藻类

原生生物中的一類
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藻类(algae)是一个非正式术语,泛指所有非植物光合自营真核生物,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色素体——叶绿体,源自被内共生蓝绿菌,但在分类上各自属于独立的演化支,其内共生事件也发生在不同时期。虽然植物演化淡水藻类的一支,藻类普遍都缺乏真正意义上和其他可在高等植物上发现的组织构造(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)。

关于生物分类框藻类
多种光合真核生物的非正式术语
化石时期:中元古代至现今[1][2]
许多不同的藻类,生长环境从浅水到海床
许多不同的藻类,生长环境从浅水到海床
各种微观的单细胞和群体淡水藻类
各种微观的单细胞和群体淡水藻类
科学分类编辑
Missing taxonomy template修正): 真核生物
传统分类中包含的子类群
一般会排除
上色的单细胞圆石藻,学名Gephyrocapsa英语Gephyrocapsa oceanica扫描电子显微镜影像
海洋红藻
水华藻类大量繁殖,造成生态的问题
石梯坪石头上的绿藻类

藻类并不构成独立的一个,而是分散于真核域中的数个界,是真核生物中最为基群的群体之一。属于原生生物界的藻类有裸藻甲藻(或称涡鞭毛藻)、隐藻金藻硅藻红藻绿藻褐藻;而生殖构造复杂的轮藻则属于植物界。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”),宏观可见的一般仅有红藻、石莼纲绿藻、轮藻和褐藻等固着性大型藻类。此类大型藻99%以上都栖息于海洋生态系统中,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”。

藻类在自然界中拥有庞大生物质,人类许多传统活动以及工业应用都会用到藻类。传统的藻类养殖英语seaweed farming已进行了上千年,其中海带紫菜等大型藻是东亚饮食文化中的传统海产。近来除了可食用藻类英语Edible seaweed之外,藻类还有其他的农艺应用,例如作牲畜饲料、用作生物修复或污染控制、将太阳能转换为藻类生质燃料或是其他工业上会用到的化学品,以及医学或是科技上的应用。2020的回顾报告发现,藻类可以在碳截存上发挥重要作用,缓解气候变化的同时也为全球的经济体提供加值的商品[3]

生态

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藻类在水里非常常见,在陆域环境也是。然而陆域藻类通常较不显眼,且于潮湿、热带地区比干燥地区更常见,因为藻类缺乏维管束和其他营陆地生活的适应构造。藻类在其他地点如雪地或以地衣的形式在裸露岩石表面与真菌共生

种类繁复的藻类在水域生态系扮演重要角色。微观下悬浮于水柱者﹝浮游植物﹞提供食物给大多数海洋食物链。当藻类密度非常高﹝水华﹞时,可能使水变色,与其他生物竞争或使其他生物中毒或窒息。海草大部分生长在浅海水中,然而有些已有生长于300米深的纪录。[4]有些供人类食用或生产有用物质如洋菜鹿角菜胶或肥料。

研究

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研究海洋或淡水藻类的学科称为藻类学

分类

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虽然传统上将蓝绿菌归于藻类,称为“蓝绿藻门”(Cyanophyte),但近年研究通常将它排除,因为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类差异甚大,诸如缺乏生物膜包裹的胞器、含有单一环状染色体细胞壁含有肽聚糖、核糖体大小和成分都与真核生物不同[5][6]。蓝绿菌在特化折叠的原生质膜(称为叶绿囊膜)上行光合作用。因此,它们即使拥有类似的生态区位,彼此仍然差异很大所以现时被归属细菌界中。

爱尔兰植物学家威廉•亨利•哈维英语William Henry Harvey(1811~1866) 首先根据色素将藻类分为四类,首次将生化准则用于植物分类,其四类为:红藻褐藻绿藻硅藻[7]

依现在的定义,藻类是真核生物,在称为叶绿体的膜状胞器内行光合作用。叶绿体内含环状DNA,结构和蓝绿藻相似,可能代表退化的蓝绿藻内共生胞器。各演化系(lineage)藻类叶绿体的确切特性均不相同,反映出不同的内共生事件。下表列出三个主要群组,它们的演化系关系表示于左侧。需注意许多群组均包含不再行光合作用的成员。有些仍保有色素体但非叶绿体,有些则已经完全丧失。

种系发生:[8]

蓝藻

蓝小体

红藻叶绿体

红藻门

不等鞭毛类

隐藻门

定鞭藻门

绿藻叶绿体

眼虫门

绿藻门

轮藻门

高等植物(有胚植物)

绿蛛网藻英语Chlorarachniophytes

主要群组 成员 内共生体英语Endosymbiont 说明
广义植物/
原始色素体生物
蓝绿藻 含有初级叶绿体,i.e,叶绿体由双层膜包围,可能源自单一内共生事件。红藻的叶绿体含叶绿素a和d(通常),和藻胆素,而绿藻的含叶绿素a和b。高等植物的色素近似绿藻,可能由绿藻演化而来。所以绿藻门是植物界的亲近分类,有时会归类为绿植界(Virdiplantae)。
古虫界有孔虫界 绿藻 拥有内含叶绿素a和b的绿色叶绿体[5]。叶绿体被3或4层膜包围,可能分别源自吞入的绿藻。

