藻類

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藻類(algae)是一个非正式术语,泛指所有的没有根、茎、叶分化的光合自营真核生物,是一个由多个不同演化支(支序群)组成的复系群。所有藻类细胞都有含有叶绿素的色素体——叶绿体,源自被内共生的藍綠菌,但在分类上各自属于獨立的演化支,其内共生事件也发生在不同时期。虽然植物也演化自淡水藻类的一支,藻類普遍都缺乏真正意义上根、莖、葉和其他可在高等植物上發現的組織構造(如维管束),但一些较为高级的藻类会拥有与植物叶子功能相似的假叶(phyllid)。

藻類
多種光合真核生物的非正式術語
化石时期:中元古代至現今
显生宙
元古宙
太古宙
冥古宙
許多不同的藻類,生長環境從淺水到海床
各種微觀的單細胞和群體淡水藻類
科学分类
域: 真核域 Eukaryota
传统分类中包含的子类群
  • Archaeplastida 原始色素體生物
    • Viridiplantae/green algae 綠色植物/綠藻
      • Mesostigmatophyceae 中斑藻綱
      • Chlorokybophyceae 綠方藻類(英语:Chlorokybophyceae)
      • Chlorophyta 綠藻門
      • Charophyta 轮藻门
    • Rhodophyta 紅藻門
    • Glaucophyta 灰藻
  • Chlorarachniophytes 綠蛛網藻(英语:Chlorarachniophytes)
  • Euglenid 眼虫纲
  • Heterokont 不等鞭毛類
    • Bacillariophyceae 矽藻
    • Axodine(英语:Axodine)
    • Bolidomonas(英语:Bolidomonas)
    • Eustigmatophyceae 大眼藻纲
    • Phaeophyceae 褐藻纲
    • Chrysophyceae 金藻
    • Raphidophyceae 針胞藻綱
    • Synurophyceae(英语:Synurophyceae)
    • Xanthophyceae 黄藻
  • Cryptophyta 隱藻門
  • Dinoflagellata 双鞭毛虫门
  • Haptophyta 定鞭藻門
一般會排除
  • Cyanobacteria 藍菌門

藻類並不构成独立的一个界,而是分散於真核域中的数个界,是真核生物中最为基群的群体之一。屬於原生生物界的藻類有裸藻、甲藻(或稱渦鞭毛藻)、隱藻、金藻、黄藻、矽藻、紅藻、綠藻和褐藻;而生殖構造複雜的輪藻則屬於植物界。绝大多数藻类都是水生,其中多数都是肉眼无法看见的浮游“微藻”(即所谓的“浮游植物”),宏观可見的僅有紅藻、石莼纲綠藻、轮藻、褐藻等固著性大型藻类和部分多细胞的金藻和黄藻。此類大型藻99%以上都棲息於海洋生态系统中,故统一俗称“海藻”;而剩下的栖息在淡水生态系统的大型藻类则俗称“水藻”。

藻類在自然界中拥有庞大生物质,人類許多傳統活动以及工業應用都會用到藻類。傳統的藻類養殖(英语:seaweed farming)已進行了上千年,其中海带和紫菜等大型藻是東亞飲食文化中的傳統海产。近來除了可食用藻類(英语:Edible seaweed)之外,藻類還有其他的農藝應用,例如作牲畜飼料、用作生物修復或污染控制、將太陽能轉換為藻類生質燃料或是其他工業上會用到的化學品,以及醫學或是科技上的應用。2020的回顧報告發現,藻類可以在碳截存上发挥重要作用,緩解氣候變化的同時也為全球的經濟體提供加值的商品。

生態

藻類在水裡非常常見,在陸域環境也是。然而陸域藻類通常較不顯眼,且於潮濕、熱帶地區比乾燥地區更常見,因為藻類缺乏維管束和其他營陸地生活的適應構造。藻類在其他地點如雪地或以地衣的形式在裸露岩石表面與真菌共生。

種類繁複的藻類在水域生態系扮演重要角色。微觀下懸浮於水柱者﹝浮游植物﹞提供食物給大多數海洋食物鏈。當藻類密度非常高﹝水華﹞時,可能使水變色,與其他生物競爭或使其他生物中毒或窒息。海草大部分生長在淺海水中,然而有些已有生長於300公尺深的紀錄。有些供人類食用或生產有用物質如洋菜、鹿角菜膠或肥料。

