海藻的“變色術”_海之福蔭美

第二章　藻類植物面面觀

海藻作為一種重要的海洋植物，無論從自身特點還是從對海洋生態(tài)平衡的維護甚至對整個人類的貢獻來說，都有著其不可小覷的獨特地位。當我們驚訝于它的神奇時，更能從中體會到關于藻類植物的無盡趣味。

第一節(jié)　認識海洋中的藻類植物

初識海洋藻類植物

海藻形體

藻類是一類含有葉綠素，能進行光合作用，營自養(yǎng)生活，以簡單的孢子或合子進行繁殖，沒有真正的根、莖、葉分化的無維管植物。它廣泛分布于具光線的水域或潮濕的地區(qū)，絕大部分種類生活在占地球71%的海洋中，成為海洋藻類植物。通常人們將個體微小的單細胞海洋藻類稱為海洋微藻，而把個體較大的多細胞海洋藻類稱為大型海藻。

泛濫的海藻

1.形態(tài)構造

（1）形態(tài)。藻類細胞的形態(tài)有球形、橢圓形、圓盤形、卵圓形、多角形、三角形、圓桶形、纖維形、棒形和弓形等等。

（2）細胞壁。除裸藻、隱藻、少數(shù)甲藻、金藻的生殖細胞原生質裸露，無細胞壁外，其余各類藻類原生質體外均有細胞壁。細胞壁的化學成分和結構，各門類間不盡相同。例如，綠藻門的細胞壁主要成分為纖維素和果膠質；硅藻細胞壁主要成分為氧化硅，并由上下兩個半片套合而成；大型的藻類，如紅藻、褐藻細胞壁的主要成分是纖維素和藻膠。

藻類細胞在長期演化過程中，分化形成各種細胞器，執(zhí)行著各種不同的機能，又共同完成整個生命過程。

（3）細胞核。除藍藻門無細胞核外，其余各門藻類的細胞大多具有1個細胞核，少數(shù)種類具有多個細胞核。細胞核具核膜，內含核仁和染色質，這種細胞核叫真核。具有真核的藻類屬于真核生物。

（4）色素、色素體。藻類細胞含有的色素，按其成分可歸納為葉綠素、胡蘿卜素、葉黃素和藻膽素四大類。各門藻類所含色素的成分和比例不同，但所有藻類都具有葉綠素a。除藍藻、原綠藻外，色素均位于色素體內。色素體是藻類光合作用的場所。由于各門藻類的色素成分和比例不同，因而其色素體呈現(xiàn)不同的顏色。色素體形態(tài)多種，有杯狀、盤狀、星狀、螺旋狀、片狀和板狀等。色素體位于細胞的中心，或位于細胞周邊，靠近細胞壁；前者為軸生，后者為周生。

海藻中有豐富的蛋白

（5）蛋白核。蛋白核通常由蛋白質核心和淀粉鞘組成。蛋白核通常與淀粉形成有關，故又叫造粉核。綠藻類色素體上大多具有1個或多個蛋白核。

（6）貯存物質。各門藻類由于光合作用色素的成分、比例不同，光合作用同化產(chǎn)物也不盡相同。例如，綠藻和輪藻的貯存物質為淀粉；裸藻為副淀粉(裸藻淀粉)；硅藻的貯存物質為脂肪；金藻為白糖素。

（7）鞭毛、伸縮泡和眼點。鞭毛是藻類的運動胞器。除藍藻門和紅藻門外，其余各門藻類均為營養(yǎng)細胞和生殖細胞，都具鞭毛或僅生殖細胞具鞭毛。具鞭毛的藻類能自由游動。鞭毛的數(shù)目、長短和著生位置等，在各門類中是不同的。例如，綠藻門常具有2條頂生、等長的鞭毛；甲藻門具2條鞭毛，生于細胞前端或腹面。具鞭毛、能運動的藻類，常具有1個橘紅色、球形或橢圓形的眼點。眼點多位于細胞前端側面，具有感光作用。

綠色的輪藻

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眼點和感光點的關系

原生動物中特別是鞭毛蟲類，常見的眼點是紅色的小點，呈球狀、卵狀，桿狀等形狀，位于蟲體前端，含脂色素或血色素。由于有感光性所以稱為眼點，可是，眼蟲真正的感光部是在鞭毛基部的小點，稱為感光點。眼點能阻擋光線到達感光點，所以眼點又有色素盾之稱。依靠色素盾和感光點產(chǎn)生方向視眼的機能。腰鞭毛蟲，紅糠蝦含有淀粉或副淀粉性質的晶體。

2.生活史

生活史是指某種生物在整個發(fā)育階段中，由一個或幾個同形或不同形的個體前后相連續(xù)形成的一個有規(guī)律的循環(huán)。藻類的生活史有4種類型：

（1）生活史中僅有營養(yǎng)繁殖，沒有有性生殖和減數(shù)分裂，藍藻和某些單細胞藻類屬于這種類型。

（2）生活史中只有一個單倍體的藻類，行無性生殖或有性生殖，或僅有1種生殖方式。在有性生殖過程中，減數(shù)分裂發(fā)生在合子形成后和新植物體產(chǎn)生之前，例如衣藻、團藻和絲藻等。

（3）生活史中除了產(chǎn)生單倍體的配子外，其余的均為雙倍體的藻類，只行有性生殖，在配子囊中發(fā)生減數(shù)分裂產(chǎn)生配子，如綠藻門管藻目的一些種類、硅藻門和褐藻門鹿角藻目的種類。

衣藻的結構模型

（4）生活史中有世代交替現(xiàn)象，即生活史中有2個或3個植物體(如真紅藻綱)，單倍體的植物體行有性生殖，合子萌發(fā)時不經(jīng)過減數(shù)分裂，產(chǎn)生雙倍體的植物體，此植物體行無性繁殖，經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生孢子，由孢子長出單倍體的植物體。從孢 子開始一直到產(chǎn)生配子，這一段時期都是單倍體，總稱有性世代。從合子到孢子體是無性世代的植物體。從合子一直到減數(shù)分裂之前這段時期都是雙倍體，總稱為無性世代。孢子體為無性世代的植物體。

海藻在海洋中的重要性

海藻雖然是海洋植物的主要組成，但也受到海洋自然環(huán)境的嚴格限制，它們生存的空間僅占整個海洋空間的極小部分(水深200米以內的水層中)，但它們光合作用產(chǎn)生的能量，不僅啟動了海洋生態(tài)系統(tǒng)；而且海藻自身的生理活動、新陳代謝和與環(huán)境之間的物質交換，對其周圍環(huán)境也能產(chǎn)生重大影響。

據(jù)不完全統(tǒng)計，海洋總初級生產(chǎn)力可達51.0Gt，而全世界海洋底棲植物的平均產(chǎn)量僅為海洋浮游植物的2%～5%。因此，海洋浮游植物被譽為“海洋牧草”。海藻光合作用所產(chǎn)生的有機物質，通過食物鏈(網(wǎng))直接或間接地被不同大小等級的海洋動物所利用，從而保持了海洋生態(tài)系統(tǒng)的正常、持續(xù)運轉。

綠色的海洋植物

海藻在全球二氧化碳循環(huán)過程中起調節(jié)和泵的作用，海藻光合作用吸收海水中的二氧化碳不僅直接影響海水中二氧化碳通量的變化，還能影響到全球的氣候。如果海藻吸收二氧化碳的能力下降，海洋動 物呼吸排出的大量二氧化碳就會使海水中的含量飽和而進入大氣，大氣中因二氧化碳量的增高而使大氣溫度升高，大氣溫度升高從而導致極地融冰，大海水平面升高，潮間帶向陸地推進，直接影響全球海洋海岸帶的生物多樣性，海拔不高的島嶼就有可能被淹沒。一些海島國家，如馬爾代夫由1190個小島組成，僅高出海面2米；圖瓦盧是由9個環(huán)礁組成的國家，島嶼的最高點僅高出海面0.8米。這些島嶼即使不被淹沒，生態(tài)系統(tǒng)也將被嚴重破壞。極地融冰會改變海水鹽度，導致原有生物群落的改變，而使原有的海洋生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，從而危及全球氣候，給人類帶來災難。當今全球氣候有變暖的趨勢，海藻在全球二氧化碳循環(huán)過程中所起的調節(jié)和泵的作用尤其重要。

馬爾代夫正面臨海平面上漲的直接威脅

海藻光合作用不僅對全球二氧化碳循環(huán)具有重要作用，光合作用過程中所釋放出的氧氣對海洋動物、需氧細菌等的生存也是至關重要的。

海藻的生命活動能直接影響海水的性質，如海水透明度和海水的顏色。通過海藻的吸收和同化海水中的溶解有機物質，加速了海水的自凈能力。

清澈的海水

浮游植物突然暴發(fā)性繁殖發(fā)生赤潮，會給海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來嚴重危害；而浮游植物生產(chǎn)力下降會嚴重影響漁業(yè)資源，同樣會給海洋漁業(yè)經(jīng)濟帶來嚴重危害。

你知道嗎

什么是“赤潮”