绿蛛网藻英语Chlorarachniophytes,属于丝足虫门。包含小型的类核体,其为藻类细胞核的残余。

裸藻纲,属于眼虫门。主要生活于淡水,叶绿体有3层膜。有人认为其内共生绿藻是经由myzocytosis英语myzocytosis而非吞噬作用(phagocytosis)

色藻界囊泡虫类 红藻 拥有内含叶绿素a和c、藻胆素的叶绿体。后者叶绿素型态无法从原核生物或初级叶绿体得知,但是与红藻基因相似性支持其关系存在。

属于色藻界的前三类,叶绿体有4层膜,隐藻残留有类核体,他们很可能共同拥有含有色素的祖先。然而其他证据质疑这种说法,不等鞭毛类、定鞭藻和隐藻之间的关系是否比和其他类的关系更接近[9][10]

典型甲藻类的叶绿体有3层膜,但是其叶绿体非常多样,且显示曾有数次内共生事件[11]顶复门,一组关系十分接近的寄生生物,也有称为顶复体 (Apicoplast)的色素体。顶复体无法行光合作用,但是显示出和甲藻类叶绿体有共同起源[11]

参见

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参考文献

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  1. ^ Butterfield, N. J. Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: Implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes. Paleobiology. 2000, 26 (3): 386–404. ISSN 0094-8373. S2CID 36648568. doi:10.1666/0094-8373(2000)026<0386:BPNGNS>2.0.CO;2. (原始内容存档于7 March 2007). 
  2. ^ T.M. Gibson. Precise age of Bangiomorpha pubescens dates the origin of eukaryotic photosynthesis. Geology. 2018, 46 (2): 135–138 [2024-03-13]. Bibcode:2018Geo....46..135G. doi:10.1130/G39829.1. (原始内容存档于2022-11-14). 
  3. ^ Paul, Vishal; Chandra Shekharaiah, P. S.; Kushwaha, Shivbachan; Sapre, Ajit; Dasgupta, Santanu; Sanyal, Debanjan. Role of Algae in CO2 Sequestration Addressing Climate Change: A Review. Deb, Dipankar; Dixit, Ambesh; Chandra, Laltu (编). Renewable Energy and Climate Change. Smart Innovation, Systems and Technologies 161. Singapore: Springer. 2020: 257–265 [2024-03-13]. ISBN 978-981-329-578-0. S2CID 202902934. doi:10.1007/978-981-32-9578-0_23. (原始内容存档于2023-04-06) (英语). 
  4. ^ Round, F.E. 1981. The Ecology of Algae. Cambridge University Press, London. ISBN 978-0-521-22583-0
  5. ^ 5.0 5.1 Biology 8th ed. Losos, Jonathan B., Mason, Kenneth A., Singer, Susan R., McGraw-Hill. 2007.
  6. ^ FIU BOT4404 Lecture Notes. [2008-10-14]. (原始内容存档于2021-04-03). 
  7. ^ Dixon, P S. Biology of the Rhodophyta. Edinburgh: Oliver & Boyd. 1973: 232. ISBN 978-0-05-002485-0. 
  8. ^ Bhattacharya, D.; Medlin, L., Algal Phylogeny and the Origin of Land Plants (PDF), Plant Physiology, 1998, 116 (1): 9–15 [2009-02-26], (原始内容存档 (PDF)于2009-02-07) 
  9. ^ Burki F, Shalchian-Tabrizi K, Minge M, Skjæveland Å, Nikolaev SI; et al. Phylogenomics Reshuffles the Eukaryotic Supergroups. PLoS ONE. 2007, 2 (8: e790): e790. doi:10.1371/journal.pone.0000790. 
  10. ^ Laura Wegener Parfrey, Erika Barbero, Elyse Lasser, Micah Dunthorn, Debashish Bhattacharya, David J Patterson, and Laura A Katz. Evaluating Support for the Current Classification of Eukaryotic Diversity. PLoS Genet. December 2006, 2 (12): e220 [2009-02-26]. PMID 17194223. doi:10.1371/journal.pgen.0020220. (原始内容存档于2019-09-12). 
  11. ^ 11.0 11.1 Patrick J. Keeling. Diversity and evolutionary history of plastids and their hosts. American Journal of Botany. 2004, 91: 1481–1493 [2009-02-26]. doi:10.3732/ajb.91.10.1481. (原始内容存档于2008-02-27). 

延伸阅读

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[]

 钦定古今图书集成·博物汇编·草木典·藻部》,出自陈梦雷古今图书集成

外部链接

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