打击。其实,毛蚶本身并不产生毒素,主要是其生长环境遭受外来污染,使毛蚶因滤食而积聚病毒和致病微生物,从而成为带病毒的毛蚶。应当说,毛蚶也是海洋环境污染的受害者。人们从上海“毛蚶事件”中可以吸取这样的教训:人类不注意保护海洋,海洋对人类的报复则是必然的。不信的话,我们还可以从水俣病的发生过程,总结这样的教训。
深海生物之谜
科学家通过深海考察,在太平洋加拉帕戈斯群岛之东南320公里,深度为2600米的海底火山附近,发现有不靠阳光生存的动物。阳光最多能到达海平面下100~300米,那里是一片漆黑,但却有大量长达1米的蠕虫(像水族馆的管虫)和30厘米大的巨蛤。另外,还有一些淡黄色的贻贝和白蟹。
另一次深海科学考察中,在离南加利福尼亚150海里的海底火山口,深度同是2600米的地方,科学家除了再次发现上述各种生物外,还发现了一种长得很像白鳗的鱼,这更是人类发现的第一种完全不依靠阳光生存的脊椎动物。这两次惊人的发现,引起了科学家们的极大兴趣:在没有阳光的深海世界里,这些生物为什么能生存下来,而且长得越来越旺盛呢?
科学家几经研究,揭开了这个奥秘。原来,在海底的地壳移动时,产生了海底裂缝,当海水渗入这些裂缝,并在里面循环流动时,水温便升高到350摄氏度左右。热水把附近岩石中的矿物质(主要是硫磺)溶解出来,在高热和压力的作用下,和水反应合成硫化氢,培育恶臭和有毒的东西,这就是火山口附近一些生物的能量来源。