“赤潮”是某些藻類(主要是一些單細胞硅藻和甲藻)、原生動物、細菌，在局部海域海水富營養(yǎng)化、光照強度適宜的環(huán)境下，發(fā)生爆發(fā)性繁殖，使水體中這一類生物的個體驟增，或受風、海流等的環(huán)境因素的影響而聚集，引起水體變色的一種生態(tài)異?，F(xiàn)象。赤潮的發(fā)生消耗了海水中大量的營養(yǎng)物質，是對海水富營養(yǎng)化的一種自然反應，是海洋生態(tài)系統(tǒng)在海水富營養(yǎng)化狀態(tài)下自我調節(jié)、平衡的必然。但是，赤潮發(fā)生的同時，赤潮區(qū)域內的動物會受到由赤潮帶來的赤潮毒素的毒害、滋生有害微生物的侵害、水體內缺氧等的影響，出現(xiàn)短期的災害性環(huán)境，導致大量動物的死亡。赤潮給海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成嚴重的直接經(jīng)濟損失，而超容量的水面養(yǎng)殖卻又是引發(fā)海水富營養(yǎng)化的原因之一。

爆發(fā)生長的海藻甚至占滿了沙灘

海藻的生態(tài)學特性是與其周圍的生活環(huán)境相適應的。海洋環(huán)境發(fā)生突然性的或長期積累而危及海藻生命的變化，會損害海藻的物種多樣性進而破壞海藻的群落結構，從而降低或失去了海藻在對海水自凈過程、生物地球化學過程中對有機和無機物質的轉換、轉運的貢獻，最后導致生態(tài)系統(tǒng)失調。在河口、近海、海灣、近岸海域，由于人類活動而造成污染，在局部區(qū)域內，海水質量下降的現(xiàn)象時有發(fā)生，已經(jīng)被全世界臨海國家所重視。

海藻和海洋環(huán)境

生活在海洋中的藻類都有獨自的生物學特性，只能在與之相適應的環(huán)境中生活，一旦生活環(huán)境劇烈變化，就會導致死亡。它們的生存、分布空間同樣受到如海洋物理、化學環(huán)境、海底地質，以及海洋生物物種之間斗爭等因素的限制。

海水溫度是影響海藻生存的最重要的環(huán)境因子。因為每一種海藻對溫度的適應都有特定的范圍，即各有其所能忍受的最高、最低和最適溫度及其生長、發(fā)育和繁殖階段所要求的最低和最高溫度。因此，它們被局限在不同的海洋溫度帶(熱帶、亞熱帶、溫帶和極地寒帶)內。生活在不同海洋溫度帶內的海藻物種，具有與各溫度帶相適應的生態(tài)特性，可分為廣溫性、狹溫性或暖水性、溫水性、冷水性等生態(tài)類群。即使是在同一海域內生長的海藻，由于適溫性能不同，隨著全年海水水溫的季節(jié)變化，海藻群落結構內會相應地出現(xiàn)種群交替。

海洋生態(tài)一角

水溫的變化關系著海藻群落的交替

日光能(光強、光質)是海藻進行光合作用產(chǎn)生有機物的能源。光線進入海水后，光照強度隨著水深的增加而呈指數(shù)下降，在清澈的海水中，水深25米處，大部分紅光被吸收，其次是橙光、黃光和綠光。在清澈的大洋區(qū)，光線透射的深度可達200米，但這里僅有在波長495納米附近的藍光。在海水透明度低的海域內，海藻能生活的水層更淺。因為海藻與其他植物一樣，得不到光能，不能進行光合作用是無法生存的。因此，光照強度決定了同一海區(qū)內海藻的垂直分布。由于不同門的海藻具有不同的色素成分，在潮間帶定生生活的海藻中，具有與陸生高等植物相似的色素成分的綠藻類，它們主要分布在中潮間帶，而紅藻和褐藻則主要分布在低潮間帶和潮下帶；營漂浮生活的海藻中，陰生物種則分布在較深的水層。

紅藻

海水鹽度與海水溫度一樣，同樣出現(xiàn)成帶和分層現(xiàn)象。近岸、河 口海域的海水鹽度較低而多變；外海、大洋的海水鹽度高且較穩(wěn)定。不同海藻物種對鹽度的適應與適應溫度一樣，有各自的“生態(tài)幅”。生活在近岸、河口水域內的海藻為廣鹽性種；生活在外海、大洋中的物種為狹鹽性種，又稱為高鹽性種。鹽度對海藻的作用在于影響細胞的滲透壓，鹽度劇烈變化，導致細胞滲透壓劇烈變化，可使海藻細胞破裂或“質壁分離”，損壞細胞正常結構，從而影響藻體的新陳代謝，甚至危及生命。因此，在不同鹽度海域內只有能與鹽度變幅相適應的海藻物種才能正常生活。

海水中溶解鹽類是海藻生活所必需的營養(yǎng)物質。氮、磷是常量營養(yǎng)物質，類似陸地植物所需的“肥料”，是保證海藻產(chǎn)量的重要因素。海水中生物鹽濃度能直接影響海藻的豐度從而影響到海域的初級生產(chǎn)力。磷的缺乏，比任何其他物質的缺乏更限制海區(qū)的生產(chǎn)力。氮、磷之后是鐵、鉀、鈣、硫和鎂等。鎂是葉綠素的必需成分。海藻生命活動中還需要微量營養(yǎng)物質，微量營養(yǎng)物質和維生素相似，對海藻的生命活動過程起著催化劑作用。海水中上述營養(yǎng)物質的量少或量多都影響海藻生命活動的正常運行，即起到限制作用。

大量化肥的使用使得海藻不缺營養(yǎng)

不同的海底底質對定生生活的海藻的分布有明顯的限制作用。泥質和沙質海底上只能著生單細胞或微小的藻體；礫石海底上除了可以著生單細胞或微小的藻體外，還能著生較大型的海藻，但由于礫石在潮汐或海流的沖擊下，必然互相摩擦和位移，較大型的海藻藻體會受到?jīng)_擊而損壞，這種海底底質環(huán)境不可能著生很多較大型的海藻；只有巖石海底才能著生個體大小不同 的海藻，成為大型海藻最理想的棲息地。著生大量大型海藻的海域，猶如“海底森林”，能引來眾多海洋生物，從而成為海洋初級生產(chǎn)力較高、海洋生物物種多樣性較為豐富的海域。

海洋森林

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潮汐對潮間帶海藻的作用

潮汐對潮間帶生活的海藻有顯著的限制作用。由于潮間帶海水水體的周期性漲落，海底相應地被淹沒或暴露在空氣之中，環(huán)境分帶明顯(潮上帶、高潮帶、中潮帶、低潮帶和潮下帶)，光照、溫度、干燥(失水)等因素變化劇烈，只有對上述環(huán)境因素具有極強適應能力的海藻物種才能在此區(qū)帶內生活，因此，在不同的潮帶內生活著不同的海藻種群。

海流對定生生活的海藻的有利影響是能夠不斷地帶來營養(yǎng)物質，能夠把海藻的“種子”傳播出去；對浮游生活的海藻也有相同的作用，如有上升流的海域初級生產(chǎn)力往往是很高的，因為上升流把海底沉積的營養(yǎng)物質帶回水層而被浮游生活的海藻所利用。但是，海流帶來的水溫、鹽度、營養(yǎng)物質、氣體和其他物理、化學環(huán)境因素對進入海域的海藻的影響是綜合效應。不僅影響海藻的豐度，還能影響進入海域海藻的群落結構。

海流對海藻的生長也有較大影響

浮游動物的攝食壓力可以達到浮游植物現(xiàn)存量的5%～90%，因而是影響浮游植物種群擴展的重要因素。

第二節(jié)　藻類植物的價值

海藻的生態(tài)類群與經(jīng)濟意義

海洋藻類在長期的演化過程中，適應不同的生活環(huán)境而形成各自的形態(tài)、生理和生態(tài)特點，從而形成了各種生態(tài)類群。按照海洋藻類生活環(huán)境的特點及其與環(huán)境的相互關系，可將其分為海洋浮游藻類、海洋底棲藻類兩種生態(tài)類群。

1.生態(tài)類群

海藻生態(tài)群

（1）海洋浮游藻類。指漂浮在海水水層中，營浮游生活的藻類。海洋浮游藻類大多數(shù)是一些單細胞藻類，它們個體都很小，身體直徑一般只有幾至幾百微米，通常用肉眼看不見，只有在顯微鏡下才能分辨其形態(tài)、結構。海洋浮游藻類個體雖小，但種類多，數(shù)量也很大，包括了海洋藻類的絕大部分。其中，數(shù)量最大的是硅藻，其他還有藍藻、甲藻、綠藻、金藻等的浮游種類。它們是海洋初級生產(chǎn)力的重要組成部分，被稱為海洋牧草。不論海洋或內陸水體，不論是自然水體或人工養(yǎng)殖水體，浮游藻類的種類組成、數(shù)量變動均可隨環(huán)境條件和時間而有明顯的季節(jié)變化，也可受人類的干預而變化。浮游藻類不僅是魚類和其他動物直接或間接的餌料，也是水體的初級生產(chǎn)者(即具有葉綠素、能進行光合作用、生產(chǎn)有機物的自養(yǎng)型生產(chǎn)者)，同時又是水體中其他生物重要的生物環(huán)境因子。它對水體的理化性狀、生物生產(chǎn)量和經(jīng)濟動物的產(chǎn)量都有極為重要的影響。浮游藻類在一定環(huán)境條件下大量繁殖可使水層呈現(xiàn)一定的顏色，稱水華，但如果在海洋中過量繁殖時，就被稱為赤潮。隨著水體富營養(yǎng)化的不斷加劇，世界各國沿海岸赤潮頻頻發(fā)生。據(jù)報道，從1972年至1986年，我國有記載的赤潮共發(fā)生198次，1986年以后則更加頻繁。赤潮給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、水體生態(tài)平衡以及對人類的食品、飲水衛(wèi)生及工業(yè)用水等都帶來影響。赤潮現(xiàn)已成為世界性的、人們普遍關心的問題。為此，人們成立了國際性機構，專門研究、探討赤潮的成因和防治措施。

