自然史 · 第三章 藻類植物

藻類是最低等的植物之一，屬於單細胞植物，一個細胞擔負著所有的工作。雖然藻類種類繁多，但它們並非一個獨立的自然類型，而是一個非常大的集群。這類植物擁有共同特徵，它們體內的葉綠素能夠進行光合作用，所以人們將它們稱為藻類。藻類植物都是自養植物，整個生物體中的所有細胞都會參與生殖作用。 第一節 藍藻門和紅藻門 藍藻門還有個別名叫藍綠藻門，它雖然是藻類植物中最簡單、最低級的一門，但卻是歷史上最古老的植物。早在30多億年前，藍藻門就已出現在地球上。它的出現增加了地球上的氧氣，也為其他生物的出現創造了條件，奠定了基礎。 大部分藍藻門類植物都生長在富含有機物的淡水中，另外小部分分布在濕土、岩石、樹幹和海洋中，也有一些與真菌一起形成地衣，還有一些生長在植物體內形成內生植物，甚至有少數種類還能生長在溫泉內或終年被積雪覆蓋的極地。藍藻門植物的細胞壁缺乏纖維素，也沒有真正的細胞核，細胞中央雖然含有構成細胞核的染色質，但卻沒有核膜和核仁。在藍藻門類植物的細胞內，除了含有葉綠素和胡蘿蔔素外，還含有藻藍素，還有一些藍藻門植物含有藻紅素。不過，與其他植物不同的是，藍藻門植物的色素並不是被細胞質包圍著的，而是分布在細胞質的周圍。藍藻門的繁殖方式是分裂生殖，而不是有性生殖。 藍藻門的一些種類被廣泛應用到生活中，如項圈藻、念珠藻、簡孢藻等藻類具有固氮的作用，能夠使土壤更加肥沃，葛仙米、髮菜、海雹菜等藻類可以食用。但是，有些藍藻門植物如果生長過多，便會給人類造成危害，比如微胞藻、項圈藻等，如果在夏季生長速度過快，量過多，就會降低水中的含氧量，而且這些藻類在死後會分解產生毒素，導致魚蝦等生物生病，甚至死亡。 紅藻是藻類植物中的另一個種類，大部分是多細胞植物，體長從幾厘米到十幾厘米不等。紅藻的顏色並不是純正的紅色，通常是紫紅色，也有褐色、綠色、粉色、黑色等多種，顏色不一。這是因為紅藻除了含有葉綠素和胡蘿蔔素外，還含有藻膽素（藻紅素和藻藍素）。紅藻所儲藏的養分，通常是一種特殊的非溶性多糖類，這種糖類叫作紅藻澱粉。另外，一些紅藻的體內還含有硝鹽，尤其是在一些紅藻比較老的部位，硝鹽的含量更高。紅藻的繁殖方式是產生孢子和卵配生殖，但沒有鞭毛。它們是有性生殖，過程十分複雜，雌性生殖器被稱為果胞，精子在果胞前端延伸出的一個長長的受精絲上完成受精。由於紅藻門對生長環境的要求不高，適應能力很強，因此分布範圍很廣，即便在營養濃度低、光照強度弱甚至溫度非常低的地方也能存活。它們不僅能夠在溪流、江河、湖泊和海洋中生存，還能夠在潮濕的地方生長，從炎熱的熱帶到寒冷的兩極，從積雪皚皚的高山到潺潺流動的溫泉，從潮濕的地面表層到比較深的土壤中，幾乎都有紅藻的生長痕跡。 第二節 甲藻門、紫菜和輪藻門 甲藻門植物屬於單細胞植物，這類植物的細胞壁大多含有纖維素，而且非常厚，看起來與古代戰士穿的鎧甲相似，因此被稱為「甲藻」。但並非所有甲藻類都有細胞壁，沒有細胞壁的甲藻類植物被稱為「裸甲藻」。還有一些甲藻門植物，其細胞內含有特殊的甲藻液泡和剌絲胞。甲藻門植物屬於雜色藻類，它的色素體不僅含有葉綠素和胡蘿蔔素，還含有幾種葉黃素，如矽甲黃素、甲藻黃素、新甲藻黃素等，大部分細胞呈棕黃色或者黃綠色，也有一些呈粉紅色或者藍色。澱粉、脂肪等物質是甲藻門儲存的主要養分。大部分甲藻門都有長短不同的兩條鞭毛，常由許多小甲板按一定形式排列而成，但也有一些種類不具有小甲板。甲藻門的生存方式主要是腐生和寄生兩種，繁殖方式多是細胞分裂或者產生游移的孢子，也有些是有性生殖，為同配或者異配，但這一類非常少見。 