研究

研究海洋或淡水藻類的學科稱為藻類學。

分類

雖然傳統上将蓝绿菌歸於藻類,稱為“藍綠藻門”(Cyanophyte),但近年研究通常將它排除,因為蓝绿菌作为一种革兰氏阴性菌其实是原核生物,和属于真核生物的藻類差異甚大,諸如缺乏生物膜包裹的胞器、含有單一環狀染色體、細胞壁含有肽聚糖、核糖體大小和成分都与真核生物不同。蓝绿菌在特化摺疊的原生質膜(稱為葉綠囊膜)上行光合作用。因此,它們即使擁有類似的生態區位,彼此仍然差異很大所以現時被歸屬細菌界中。

爱尔兰植物学家威廉•亨利•哈维(英语:William Henry Harvey)(1811~1866) 首先根據色素將藻類分為四類,首次將生化準則用於植物分類,其四類為:紅藻、褐藻、綠藻和矽藻。

依現在的定義,藻類是真核生物,在稱為葉綠體的膜狀胞器內行光合作用。葉綠體內含環狀DNA,結構和藍綠藻相似,可能代表退化的藍綠藻內共生胞器。各演化系(lineage)藻類葉綠體的確切特性均不相同,反映出不同的內共生事件。下表列出三個主要群組,它們的演化系關係表示於左側。需注意許多群組均包含不再行光合作用的成員。有些仍保有色素體但非葉綠體,有些則已經完全喪失。

種系發生:

 

藍藻

 
 
 

蓝小体

 
 
紅藻叶绿体
 

紅藻門

 
 

不等鞭毛類

 
 
 

隐藻门

 
 

定鞭藻门

 
 
 
綠藻叶绿体
 

眼虫门

 
 
 
 

綠藻門

 
 
 

轮藻门

 
 

高等植物(有胚植物)

 
 
 
 

绿蛛网藻(英语:Chlorarachniophytes)

 
 
 
 
 
主要群組 成員 內共生體 说明
广义植物/
原始色素体生物
  • 綠藻門
  • 紅藻門
  • 灰胞藻門
藍綠藻 含有初級葉綠體,i.e,葉綠體由雙層膜包圍,可能源自單一內共生事件。紅藻的葉綠體含葉綠素a和d(通常),和藻胆素,而綠藻的含葉綠素a和b。高等植物的色素近似綠藻,可能由綠藻演化而來。所以綠藻門是植物界的親近分類,有時會歸類為綠植界(Virdiplantae)。
古虫界与有孔蟲界
  • 绿蛛网藻(英语:Chlorarachniophytes)
  • 眼虫门
綠藻 擁有內含葉綠素a和b的綠色葉綠體。葉綠體被3或4層膜包圍,可能分別源自吞入的綠藻。

绿蛛网藻(英语:Chlorarachniophytes),屬於絲足蟲門。包含小型的類核體,其為藻類細胞核的殘餘。

裸藻綱,屬於眼虫門。主要生活於淡水,葉綠體有3層膜。有人認為其內共生綠藻是經由myzocytosis(英语:myzocytosis)而非吞噬作用(phagocytosis)

色藻界和囊泡虫类
  • 不等鞭毛類
  • 定鞭藻门
  • 隐藻门
  • 甲藻門
紅藻 擁有內含葉綠素a和c、藻胆素的葉綠體。後者葉綠素型態無法從原核生物或初級葉綠體得知,但是與紅藻基因相似性支持其關係存在。

属于色藻界的前三類,葉綠體有4層膜,隐藻殘留有類核體,他們很可能共同擁有含有色素的祖先。然而其他證據質疑这种说法,不等鞭毛類、定鞭藻和隐藻之間的關係是否比和其他類的關係更接近。

典型甲藻類的葉綠體有3層膜,但是其葉綠體非常多樣,且顯示曾有數次內共生事件。顶复门,一组關係十分接近的寄生生物,也有稱為顶复体(Apicoplast)的色素體。顶复体無法行光合作用,但是顯示出和甲藻類葉綠體有共同起源。

參見

  • 藻類學
  • 藻類生質燃料

外部鏈接

  • 陳衍昌藻類網址 (页面存档备份,存于互联网档案馆) - 國立台灣海洋大學陳衍昌副教授藻類網址
  • Algaebase - Algaebase
  • 臺灣海藻資訊網 - 國立臺灣博物館
  • 國立彰化師範大學生物系 - 王瑋龍藻類研究室 - 藻類查詢

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