硅藻

（2）海洋底棲藻類。指生活在光線能到達的淺海底的、營固著或附著生活的藻類。它們以水體中的高等植物、建筑物或其他物體以及水體底質為基質，用附著器、基細胞或假根等營附著或固著生活。它們大都是一些用肉眼能看到的多細胞海藻，主要為紅藻、褐藻和綠藻門中的大型底棲藻類，其中許多種類是重要的經(jīng)濟海藻。底棲藻類個體小的終生只有幾厘米長，如絲藻；最長的可達幾百米，如巨藻。其形狀有的像條帶子，有的像片葉子，有的如樹枝狀，還有的像根繩子。它們都沒有像高等植物那樣有根、莖、葉的區(qū)別，不能開花結果。因為它們大都味美可食，營養(yǎng)豐富，所以人們稱它們是海中蔬菜。底棲藻類對海洋底棲雜食性或舔食性魚類和貝類等經(jīng)濟動物具有重要的餌料價值。藻類、細菌和小型動物組成的藻層膠質生活層，對水體有機物的分解、水體凈化和判斷水質好壞均具有一定的作用。

底棲藻

2.經(jīng)濟意義

螺旋藻片

藻類由于種類多，分布廣，必然會同人們的生活、生產(chǎn)活動產(chǎn)生密切的關系，在國民經(jīng)濟中起到重要的作用。關于海藻的醫(yī)用價值，早在《神農(nóng)本草經(jīng)》《名醫(yī)別錄》《本草綱目》里就都有記載。傳統(tǒng)的食用、藥用的藻類有紫菜、海帶、江蘺、麒麟菜、石花菜、滸苔和發(fā)菜等。海藻除含有許多特殊的保健和營養(yǎng)物質可用于醫(yī)療和食品外，還可從中提取很多工業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。如果說浮游藻類與漁業(yè)的關系很密切的話，那么大型海藻既是有些魚類、貝類、蟹類、棘皮類的餌料，又是它們極好的產(chǎn)卵、避敵場所。藻類死亡后沉積水底，年復一年，在水底形成有機淤泥，是很好的肥源。海藻還是造紙、纖維板以及許多建筑工業(yè)的原料。硅藻土疏松多孔，容易吸附液體，是生產(chǎn)炸藥時作綠甘油的吸附劑，又是糖果甘油最好的濾過劑，金屬、木材的磨光劑等。微藻工業(yè)在國內外迅速發(fā)展，目前對富含高度不飽和脂肪、天然色素等昂貴物質的海洋微藻進行大規(guī)模的培養(yǎng)和開發(fā)，正在引起有關海洋科學家的高度興趣，有的正在試驗，有的已形成產(chǎn)業(yè)。在墨西哥具有世界最大的生產(chǎn)螺旋藻的工廠，每天可生產(chǎn)1～2噸，每年生產(chǎn)的藻類蛋白質300噸左右。我國螺旋藻生產(chǎn)基地已建成。大型海藻的加工利用即海藻工業(yè)也在發(fā)展中。海洋藻類藥物工業(yè)，正成為朝陽產(chǎn)業(yè)。藻類的利用和開發(fā)的前景將越來越廣闊。但是，有些藻類的大量繁殖，特別是有害藻類的異常發(fā)生，給漁業(yè)帶來很大危害，甚至影響到人們的身體健康和生命安全。近年來，工業(yè)廢水和生活污水大量排入海洋，導致海洋中甲藻、硅藻等異常發(fā)生，形成赤潮，使水質惡化，生態(tài)平衡被破壞，同時也給海洋漁業(yè)生產(chǎn)造成了嚴重的損失。

麒麟菜

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外國的海藻產(chǎn)品有哪些

由于海藻中存在許多有藥效作用的物質，比如海藻多糖、纖維素、生物活性碘、?；撬?、維生素、天然色素、超氧化物歧化酶等，所以世界上很多國家都在研究和開發(fā)海藻保健食品。日本由于有喜好食用海藻的傳統(tǒng)飲食習慣，加上具有先進的加工技術，所以在海藻保健食品的研制方面位居世界前列。據(jù)統(tǒng)計，日本現(xiàn)有4000多家生產(chǎn)海藻食品的廠家，生產(chǎn)200多種海藻產(chǎn)品，這些海藻產(chǎn)品基本上都是營養(yǎng)與保健俱佳的食品。另外，韓國、東南亞等國家的海藻保健食品也有一定的水平。

我國的經(jīng)濟藻類

具有開發(fā)利用價值的海藻稱為經(jīng)濟海藻。我國經(jīng)濟海藻的近代科學分類始于1809年，英國藻類學家Tume在他的著作《Fuci》第二卷中發(fā)表了一種我國東海和南海產(chǎn)的經(jīng)濟海藻，命名為“鹿角藻”。此外，1959年，我國海洋學家曾呈奎等報道了54種經(jīng)濟海藻。近年來經(jīng)過整理研究，已知我國的經(jīng)濟海藻有100余種，目前用于食品生產(chǎn)的主要為褐藻、綠藻與紅藻。近年來興起的螺旋藻熱又為微型海藻的開發(fā)掀開了新的一頁。在眾多的海藻中，最多而且被人類廣泛采用的有如下種類。

鹿角藻

1.褐藻

馬尾藻

褐藻呈黃褐色，個體較大，寒溫帶地區(qū)生長較多，是海藻中最值得注意的一種工業(yè)原料。我國沿海常見的褐藻種類有鐵釘菜、網(wǎng)胰藻、萱藻、鵝腸菜、繩藻、海帶、昆布、裙帶菜、鹿角菜，馬尾藻屬中的銅藻、鼠尾藻、海黍子、海蒿子、羊棲菜 以及半葉馬尾藻、草葉馬尾藻、裂葉馬尾藻、匍枝馬尾藻、莫氏馬尾藻、瓦氏馬尾藻和亨氏馬尾藻。

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巨藻有什么用途

巨藻是人類不可多得的一種巨額寶藏。巨藻林內具有豐富的漁業(yè)資源。巨藻曾經(jīng)長期是太平洋沿岸土著美洲人的食鹽、食物、藥品和漁具的源泉。早在17世紀，聰明的航海家們便借助于巨藻引導航行，因為他們懂得，一旦出現(xiàn)巨藻冠狀層，便意味著海底下藏著淺礁。1914年，美國加利福尼亞人已開始大規(guī)模地收獲和加工利用巨藻了。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國對美國實行鉀堿禁運，這樣就迫使美國科學家用巨藻體提取氯化鉀生產(chǎn)肥料和火藥。據(jù)統(tǒng)計，第一次世界大戰(zhàn)期間，僅加利福尼亞一個州就從海洋中收獲了150萬噸巨藻，這一紀錄至今未被打破。

2.紅藻

紅藻一般生長在海洋深處或潮間帶，都含有紅藻紅素和紅藻藍素，藻體不是很大。近幾年來，紅藻的養(yǎng)殖及化學性質受到各國海藻學家的重視。我國常見的紅藻有紅毛藻屬、紫菜屬(包括7種紫菜)、石花菜屬(包括9種石花菜)、雞毛菜屬、海蘿屬、江蘺屬、麒麟菜屬、沙菜屬、角叉菜屬、叉枝藻屬、仙菜屬、鷓鴿菜屬、松節(jié)藻屬。

海蘿菜

3.綠藻

海洋綠藻是一類生活于海洋潮間帶中的綠色植物，它們含有豐富的海洋葉綠素和多種微量元素，常見種類有石莼屬、滸苔屬和礁膜屬等。

螺旋藻制成的營養(yǎng)品

4.螺旋藻

螺旋藻是藍藻門螺旋藻屬的一種海藻，是微型、不分支、無異型胞的螺旋狀絲體，廣泛分布于世界各地的海水、半咸水和淡水中。通常所說的螺旋藻是指形體較大的鈍頂螺旋藻和極大螺旋藻。

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螺旋藻的特殊價值

螺旋藻非同尋常的價值在于：螺旋藻中γ-亞麻酸是生成人體內多種荷爾蒙所必需的，在普通食物中極為少見。螺旋藻還富含鈣、鐵、鋅、鉀、核糖核酸、脫氧核糖核酸、多種酶以及其他多種元素。此外，葉綠素、葉黃素和藍藻素的含量，也是其他植物無法與之相比的。