紫菜是我們日常生活中常常見到的藻類，作為一種食物，紫菜不僅味道鮮美，所含的蛋白質也高達29%至35%，還含有人體所需的碘、多種維生素以及無機鹽等物質，能夠預防因缺碘而引起的甲狀腺腫大，還能夠降低膽固醇，因此被廣泛食用。儘管紫菜與其他海藻相比種類比較少（現在僅發現了70多種），但它的分布範圍非常廣，地球上大部分地方都可以看到它的身影，不過紫菜主要分布的地區還是集中在中緯度溫帶地區。因為人們對紫菜的需求量很大，自然生長的數量跟不上，所以現在人食用的紫菜，主要還是由人工養殖。 紫菜的外形不複雜，由圓盤狀的固著器、葉柄和葉片三個部分組成。其中，圓盤狀的固著器把植物體固定在基質上；葉柄是紫菜葉片和固著器之間的過渡帶；葉片是由幾層細胞構成的膜狀體，它們的體長由於種類的不同而有所不同，有的種類只有幾厘米，而有的種類長達好幾米。種類不同的紫菜有著不同的顏色，有紫紅色、藍綠色、棕紅色、棕綠色等多種顏色，以紫色最為常見，紫菜也因此得名。之所以有這麼多顏色，是因為紫菜中不僅含有葉綠素、胡蘿蔔素、葉黃素，還含有藻紅蛋白、藻藍蛋白等色素，當這些色素含量的比例不等時，紫菜就呈現出各種各樣的顏色。 地球上的輪藻門植物僅有300多種，它們與其他藻類不同，主要生長在淡水環境中，如稻田、沼澤、池塘、湖泊等地。水質方面，輪藻門更喜歡生長在鈣質豐富的硬水以及透明度較高的水體中，也有少數種類生長在半鹹水中。輪藻門無論是在細胞結構，還是通過光合作用儲存營養的方式方面，都與綠藻門非常相似，只是輪藻門的藻體更大，而且是直立狀態。輪藻門的生長方式和大多數高等植物類似，它的中軸部分，也就是莖部，在生長過程中逐漸分化為節與節間，然後在每個節上生長出小枝和側枝。儘管看上去似乎有些複雜，但依然改變不了輪藻門是單核細胞這一事實。植物輪藻門的生殖方式主要有兩種：其一是有性生殖，其二是營養生殖，不過它的生殖器官比其他藻類的生殖器官更加發達，具有藏精器和藏卵器的功能，都生長在小枝上，因此當精子和卵子結合在一起合成合子後，就發育成新的個體。當然，假如輪藻門的藻體被折斷，在它折斷的部位就會生長出「假根」，然後慢慢地長成新的植物體。 第三節 綠藻門 綠藻門是藻類植物中的一個大類，數量和種類都很多，目前已經發現的就有一萬多種。綠藻植物的外表一般來說都是草綠色的，內部結構有單細胞、群體細胞和多細胞之分，外形上則多呈絲狀、片狀和管狀。綠藻門植物的細胞壁主要是纖維素，分為兩層，內層主要由纖維素組成，外層主要是果膠質，而且呈黏液狀態。它的細胞內部含有真正的細胞核，包含著核膜和核仁。綠藻門色素體的形狀、數目視種類的不同而各異，所含色素成分與高等植物相似。 綠藻細胞中含有葉綠體，形狀多種多樣，多呈杯狀、環帶狀、螺旋狀和星狀、網狀等。綠藻的葉綠體中含有與高等植物細胞內含有的相同的光合色素，不過綠藻進行光合作用的產物是澱粉，主要儲存在蛋白核的周圍。由於綠藻的這些特徵與高等植物相似，所以也有植物學家認為綠藻門類植物是高等植物的起源。綠藻門植物的繁殖方式有三種，分別是細胞分裂、形成各種類型的遊動和不動孢子以及有性生殖。同時，綠藻門植物的形態差異非常大，並且進化程度各不相同，從單細胞到多細胞，從簡單植物到複雜植物，幾乎包含了藻類進化歷程的每一個階段。 剛毛藻、團藻和鞘毛等科都是綠藻門植物的種類，剛毛藻既可以生長在海洋里，也可以生長在淡水中。剛毛藻的細胞壁非常厚，而且具有很強的韌性，所以它們是很好的造紙原料。