浮游植物

浮游植物（phytoplankton）是一个生态学概念，是指在水中以浮游生活的微小植物，通常浮游植物就是指浮游藻类，包括蓝菌门、绿藻门、硅藻门、金藻门、黄藻、甲藻门、隐藻门和裸藻门八个门类的浮游种类。已知全世界藻类植物约有40000种。

简介

全世界藻类植物已知的约有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。

浮游生物有如下特点：

1、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。

2、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化合物转换成为新的有机化合物，由此启动了水体食物链。

3、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）。

分布范围

水域环境

浮游植物不仅是水域生态系统中最重要的初级生产者，而且是水中溶解氧的主要供应者，它启动了水域生态系统中的食物网，在水域生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用。

浮游植物的种类组成、群落结构和丰度变化，直接影响水体水质、系统内能量流、物质流和生物资源变动。

生态环境

浮游植物也是地球上固碳固氮的重要生物。浮游植物尽管微小，但（主要是）海洋扩大了它们的作用。浮游植物固定的碳、氮的总量比全世界陆生植物的固定总量都要多。据推算，浮游植物光合作用生产的有机碳的总量约为维管植物的7倍，每年约能固定1．7亿吨的氮素。科学家推算，全球每年要产生大约1000亿吨的二氧化碳，而陆生植物只吸收大约520亿吨，剩下的大部分被浮游植物吸收了。

浮游植物死后，遗体会连同它们所固定的碳降下，长年累月地堆积在海底，形成海底石油。它们对地球上的气温有着重要的调节作用。人类把石油从海底抽上来使用，又把大量的碳释放到空气中，使得空气中的二氧化碳含量比过去2000万年的任何一个时期都要多。

养殖业

浮游植物素有“海洋牧草”之称，是鱼类和其他经济动物的直接或间接的饵料，在决定水域生产性能上具有重要意义，与渔业生产有十分密切关系，世界著名渔场都处于藻类丰富的海域。

而当藻类过度繁殖出现“水华”时，水质难以长期保持，天气变化可能导致藻类因水生生物（包括自身耗氧）、有机质大量耗氧而缺氧发生大量死亡，水质便会迅速恶化变黑，甚至发臭，影响鱼类摄食，有时引起鱼浮头甚至翻塘死鱼造成经济损失。

鱼池中常见的水华，按优势种可分为14个基本类型：

1、隐藻水华2、滕口藻水华3、颤藻或席藻水华4、颤藻或席藻水华5、鱼腥藻属或拟鱼腥藻水华6、微囊藻属水华7、尖头藻水华8、微型兰球藻水华9、团藻目水华10、绿球藻目水华11、眼虫水华12、囊裸藻水华13、硅藻水华14、金藻水华。

池塘中以控制浮游植物量来控制“水华”的出现。可采取投喂优质饲料及其合理的投喂量、合理施肥，科学使用增氧机和及时加注新水或用投放物质、生物制剂等方法，使水中的浮游植物量达到适于鱼类生长的最佳水平。

悬浮机理

1、分泌粘液或制造胶状物质，使个体减轻；

2、形成气囊结构；

3、形成比重较小的代谢物质；

4、增加身体表面积以增加与水之间的摩擦力。

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（序列）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。

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（悖论 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。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

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。

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。

奇特现象

地球卫星艺术照

为了纪念地球资源技术卫星发射40周年，美国航空航天局和美国地质勘探局将120多幅地球卫星艺术照公布于世，并邀请公众选出其中最佳作品。其中包括浮游植物艺术照，图为大规模的绿色浮游植物在波罗的海哥得兰岛附近暗色水域中形成一个个美丽的漩涡，整个画面的风格与文森特·梵高的油画《星夜》相仿。

发光海滩

2014年1月，来自中国台湾的摄影师威尔·霍（Will Ho）在马尔代夫海滩上庆祝婚礼时，有幸见证了会发光的海岸线这一神奇景象。夜晚，在他的镜头下，一簇簇发光的小型浮游植物如萤火虫般随波荡漾，最终被冲到岸边，在黑夜中排成一条耀眼的光带，沿着海岸线形成了一条发光的“路”。

这一奇观是由于近海域会发出生物荧光的浮游植物受到海浪的冲击产生的。由于起风，这些会发光的浮游植物受到海浪的冲击，便开始活跃起来。虽然它们已为人熟知，但近年来生物学家才找到产生这一奇观的原因。海洋生物学家豪尔赫·里巴斯（Jorge Ribas）说，这片水域有许多名为“多边舌夹藻”（lingulodinium polyedrum）的发光植物。当这些生物受到外力作用，例如浪涌潮汐作用，或是皮划艇、冲浪者等经过时，它们就开始活跃起来，从而产生了发光效果。

参考资料

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