螺旋藻完全無毒，它體內多糖的細胞壁易于消化，無須特別處理就可食用，可以保持和增加體能而不增加體重，的確是一種理想的健美食品。它是一種廣譜免疫系統(tǒng)促進劑，還可以抗疲勞。此外，對潰瘍、貧血癥、糖尿病、肝病、視覺不良等都有一定療效，已被譽為“明天最好的食品”。

江蘺菜

我國遼闊的海岸線和較廣闊的海岸為海藻生長提供了適應的環(huán)境，淺海灣和其他被保護區(qū)域，較慢的中強度水流、沙地和珊瑚藻底部，較好營養(yǎng)品載體是許多有重要經(jīng)濟價值的海藻的聚集地。目前我國在褐藻和紅藻的人工養(yǎng)殖方面已達到了世界先進水平，特別是在海帶、紫菜、江蘺等海藻養(yǎng)殖方面取得了顯著的成就。褐藻產(chǎn)量已躍居世界首位，江蘺產(chǎn)量居世界第四位，直接或間接地為人類創(chuàng)造超過100億美元的財富。但我國在海藻資源的開發(fā)及利用方面還遠落后于一些發(fā)達國家，資源有效利用率僅有1/4左右，是我國海洋資源開發(fā)利用的一個薄弱環(huán)節(jié)。因此加快我國海藻資源的深度加工和綜合利用具有極其重要的意義。

美麗的珊瑚藻

海藻的保健作用

海藻的保健作用主要有以下幾方面。

1.抗癌作用

海藻制藥

海藻中的多糖起著重要作用。多糖作為海藻的最主要成分，含量 達60%左右。例如，由多糖構成的海藻細胞壁要比陸地植物的細胞壁厚，且柔軟而富有彈性。同時，由于呈酸性的細胞間多糖具有羧基和硫酸根，所以具有選擇吸收或交換海水中的離子，保持水分的作用。在陸地植物中尚未發(fā)現(xiàn)有這類黏多糖。構成海藻多糖的糖類中，有存在于高等植物中的D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸和D-半乳糖醛酸等，同時也有L-巖藻糖、L-3，6-半乳糖、6-O-甲乳糖等海藻特有的糖類，以及D-甘露糖醛酸、L-葡萄糖醛酸等特異的糖醛酸等。研究表明，巖藻聚糖、硫酸多糖等這些存在于海藻類而不存在于陸地植物的特殊多糖對癌癥有明顯的抑制作用。日本科學家從海帶中提取出一種能誘導癌細胞“自殺”的物質——U巖藻多糖，它能使癌細胞內的染色體以其自身內擁有的酸將自己分解，兩三日后癌細胞便自我消滅，而正常細胞不受損害。另外，藻類中含有的硫酸多糖能提高生物防御能力，在腸道內把有害的物質轉化為無害的物質。因此，能抑制癌癥的發(fā)生。

海藻中食物纖維除粗纖維外，還包括瓊脂質和甘露聚糖層。海藻食品中的纖維含量較多。海帶為28.6%，紫菜為29.7%，裙帶菜為17.9%。纖維素的攝入，可促進腸道蠕動，增進消化腺分泌，使消化殘渣膨松，在腸道中運行加快，減少有害物質的滯留和吸收，降低消化道中毒和腸癌發(fā)生率。

裙帶菜

最近，從海藻中發(fā)現(xiàn)的環(huán)丙基氨基酸具有抑制癌及激活免疫作用，其特異的構造引起了人們的注意。

2.降血壓、降膽固醇的作用

中醫(yī)認為，海帶味咸性寒，可軟堅散結、清熱利水、鎮(zhèn)咳平喘、去脂降壓。“軟堅散結”的效果來自海帶中的碘，潤喉片中往往含碘，就是利用了這個效果。民間偏方中，有用糖漬海帶絲治咽喉炎的例子。海帶利水的效果來自其中所含的甘露醇，因為甘露醇有利尿和消腫的作用。祛脂降壓的效果則來自海帶中的褐藻膠和長鏈多不飽和脂肪酸。褐藻膠是良好的可溶性膳食纖維，能夠與食物中的膽固醇結合，將它排出體外，也有一定降壓作用；長鏈多不飽和脂肪酸能夠促進血管中膽固醇的清除，降低血液的黏度。兩者都可起到降低血脂和血膽固醇、預防血栓形成的作用，對于心血管病患者來說是極好的保健食品。根據(jù)民間驗方，海帶和綠豆同煮，可以降低血壓。

民間驗方——海帶綠豆沙

你知道嗎

紫菜能治什么病

其實，我們的祖先早在1000多年以前就知道紫菜能夠治病。我國著名的藥學家李時珍在他的傳世之作《本草綱目》中，就對紫菜的治病療疾作用做過詳細的記載。書中說紫菜“主治熱氣”，“凡癭結積塊之疾，宜常食紫菜”。這意思是說，紫菜能夠清熱解毒，治療甲狀腺腫大等病癥。我國民間也一直流傳著紫菜治病的驗方。比如，用紫菜與牡蠣一起治慢性氣管炎和咳嗽，紫菜與車前子配合可以治療水腫和濕性腳氣等等?，F(xiàn)代醫(yī)學證明紫菜還能治療其他的疾病能夠治療高血壓等病；消化性胃潰瘍；紫菜中含有非常豐富的維生素A，最近的研究發(fā)現(xiàn)它能夠抑制癌細胞的迅速分裂，因此，它的抗癌作用引起了研究人員的極大關注。

最近研究發(fā)現(xiàn)，海帶能降血壓，因為海帶中含有褐藻酸的鉀鹽在起作用。褐藻酸是D-甘露糖醛酸和L-古羅糖醛酸按不同比例組成的聚糖醛酸苷，有排除多余鈉離子和調節(jié)鈉、鉀的平衡作用。對由容量因素引起的高血壓，食用海藻食物可收到良好的降壓效果。

海帶

海藻中存在大量氨基酸，氨基酸和它的誘導物也具有降壓作用。從海帶浸出液中分離出的海帶氨基酸就有降壓作用，其生理活性和藻體內代謝已受到重視。

日本科學家研究發(fā)現(xiàn)，食用海藻食品對降低血漿中的膽固醇有明顯的效應。多不飽和脂肪酸的結構較為松散，占有較大的空間，排擠脂蛋白的蛋白質部分，使膽固醇降低。海藻中的維生素B6和亞油酸也能降低血脂。維生素B6能促進亞油酸轉變?yōu)榛ㄉ南┧?，后者可促進膽固醇氧化為膽酸，導致膽固醇的降低。

海藻中的硫酸多糖還能增強血液中的脂肪酶的活性，降低血脂。

3.補充礦物元素作用

藻類吸收海水中的礦物元素離子，不僅是濃度差引起的擴散滲透作用，而且對特定的離子具有高度選擇性，通過細胞膜主動轉運，是一種不可逆的吸收。以鈣為例，海帶中的鈣含量是海水的32倍，所有的食物中僅次于蝦皮的鈣含量(1177毫克/100克干海帶，2000毫克/100克蝦皮)。1992年，國家衛(wèi)生部門進行了調查，結果是：由于我國習慣的飲食結構中含鈣量豐富的食物不多，人們身體所需的礦物質中鈣缺乏嚴重。當年的全民鈣攝入量僅為年需要標準的50%左右，缺鈣引起的骨質疏松比較嚴重，我國骨質疏松患者達8000萬人。最簡單的補鈣方法是改變膳食結構。注意海藻這一豐富的天然食品鈣源，堅持長期食用，一定會收到滿意的效果。

海藻中含有豐富的礦物元素

藻類保健品

海藻中含有豐富的碘，可為人體提供足夠的碘。如果缺碘，將導致甲狀腺功能低下，進而阻滯機體 的生長發(fā)育，影響神經(jīng)系統(tǒng)及智力的正常發(fā)育，造成不同程度的智力損害甚至殘疾。其原因是人體內的甲狀腺必須在有碘存在下才能分泌可促進生長發(fā)育和加強基因代謝等重要生理功能的甲狀腺素。人體的甲狀腺素和腎上腺皮質激素、性激素共同維持人體生理功能的平衡，如果人體含碘量不足，甲狀腺素缺乏，還會使糖類與脂肪氧化不充分，在體內積累膽固醇和脂肪，導致人體發(fā)胖和動脈硬化。成年人每天只需100～200微克碘就足夠了。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有的1000多萬智力殘疾人中，有80%是缺碘所致。碘缺乏使兒童智力低下、呆傻、白癡、身體矮小、聾啞、癱瘓及特殊丑陋面容。碘缺乏兒童的平均智商比正常兒童低10%～15%。現(xiàn)在常用的補碘方法是食用碘鹽，碘鹽中含有的碘為無機碘，在貯存、烹飪過程中很容易造成碘破壞，失去效用。而海藻食品含有機碘量很高，海帶含碘量為340毫克/100克，易被人體吸收利用。

另外，海藻中還含有鉀、鈉、鎂、鐵、鋅等，都是人體必需的礦物元素。

4.清除體內重金屬離子作用

紫菜含碘量相對很高

城市環(huán)境污染每天通過食物、飲水和空氣進入人體組織，有毒性作用，海藻中含有大量的褐藻酸，其中的古羅糖醛酸能很容易地與鉛結合，并可以由消化道將鉛排出體外。