除此之外，它的細胞中含有大量纖維素，因此能夠製造各種纖維素食品。剛毛藻是分枝的絲狀體，在年幼時會生出固著器，也就是假根；但等到年老後，它會與基質脫離，成為漂浮自由的個體。 團藻是介於動物和植物之間的生物，在動物界中屬於原生動物門，在植物界中則屬於綠藻門團藻目團藻屬。團藻的細胞數目眾多，有時可高達上萬個，它們大多生長在富含有機質的淡水中。就像動物界的某些昆蟲一樣，團藻的細胞是有分工的，由於大部分團藻細胞都失去了生殖功能，因此一些細胞專門擔負起了生殖工作，團藻中若是出現兩代、三代甚至五代同堂的情況，也是很常見的。此外，團藻是集群植物，每個團藻由1000至50000個衣藻形細胞呈單層在球體表面排列。團藻的藻體呈球形，直徑約5毫米，外面包裹著一層薄薄的膠質層。團藻還有吸收放射性物質的能力，所以可以用來淨化水質。 鞘毛藻科在綠藻門中屬於淡水綠藻，我們可以在許多淡水中看到它的蹤影。鞘毛藻是一種絲狀體，由單列細胞構成。一些種類的絲狀體形成了二分叉的分枝，並分化為匍匐和直立的兩部分；也有一些都是匍匐狀的，但絲狀體之間表現出分離狀態，或者緊密地排列在側部，構成了圓盤狀或者假薄壁組織狀的植物體。不過，所有種類都是從細胞內部長出來的一根細長的剛毛，剛毛的基部是鞘，「鞘毛藻」這個名字也由此而來。鞘毛藻的生殖方式是有性生殖中的卵式生殖。 第四節 褐藻門 褐藻門植物的進化程度是藻類植物中比較高的，它的細胞內含有葉綠素、胡蘿蔔素、墨角藻黃素、葉黃素等物質。藻體顏色因所含色素的比例不同，而呈現出不同的顏色，以黃褐色或者深褐色為主。褐藻門植物儲存的養分主要是海帶多糖（又叫褐藻澱粉）和甘露醇，這兩種物質經常被用作工業原料，其中，褐藻膠在紡織、造紙、橡膠、醫藥、食品等各個方面都有著廣泛的用途。 褐藻門的植物體外形多樣，如絲狀、葉狀、樹枝狀等，大小也有著很大的差別，長度從僅幾百微米到長達幾十米不等。儘管它們長短不同，但都是多細胞，不存在單細胞或群體。褐藻門植物的繁殖方式主要為營養繁殖、無性生殖和有性生殖三種。 褐藻門植物最常見的是裙帶菜和海帶。 裙帶菜是我們在日常生活中常常見到的，它屬於溫帶性海藻，能夠承受比較高的溫度，是一種經濟海藻。由於形狀類似於古代女子的裙帶而得名「裙帶菜」。裙帶菜的孢子體呈黃褐色，由固著器、葉柄和葉片三個部分組成，這樣的結構與海帶相似，而且它的生活史也與海帶的生活史相似，同樣是世代交替，只是海帶孢子體的生長時間更長一些。裙帶菜中含有多種營養成分，除了含有人體所必需的礦物質外，還含有蛋白質、脂肪、糖類和多種維生素等物質，而且它的蛋白質含量要遠遠高于海帶。此外，還能從裙帶菜中提取核藻酸。 海帶是核藻體植物中個體比較大、營養價值比較高，並且在生活中有著廣泛應用的一個種類。海帶表面光滑，自然環境中生長的海帶長度是2至3米，而人工養殖的能夠長到5至8米。海帶的藻體呈褐色，形狀為長帶狀，由固著器、柄部和葉片三個部分組成，其固著器呈假根狀，柄部粗短，是圓柱形的，上部比下部寬大，連接著長帶狀的葉片（日常生活中所食用的部分），葉片中央有兩條相互平行的淺溝，中間是中帶部，厚2至5毫米，中帶部的兩端比較薄，而且帶有褶皺。海帶的營養價值和食用價值都非常高，從中提取出來的碘和褐藻酸被廣泛應用於醫藥、食品、化工等多個方面。海帶的含碘量非常高，碘是人體必需的元素之一，儘管所占比例很小，但起著重要作用。人體如果缺乏碘元素，會出現甲狀腺腫大，只要多吃一些海帶就能預防這種疾病的發生。同時，海帶還有預防動脈硬化、降低人體中膽固醇和脂肪含量的功效。