綜上所述，海藻是集營養(yǎng)、保健、治療于一體的食品，其食用價值非蔬菜所能匹敵。海藻來源豐富、易于貯存、價格不高，亟待食品科技人員開發(fā)利用。

海藻保健品

藻類植物與人類生活

人類利用藻類作為食品，不但有悠久的歷史，而且食用的種類和方法之多，也是數(shù)不勝數(shù)。據(jù)初步統(tǒng)計，僅在我國所產(chǎn)的大型食用藻類至少有50～60種，經(jīng)常作為商品出售的食用藻類主要是海產(chǎn)藻類，如礁膜、石莼、海帶、裙帶菜、紫菜、石花菜等。商品食用淡水藻類有地木耳和發(fā)菜。我國云南景洪地區(qū)傣族同胞食用和出口緬甸等國的“島”和“解”就是用淡水藻類中的水綿和剛毛藻加工制成的。由于單細胞藻類中含有豐富的營養(yǎng)物質，又有繁殖快、產(chǎn)量高的特點，大面積培養(yǎng)單細胞藻類作為人類食用或家畜的精飼料，也早已引起人們的重視，而且有的（如小球藻、柵藻）已在國內外推廣利用。

海藻飼料

藻類對于醫(yī)學和農(nóng)業(yè)也有很密切的關系。有的直接作為藥用，例如褐藻中的海帶、裙帶菜、羊棲菜等，都有防治甲狀腺腫大的功效。紅藻中的鷓鴣菜和海人草可作為驅除蛔蟲的特效藥。從褐藻中提取的藻膠酸、甘露醇和紅藻中提取的瓊膠也在醫(yī)學中廣泛應用，例如藻膠酸鹽可作為制造牙模和止血藥物的原料；甘露醇有消除腦水腫和利尿的效能，瓊膠除作為輕瀉藥治療便秘癥外，還可用來作為制造藥膏的藥基、包藥粉的藥衣和細菌培養(yǎng)基的凝固劑。土壤藻類不但可以積累有機物質，刺激土壤微生物的活動，增加土壤中的含氧量，防止無機鹽的流失，減少土壤的侵蝕，其中有些藍藻還能固定空氣中游離的氮素，在提高土壤肥力中起重要作用。此外，藻類是魚類食物鏈的基礎，魚類的天然餌料一般都直接或間接地來自浮游藻類，所以在淡水魚類養(yǎng)殖中，多通過施肥，繁殖藻類，為魚類提供餌料。但是，當浮游藻類大量繁殖發(fā)生水華的時候，由于水中缺氧或產(chǎn)生有毒物質，也往往引起魚類的大量死亡。

你知道嗎

滸苔與綠潮

滸苔是一種可食用的海藻，也可以作為飼料和農(nóng)業(yè)肥料。在綠潮發(fā)生過程中并不會對海洋生態(tài)環(huán)境、人體健康和食品安全產(chǎn)生危害，而且還有利于凈化海洋生態(tài)環(huán)境。但是，在大批滸苔死亡后，由于有機質的集中分解，將對近岸海域的水質環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，滸苔爆發(fā)還會干擾旅游觀光和水上運動的順利進行。

水產(chǎn)養(yǎng)殖可以通過施肥繁殖藻類為魚兒提供餌料

以藻類為原料所制成的產(chǎn)品，特別是藻膠酸鹽，已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中。例如，瓊膠在食品工業(yè)中可作為凝固劑和糖一起制成軟糖，和淀粉一起制成包糖用的糯米紙，制面包時加入瓊膠可以使面包保持長期的松軟，加入果子露中，可制成冷凍果汁；制魚、肉罐頭時加入瓊膠，可以保持魚、肉的原形，使魚、肉不致在運輸中散開；在日本和歐美各國，還用瓊膠作為釀造酒、醋、醬油的澄清劑。在建筑業(yè)中，藻膠酸除用以粉刷墻壁、水泥加固、涂敷木材、金屬品和工作母機外，還可以制成格子板和油氈的代用品。在紡織工業(yè)中，可用藻類植物約有3萬種，主要分布于淡水或海水中。植物體型多樣，有單細胞、群體（由許多單細胞聚集而成，細胞沒有緊密的生理聯(lián)系）、多細胞的絲狀體及葉狀體。高等的藻類已有簡單的組織分化。植物體（簡稱藻體）大小差別很大，小的只有幾微米，必須在顯微鏡下才能看到；較大的肉眼可見，最大的體長可達100米以上。

瓊脂

國外海藻

藻類植物一般都具有進行光合作用的色素，能利用光能把無機物合成有機物供自身需要，是能獨立生活的一類自養(yǎng)原植體植物。藻體結構也比較復雜，分化為多種組織，如生長于太平洋中的巨藻。盡管藻體有大的、小的、簡單的、復雜的區(qū)別，但是，它們基本上是沒有根、莖、葉分化的原植體植物。生殖器官多數(shù)是單細胞，雖然有些高等藻類的生殖器官是多細胞的，但生殖器官中的每個細胞都直接參加生殖作用；形成孢子或配子，其外圍也無不孕細胞層包圍。藻類植物的合子不發(fā)育成多細胞的胚。有少數(shù)低等藻類是異養(yǎng)的或暫時是異養(yǎng)的，這可根據(jù)它們的細胞構造和貯藏的營養(yǎng)物質，與異養(yǎng)原植體植物——真菌分開。

藻類在自然界中幾乎到處都有分布，在潮濕的巖石上、墻壁和樹干上、土壤中也都有它們的分布。但主要是生長在水中（淡水或海水）。在水中生活的藻類，有的浮游于水中，也有的固著于巖石上或附著于其他植物體上。藻類植物對環(huán)境條件要求不高，適應環(huán)境能力強，可以在營養(yǎng)貧乏、光照強度微弱的環(huán)境中生長。在地震、火山爆發(fā)、洪水泛濫后形成的新鮮無機質上，它們是最先的居住者，是新生活區(qū)的先鋒植物之一，有些海藻可以在100米深的海底生活，有些藻類能在零下數(shù)十攝氏度的南北極或終年積雪的高山上生活，有些藍藻能在高達85℃的溫泉中生活，有的藻類能與真菌共生，形成共生復合體（如地衣）。

水中的海藻

藻類還可用以修飾布料、漿絲等，如我國廣東產(chǎn)的香云紗就是用海蘿膠作漿料制成的。硅藻在工業(yè)中的用途也很廣，例如加入硝酸甘油后，可以防止爆炸，可作為制造耐火磚、濾器、牙粉的原料。

隨著對藻類認識的日益深入，利用的范圍也在不斷擴大，從現(xiàn)在初步的研究成果來看，藻類在解決人類目前普遍存在的糧食缺乏、能源危機和環(huán)境污染等問題中，將發(fā)揮重要作用。

第三節(jié)　海藻趣聞

海上莊稼別樣栽

大家對大田里種的莊稼都有一些了解，比如玉米，每年春天把種子播入土里，很快，種子發(fā)芽，植株長高，直至開花、結穗。海帶這樣的海上莊稼如何在海上種植并生長呢？海帶種植的第一步是在室內培育海帶苗；第二步是將室內育出的海帶苗夾在長長的棕繩上；第三步是將綁有竹筒或空心玻璃球的棕繩一排排地半浮半沉地吊掛在海面上。以后，海帶隨著棕繩隨波漂蕩，遠遠看去，宛如一片海上糧田。

有趣的是，陸地莊稼都是扎根于土壤，莖葉向上生長，而海上莊稼恰恰相反，假根朝上，葉片向海底伸展。另外，二者在營養(yǎng)供給方法上也不一樣，陸地莊稼靠根吸收土壤中的水分和肥料，從而茁壯成長，海上莊稼靠葉子吸收紗袋里的化肥。

海上養(yǎng)殖

海藻的顏色比高等植物豐富

與高等植物相比，藻類的顏色可謂五彩繽紛，有的像春風吹綠的江南，呈現(xiàn)一片綠色；有的像金秋染就的霜葉，紅似二月之花；有的像玻璃海棠，呈現(xiàn)一片褐色。是什么把藻類打扮得如此美麗？答案就是色素。色素在植物界普遍存在。植物能進行光合作用，就是靠色素。色素有三大類，即葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽蛋白。根據(jù)化學結構，各大類色素又可細分為不同的種類或類型，如葉綠素可分為葉綠素a、葉綠素b、葉綠素c、葉綠素d等種類，葉綠素c又可進一步分為葉綠素c1和葉綠素c2；類胡蘿卜素可分為胡蘿卜素和葉黃素，胡蘿卜素又有胡蘿卜素α、胡蘿卜素β、胡蘿卜素γ、胡蘿卜素δ、胡蘿卜素ε等不同的類型，藻膽蛋白的類型更是變化多端，有數(shù)十種之多。各類色素在光合作用中分工明確，葉綠素是吸收日光能量進行光合作用的主要色素，其他色素則是輔助色素，負責將接收到的日光能量傳遞給葉綠素a進行光合成。

海帶苗

海上“莊稼地”

與高等植物相比，藻類不但具有高等植物所具有的葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素。c、胡蘿卜素β、胡蘿卜素γ、葉黃素、玉米黃素，還具有高等植物不具有的葉綠素c、葉綠素d、胡蘿卜素δ、胡蘿卜素ε、褐藻黃素、硅藻黃素、藍藻黃素及藻膽蛋白等。正因如此，藻類才表現(xiàn)出比高等植物更加豐富的顏色。

宛若神跡的海藻

海藻的“變色術”

在顯微鏡里，明明看到活的硅藻是黃褐色，可死亡后，硅藻有時卻會變成綠色。為什么會有如此奇妙的變化？原來這一切都是藻體內色素變化的緣故?；畹墓柙宄庶S褐色，是因為硅藻的細胞里除了葉綠素外，還含有特殊的黃色物質——硅藻素。當硅藻死亡后，硅藻素隨水排出體外，葉綠素卻仍然保留在硅藻體內，硅藻因此也就變成了綠色。

裙帶菜是褐藻。與所有褐藻一樣，裙帶菜體內既有綠色系列的葉綠素，又有黃色系列的類胡蘿卜素。鮮時，裙帶菜呈褐色，是由于類胡蘿卜素占優(yōu)勢，掩蓋了葉綠素的顏色。當裙帶菜在開水中時，黃色系列的類胡蘿卜素不耐高溫，首先遭到破壞；葉綠素因為能耐受較高的溫度而得到保留，因而葉綠素的綠色就表現(xiàn)出來。

烤紫菜是大家非常喜歡吃的一種休閑食品，商品名稱叫“海苔”。與新鮮紫菜相比，烤紫菜的外在形態(tài)發(fā)生了很大變化，同時味道也發(fā)生了改變，因而許多人不知道它究竟是什么東西，有的商家也因此迷惑消費者，說什么“海苔是不同于紫菜的另外一種海藻，營養(yǎng)價值比紫菜高”。商家的這種行為固然不值得提倡，但也道出了紫菜烘烤后的變化。

海苔就是烤過的紫菜

你知道嗎

為什么紫菜烘烤后就變色了

鮮紫菜呈黑紫色，經(jīng)過烘烤會變?yōu)榍嗑G色。這是因為紫菜加熱后，紅色的藻紅素被破壞了91%，藍色的藻藍素被破壞了82%，而綠色的葉綠素僅被破壞了5%，所以，葉綠素的綠色被表現(xiàn)出來，使紫菜呈現(xiàn)出綠色。

新鮮紫菜入口后略帶甜味，烘烤后則香氣襲人、鮮美可口。這是細胞壁變化的結果。鮮紫菜的細胞為黑色的方形細胞，由甘露聚糖組成的細胞壁像一層薄膜包裹著細胞內的各種物質，一定程度上阻止了胞內物質的釋放和味道的顯現(xiàn)，甘露聚糖的甜味則顯現(xiàn)出來。烘烤后的紫菜，細胞發(fā)生變形。甘露聚糖組成的細胞壁受到破壞，細胞內的各種物質可以自由地從細胞壁通過，香味和鮮味就會明顯地釋放出來。

藻中“珊瑚”

珊瑚是生活在熱帶海域的腔腸動物，它們以“辛勤勞動”及子孫后代的不斷努力，用自己的骨骼建造了一個又一個美麗的珊瑚礁。在沿海礁石上，還有另外一類珊瑚，它們不是動物，而是植物。植物珊瑚實際上是紅藻，又名珊瑚藻。珊瑚藻生活在海洋中，全身充滿了鈣質，身體粗糙而堅硬，與海洋中的動物珊瑚真有幾分相像，就連18世紀著名的生物分類學家林奈也極為肯定地說它是動物。但研究表明，珊瑚藻雖然身體里充滿了鈣質，但細胞內卻含有葉綠素，能通過光合作用養(yǎng)活自己，而不像動物那樣靠吞食別的生物為生。

珊瑚藻

珊瑚藻身高5厘米左右，基部固著在珊瑚礁上或淺海的巖穴內。它的身體數(shù)次重復叉狀分枝，并排列成羽狀。

珊瑚藻的鈣質身體為研究工作帶來了難度?？茖W家要研究它，必須用酸性物質使其脫鈣變軟。同時，珊瑚藻的鈣質身體在古生物學和地質學的研究上又有特殊的意義。由于鈣質化，珊瑚藻在漫長的地質年代變遷中不會像其他藻類一樣消失得無影無蹤，而是始終保持著當初的面目，成為可供現(xiàn)代人研究的化石。20世紀60年代，中國科學工作者在珠穆朗瑪峰地區(qū)進行科學考察，在第三紀巖層中發(fā)現(xiàn)了一種珊瑚藻化石，據(jù)此，科學家推斷珠穆朗瑪峰曾經(jīng)是一片海洋。人們還根據(jù)珊瑚藻提供的證據(jù)，發(fā)現(xiàn)大型海相碳酸鹽型油田。

你知道嗎

珊瑚藻的藥用價值

珊瑚藻還是一種中草藥，具有除濕殺蟲的功效，對蛔蟲、蟯蟲等癥有治療作用。日本專家鈴木用幾種海藻的浸出液研究了海藻的驅蛔蟲效果，結果顯示，珊瑚藻的驅蛔蟲效果比海人草還好，驅蛔蟲率是海人草的1.5倍。

水晶藍珊瑚藻

海藻體內的“腦黃金”

DHA是二十二碳六烯酸英文名字的縮寫，因為具有健腦作用，因而被形象地稱為“腦黃金”。

傳統(tǒng)DHA的商業(yè)來源是深海魚油。由于受物種、海域、氣候、資源等自然因素的影響，深海魚油產(chǎn)量和質量不是十分穩(wěn)定。而且，深海魚油中含有膽固醇和無法去除的EPA(二十碳五烯酸)。EPA既有軟化血管的功能，又有抑制兒童及青少年生長發(fā)育、影響胎兒生長、破壞血小板使血液不易凝固等副作用，因此，不能隨便將來自魚油的DHA添加到嬰幼兒食品中。美國食品和藥物管理局(FDA)(1997)認為，魚油中含有一些不安全的成分，長期服用可對人體產(chǎn)生副作用。研究發(fā)現(xiàn)，海洋微藻是DHA的新來源，許多單細胞藻中的DHA含量都超過微藻所產(chǎn)生的純油的15%，有的甚至超過純油的40%。

藻類食品

進一步研究的結果更令人驚喜，微藻DHA不但含量高，而且具有比魚油DHA食用安全、穩(wěn)定性強、生物利用率高等優(yōu)點。臨床試驗表明，微藻DHA油可作為食品添加劑用于食品加工，嬰兒和成人食用都安全可靠。微藻DHA供成人食用時，即使食用劑量高達每日15克，也無任何臨床副作用。有人分別用添加了魚油DHA和微藻DHA的面包做對比后發(fā)現(xiàn)，前者存放幾天后會散發(fā)出難聞的哈喇氣味，而后者則很少發(fā)生這種現(xiàn)象。結果說明，微藻DHA比魚油DHA穩(wěn)定性強。在生物利用率方面，微藻DHA極易被成人和嬰兒吸收。鑒于微藻DHA的這些優(yōu)點，目前歐洲國家已普遍開始食用微藻DHA。

藻類食品之羊棲菜

世界上許多國家已經(jīng)著手從微藻中提取DHA。美國通過海洋微藻的大規(guī)模培養(yǎng)率先獲得了DHA，我國也攻克了利用生物反應器培養(yǎng)深海植物的世界難題，生產(chǎn)出了高純度的DHA營養(yǎng)素。微藻DHA的成功提取，為人類的健腦行動提供了很好的幫助。

海洋環(huán)境與海洋生物

1.海洋區(qū)帶與海洋生物

地球表面71%是海洋。廣闊的海洋可以按地形和海水深度的不同劃分為沿岸地區(qū)和深海地區(qū)。沿岸地區(qū)(或近海區(qū))是指由海陸相接處到海底深200米以內的坡度較小的海區(qū)(此區(qū)也稱大陸棚，此海底稱大陸架)。在此區(qū)內又根據(jù)海水深度和其物理、化學的特性，分為濱海帶和淺海帶兩個地帶。濱海帶是由高潮線到50 米水深的地區(qū)。在此區(qū)域內動、植物的種類比較多。高潮線(即海水漲潮至最高處的海岸線)與低潮線(即海水退潮至最低處的海岸線)間的地帶稱為潮間帶。淺海帶是由50米水深到200米水深的地區(qū)。沿岸地區(qū)的面積只占海洋總面積的8%左右?？墒?，人們從近海捕獲的魚、蝦卻占海洋漁產(chǎn)總捕獲量的90%左右，盡管這與大洋區(qū)的漁業(yè)資源尚未得到充分開發(fā)有關，但近海區(qū)的生物資源確實要比大洋區(qū)豐富得多。我國的渤海、黃海和東海(合稱“東中國?！?都在大陸架區(qū)，絕大部分海底的水深都在200米以內，是世界上有名的漁場之一。深海地區(qū)(或大洋區(qū))是指沿岸地區(qū)以外的極大部分開闊海域。此區(qū)又分為傾斜帶和深海帶兩個地帶，前者是指水深200～2440米之間的地區(qū)，后者是指水深2440米以上至最深的海域。深海帶的特點是水溫低(界于0～5℃)，海床柔軟，環(huán)境穩(wěn)定，光線缺乏、無季節(jié)性變化，沒有什么植物，少數(shù)棲息的動物均為肉食性動物。通常把生活在近海和大洋的生物分別稱為近海生物和大洋生物。

大海邊的漁業(yè)養(yǎng)殖

2.水溫與海洋生物

海水溫度狀況是海洋生物地理分布的限制因素，除海鳥和海洋哺乳動物外，所有的海洋生物都是變溫生物，而海水溫度又隨著緯度和深度變化著，因此，海洋生物的分布就必然與海水溫度的地理差異有關。根據(jù)海洋表層溫度和整個生物的分布狀況，可以劃分出3個主要生物地理區(qū)：

（1）極區(qū)。表層有冷凍和冰塊影響，生物分布在此深度以下，浮游動物幼體種類較少而數(shù)量多，常成片集中分布，表層動物多，吸引大量海鳥和海洋哺乳動物。

（2）溫帶。季節(jié)變化顯著，表層水只在夏季是溫和的，由冷水團和溫水團侵入，生物組成復雜，有些地區(qū)生產(chǎn)力高，為重要漁場。

（3）熱帶。無明顯的季節(jié)變化，表層水溫終年都在20～30℃之間，生物種類多，垂直分層位置較深，有珊瑚礁分布。根據(jù)海洋生物對水溫適應范圍的大小，可將其分為兩類，即廣溫性生物和狹溫性生物。前者如牡蠣、抹香鯨、海豚等。后者又可分為狹喜冷動物，如端足類、哲水潘、鱒、深海魚類等；狹喜熱動物，如造礁珊瑚、異足類、多數(shù)翼足類、十足類的蝦、蟹等。

大海中的抹香鯨

3.光與海洋生物

太陽光輻射是海洋環(huán)境中最重要的生態(tài)因子之一。光能是海洋植物進行光合作用的能源，直接影響著海洋有機物的生成，從而也關系到整個海洋生物的生活和生存。光還直接或間接地影響著海洋生物的行為和分布。

海洋植物光合作用的強度與光照強度有直接關系。每一種海洋植物都有一定的最適度或飽和光照強度。在這個光照范圍內，光合作用速率可達最高水平。由于光線強度隨水深而減弱，因此，在達到某一水深時，植物光合作用所產(chǎn)生的氧量恰好等于其呼吸作用的消耗量，即水生植物所產(chǎn)生的有機物質全部為其自身生命活動所消耗，其有機物的凈產(chǎn)量正好為零。這時的光照強度稱為補償光強(補償點)。補償點所在的深度叫做補償深度。補償深度不僅取決于緯度、季節(jié)和日光照射的角度，也受天氣、海況和海水混濁度(包括浮游生物的豐歉)的影響。因此，海洋中底棲植物只能分布在近岸的淺水區(qū)域，而海洋表層水中的浮游植物是海洋中主要的初級生產(chǎn)者。光照也是影響海藻垂直分布的重要因子。由于水對目光中各光譜的吸收率與光線波長大小成正比。因此，在海洋藻類的垂直分布中，上層的海藻為含葉綠素多的藍綠藻，能有效利用紅光；中層是含褐藻素多的褐藻，能有效利用黃光和紅光；層面是含紅藻素多的紅藻，能有效利用藍綠色光線。由于浮游動物以浮游植物為食，因此，浮游植物的分布直接影響著浮游動物的分布狀況，同時也影響著以浮游動物為食的魚類等動物的行為和分布。另外，除爬行類和哺乳類以外的許多海洋生物當受到機械碰撞或溫度、電流和化學等刺激時，具有發(fā)光現(xiàn)象，以達到吸引異性、引誘食物和保護自身等生物學目的。

微波蕩漾的海洋

4.鹽度與海洋生物

鹽度對海洋生物的分布、形態(tài)、生長和發(fā)育都有影響。

根據(jù)水生生物對水環(huán)境含鹽量的忍耐性以及進行水鹽代謝和滲透壓調節(jié)的適應性，可把它們分為兩大類：

（1）狹鹽性生物。它們只能生活在鹽度穩(wěn)定的環(huán)境中，如深海和大洋中的生物。

（2）廣鹽性生物。它們對海水鹽度的變化有很大的適應性，如沿海和河口地區(qū)的生物以及洄游性動物。另外，大量的調查資料表明，不同鹽度海區(qū)的物種數(shù)量存在著差異，一般鹽度較低和鹽度變化大的海區(qū)，其物種數(shù)目較少。這是因為海洋動物是以狹鹽性變滲壓種類為主的。

5.溶解氣體與海洋生物

海水中溶解有大氣中所有的各種氣體，其中氧、氮和二氧化碳的含量很高。缺乏溶解氧的水域常有硫化氫出現(xiàn)，在停滯不動的海水中，還有有機分解和腐敗而產(chǎn)生的其他氣體(如甲烷)。這些溶解氣體在很大程度上決定著海洋生物的生命活動。

溶解氧可大量地從大氣中溶入海水，但更主要的是來自于海洋植物進行光合作用時排出的游離氧。海洋生物在呼吸作用過程中需要大量的氧氣，而有機殘體腐敗和分解時也消耗氧氣。絕大多數(shù)海洋生物在缺氧條件下會出現(xiàn)窒息死亡現(xiàn)象。海水溶解氧有較明顯的垂直分布，表面海水含氧量一般很高，常達飽和狀態(tài)，在25～50米水層附近，浮游植物大量密集，光合作用旺盛，氧含量很高。在其水層以下，溶氧量逐漸減少，到1 000米附近時，溶氧量達最小值。在深層，含氧量卻稍有增高，這是因為有較多溶氧量的極地海水流入的緣故。

在缺氧條件下，由于嫌氧細菌的活動，硫酸鹽經(jīng)過還原作用而形成硫化氫。硫化氫對絕大多數(shù)生物具有劇毒作用。

海洋藻類

氨是含氮有機物分解的中間產(chǎn)物，細菌對硝酸鹽的反硝化作用以及某些光合細菌和藍藻進行固氮作用時也產(chǎn)生氨。對海洋動物具有毒性作用的主要是分子氨，在低氧條件下其毒性尤為嚴重。

深海熱泉：生命綠洲

海底“黑煙囪”

自1979年科學家首次發(fā)現(xiàn)“黑煙囪”，它便成為海洋科學研究的熱點。1988年，中國與德國科學家聯(lián)合考察了馬里亞納海溝。人們通過水下攝像機看到：在水下3700米左右的海底巖石上，有像枯樹樁一樣的東西，周邊還有塊狀、碎片狀和花朵狀物，在噴溢出口處沉淀堆積了許多化學物質。采集到的主要巖石樣品為黃褐色，間雜黑色、灰白色、藍綠色。經(jīng)過鑒定和化學分析，確認是海底熱泉活動的殘留物，稱之為“煙囪”。其組成物大多是硫化礦物，除了大量的銅、鋅、錳、鈷、鎳外，還有金、銀、鉑等貴重金屬。在方圓幾百米的范圍，柱狀物體噴發(fā)著滾滾黑煙，數(shù)十個柱狀噴發(fā)物使人仿佛置身于一個由煙囪組成的海底工業(yè)基地。海底“黑煙囪”是由于海水沿海底地殼裂縫向下滲透，在被地殼深部加熱后，溶解掉巖石中包括硫和鐵在內的多種金屬元素，沿著裂縫對流上升，并噴發(fā)到海底形成的。能夠“噴金吐銀”的“黑煙囪”還帶來豐富的礦產(chǎn)資源?！昂跓焽琛本头植荚诤＜购突『笈璧財U張中心的位置上，其噴發(fā)沉積物在海底形成金、銀、銅、鐵、鉛、鋅、錳、鋇、汞等多種礦產(chǎn)。這些高品位礦產(chǎn)將成為人類潛在的礦產(chǎn)資源。

在“黑煙囪”四周，有種類和數(shù)量都十分豐富的海洋生物。一般深海的溫度只有0℃，而海底熱泉活動頻繁的“黑煙囪”的附近水溫卻高達350～400℃。據(jù)推算，水深每增加10米，就會增大1個大氣壓，這就意味著在水深4000米的海底，物體要承受上百噸的壓力。在這樣惡劣的環(huán)境下，竟然還有生物。為了解開這個謎，科學家們進行了不解的探索。1980年，有科學家在太平洋加拉帕戈斯群島附近進行水下考察，在一個海底深淵噴出的90℃的熱水中發(fā)現(xiàn)僵死的細菌；科學家們繼續(xù)下潛，在水下2650米深處，發(fā)現(xiàn)了活動力極強的細菌。而這里的水溫為250℃，壓力為2700萬帕斯卡。原來，那些在90℃熱水中發(fā)現(xiàn)的僵死細菌，是被熱水推到水深較淺的水域“凍死”或者是忍受不了內部的壓力“爆炸”而死的。

更令人吃驚的是，在活動熱泉附近，聚集了大量的新生物物種。人們熟悉的海洋生物在這里能夠見到，還有不少管蠕蟲活動在海底溫泉的噴口處。此外，在深海底部極端環(huán)境下競存有生命，即在高達400℃的海底火山口附近，存在著不計其數(shù)的耐高溫、耐高壓能力極強的微生物。它們屬于微生物中的古菌，在深海熱泉旁利用硫氧化獲得能量。只不過生物個體過于細小，被以往的研究所忽視而已。它們之所以在這里生活，是因為深海熱泉的環(huán)境與地球早期的環(huán)境相似。不同緯度、地形和深度的海洋，具有不同的物理及化學條件，因此造就了特色不一、各式各樣的海洋生物。

生活在陽光下的人們，決不會對“萬物生長靠太陽”這一說法產(chǎn)生懷疑。但是，深海海底“黑暗生物圈”的發(fā)現(xiàn)為我們打開了新的視野?！鞍栁摹碧柹顫撈髟跂|太平洋發(fā)現(xiàn)了近百度的高溫環(huán)境，海底噴出含硫化物熱液，冷卻后形成“黑煙囪”聳立于海底。當人們把海底表層的巖石和沉積物原封不動地取上來時，才發(fā)現(xiàn)深海底部決非“沙漠”，生物多樣性和生物密度可以和陸上熱帶雨林相比，目前新發(fā)現(xiàn)的生物已達10個門類500多個種類。有人將這些五彩繽紛、生機勃勃的海底生物世界稱為海底“生命綠洲”。

之所以令人驚訝，不僅在于熱液生物群的生物密度比周圍海底高1萬倍到10萬倍，更在于這種生物群賴以生存的能量來源與眾不同。熱液區(qū)的動物群，證明了不僅有在常溫和有光的環(huán)境下通過光合作用產(chǎn)生有機質的“有光食物鏈”，還存在著依靠地球內源能量即地熱支持，在深海黑暗和高溫的環(huán)境下，通過化合作用生產(chǎn)有機質的“黑暗食物鏈”。熱液生物群中最有趣的就是3米長的管狀蠕蟲，這些蠕蟲既沒有口也沒有消化器官，全靠硫細菌提供營養(yǎng)。

3200米的深海底景觀

在深海海底根本沒有陽光，不可能進行光合作用，而且溫度高、壓力大，硫細菌從熱液中取得地熱的能量，支持著特殊的熱液動物群。除了蠕蟲，還有瓣鰓類、螃蟹等熱液生物。熱液生物的新陳代謝特別快，遠遠高于靠陽光生長的生物群，因此個體較大。深海研究的發(fā)現(xiàn)結果表明，今天地球上有兩類生物群、兩種食物鏈：一類是靠外源能量即太陽能支持的，在常溫和有光的環(huán)境下靠光合作用產(chǎn)生有機質；另一類則是靠地球內源能量即地熱支持，在高溫和黑暗的環(huán)境下靠化合作用維持。這兩類生物群的能量來源和合成有機質的機理完全不同，它提示了我們地球生物起源的途徑。地球演化的早期大氣屬于還原性，不可能有靠光合作用存活的生物群，類似現(xiàn)在的熱液生物群、依靠地球內熱的生物也許是當時地球上獨有的生命群。這類熱液生物群在各大洋發(fā)現(xiàn)的分布地點已經(jīng)數(shù)以百計，離我們最近的就在沖繩海槽。

海底火山口動物可以證明植物的存在

以前，許多科學家都認為深海海底是永恒的黑暗、寒冷、寧靜，不可能存生生命。但是1979年科學家首次在水下2700米深的海底發(fā)現(xiàn)熱泉，并觀察到和已知生命極為不同的奇特生命形式，進而改變了對地球生命進化的認知。科學家分析了深海細菌對溫度、鹽度、壓力、營養(yǎng)等極端環(huán)境的適應性機理，證實深海細菌主要通過基因復制來適應極端環(huán)境。

熱液噴發(fā)物含有大量的化學物質和能量，孵育了耐高溫、耐高壓和分解有毒氣體并且不依靠太陽就能生活的大量生物。該生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特征被認為與地球生命形成早期的環(huán)境特征相似，因此研究熱液生命系統(tǒng)中的嗜壓、嗜熱等極端微生物無疑具有重大的意義。深海細菌對低溫、高壓的適應有高度的相關性，證實多不飽和脂肪酸在深海細菌低溫、高壓適應過程中發(fā)揮了關鍵性的作用。科學家們曾在距海平面10 896米以下的海洋最深處，發(fā)現(xiàn)了主要由脆弱的軟壁單細胞物種構成的生物群落，同時還發(fā)現(xiàn)有孔蟲的生物群落生活在太平洋馬里亞納海溝的“挑戰(zhàn)者”深淵。

有孔蟲是單細胞的原生生物，通常有硬殼，主要生活在海洋中。它們在深海環(huán)境中很少見，對地質學和生物學具有極為重要的意義。這些新生物體的DNA的分析表明，它們代表一種寒武紀以前的生物原始形式，更復雜的多腔生物是從這些原始形式進化而來的?！疤魬?zhàn)者”深淵的深度也許是在過去的600萬到900萬年前形成的，這些生物體，可能正是能夠適應隨深度增加而不斷增加壓力的種群的后代。

科學家曾觀測到關島附近海域的海底火山爆發(fā)，那里一座不斷噴發(fā)巖漿和有毒氣體的海底活火山周圍竟然生活著多種海洋生物。盡管生存條件極為惡劣，但包括蝦、蟹、帽貝和藤壺在內的大批生物在那里茁壯生長。這一發(fā)現(xiàn)為科學家研究極端惡劣環(huán)境下動物生存提供了線索。這類生物完全是依靠化學自營細菌的初級生產(chǎn)者。同“黑煙囪”噴出的熱液里富含硫化氫類似，這樣的環(huán)境會吸引大量的細菌聚集，并能夠使硫化氫與氧作用，產(chǎn)生能量及有機物質，形成化學自營現(xiàn)象。這類細菌會吸引一些濾食生物，或者是形成能與細菌共生的無脊椎動物共生體，以氧化硫化氫為營生來源，從而形成一個以化學自營細菌為初級生產(chǎn)者的生態(tài)系?？茖W家推斷不斷噴發(fā)的火山確實在源源不斷地給這里的生命提供養(yǎng)分。

太平洋海底的大頭魚

對于生命是最先誕生于地球表面，還是起源于海洋底部的熱泉，目前科學界仍在爭論?？茖W家們認識到氨基酸是構成有機體的最主要成分，而氮又是構成氨的基本成分，因此氮轉變成氨就成為生命起源過程中必要的一步。在高溫和高壓下利用金屬礦物作為催化劑，氮分子可以與氫發(fā)生還原反應生成由一個氮原子和三個氫原子組成的具有活性的氨分子。作為生命起源的前奏，氮分子向氨分子的轉換過程很可能發(fā)生在溶解了大量礦物質的海底熱泉周圍。而一個富含氨分子的環(huán)境比一個氮分子占主導的環(huán)境，能更有效地滿足早期生命起源對氮元素的需求。在800℃以上的環(huán)境下，氮元素只有以分子形式存在才能保持穩(wěn)定，從而排除了早期地球大氣中大量產(chǎn)生氨分子的可能。在地球形成的早期，由于小行星的撞擊，地球表面溫度要超出800℃。海底熱泉在地球早期如果能夠產(chǎn)生足夠的氨分子，通過海洋與大氣的水和氣體交換，氮分子占主導的早期地球大氣中氨分子會逐漸增多。由于氨屬于溫室氣體，能夠對地球表面起到保暖作用，這解開了當時在太陽能量不足的情況下，地球上的海洋仍能保持液態(tài)的謎團。

科學工作者乘坐潛水器考察大洋中脊和裂谷，同樣發(fā)現(xiàn)從裂谷底噴涌出來的熱泉。冷海水沿裂隙滲入熾熱的新生洋殼內部，變成熱海水，熱海水和洋殼玄武巖之間發(fā)生強烈的化學反應。玄武巖中的鐵、錳、銅、鋅等被淋濾出而進入熱海水中，從而噴出富含金屬的熱泉。由河流帶入海洋中的鎂、硫酸根，在此過程中大部分被中脊軸部的洋殼所吸收。沿著8萬千米長的大洋中脊只需要800萬～1000萬年，這些與世界海洋等量的海水就可以經(jīng)過脊軸洋殼循環(huán)一遍。它對于海水化學成分的演化，產(chǎn)生了深遠的影響。

淺海底景觀

我國科學家認為，最重要的深?？疾烊蝿蘸妥盍钊似诖恼菍τ诤５谉嵋杭捌渲車厥馍F(xiàn)象的研究?？茖W家們計劃在太平洋、大西洋和印度洋的5個已知存在海底熱液現(xiàn)象的區(qū)域進行進一步深海探測、采集熱流“煙囪”周邊的硫化物、水體、近海沉積物等樣品，對其礦物組成，金屬元素含量高低，周邊生態(tài)現(xiàn)象等進行綜合研究，并使研究成果盡可能得到應用。