实验4 淡水藻观察与群落结构分析.doc

实验4 淡水藻观察与群落结构分析.doc 生态学实验指导 实验4 淡水绿藻观察与群落组成分析 1(实验目的 1.1熟悉使用显微镜观察淡水藻，并绘制所观测藻的示意图; 1.2根据淡水图版资料，尝试鉴定观察到的藻类，并将它们进行聚类分析; 1.3 根据聚类分析结果，初步分析淡水绿藻群落的组成。 2. 实验器材 2.1 材料:实验1在大学城各校区湿地生态系统中采集的藻类。 2.2 仪器:显微镜、镊子、载玻片、盖玻片、滴管、吸水纸、擦镜纸、纱布一块。 3. 实验原理 3.1 藻类概况 藻类涵盖了原核生物、原生生物界和植物界。原核生物界中的藻类有蓝绿藻和一些生活在无机动物中的原核绿藻。属于原生生物界中的藻类有裸藻门、甲藻门(或称涡鞭毛藻)、隐藻门、金黄藻门(包括硅藻等浮游藻)、红藻门、绿藻门和褐藻门。而生殖构造复杂的轮藻门则属于植物界。属于大型藻者一般仅有红藻门、绿藻门和褐藻门等为大型肉眼可显而易见之固著性藻类。此类大型藻几乎99%以上之种类栖息于海水环境中，故大型藻多以海藻称之。另外，有些肉眼可见的固著性蓝绿藻和少数之硅藻严格而言应该亦属于大型藻的范围。 3.2 藻类的生态习性 藻类分布的范围极广，对环境条件要求不严，适应性较强，在只有极低的营养浓度、极微弱的光照强度和相当低的温度下也能生活。不仅能生长在江河、溪流、湖泊和海洋，而且也能生长在短暂积水或潮湿的地方。从热带到两极，从积雪的高山到温热的泉水，从潮湿的地面到不很深的土壤内，几乎到处都有藻类分布。除轮藻门外的各门藻类都有海生种类。 一般藻类植物可分为浮游藻类、飘浮藻类和底栖藻类。有的藻类，如硅藻门、甲藻门和绿藻门的单细胞种类以及蓝藻门的一些丝状的种类浮游生长在海洋、江河、湖泊，称为浮游藻类。有的藻类如马尾藻类飘浮生长在马尾藻海上，称为飘浮藻类。有的藻类则固着生长在一定基质上称为底栖藻类，如蓝藻门、红藻门、褐藻门、绿藻门的多数种类生长在海岸带上;这些底栖藻类在一些地方形成了带状分布,一般的说,在潮间带的上部为蓝藻及绿藻，中部为褐藻而下部则为红藻。 3.3 藻华 “水华”(water blooms)是淡水中的一种自然生态现象。绝大多数的水华是仅由藻类引起的，如蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等;也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。“水华”发生时，水一股呈蓝色或绿色。我国是淡水资源短缺的国家，富营养化状况加剧，导致湖泊水体藻华的频繁暴发，水中富营养化后，“水华”频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”，就连流动的河流，如长江最大支流——汉江下游汉口江段中也出现“水华”。 生态学实验指导 淡水中“水华”造成的最大危害是:饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。所以每次发生水华现象都会给人类和自然界带来巨大的损失或灾害。 3.4经济藻产业 藻类的养殖是对二氧化碳最快的消耗，比如说生产天然虾青素而养殖的雨生红球藻(一种单细胞的经济藻)，每100ml的藻液要消耗18g左右的二氧化碳，藻类是一种浮游植物，在其生长繁殖的过程中除了少量的氮、磷、钾外绝大部分需要的是二氧化碳，二氧化碳转化为藻类的细胞壁、以及脂类和多糖类，因此大力发展经济藻以及产油的能源藻是消耗二氧化碳“变废为宝”的一个非常重要而有效的途径。 绿藻中如石莼、礁膜、浒苔等历来是沿海人民广为采捞的食用海藻。海产扁藻、小球藻等单细胞绿藻繁生快，产量高，含有一定量的蛋白质、糖类、氨基酸和多种维生素，可作食品、饲料或提取蛋白质、脂肪、叶绿素和核黄素等多种产品。有的绿藻可作为药用，如小球藻、孔石莼等。煤、石油是碳氢化合物经过千万年的演变而来，养殖藻类就是缩短这个变油的进程。 在太阳能的作用下充分利用CO2光合作用变成生物柴油，好处是消耗了CO2，变成了储藏的我们急需要的能量，关键是其效能远远大于普通植物对CO2的消耗量以及对太阳能的利用。荒山滩头均可养殖经济藻和能源藻类，而且可以立体养殖。因此值得大力发展。此外，利作藻菌共生系统和活性藻的来处理生活污水和工业污水。 3.5 小结 明确藻类水体中常见种类，探索它们在生长过程中的生理生态特征，将有助于我们控制藻华，从藻类中开发出经济藻类，帮助人们获取食物、药品、能源以及固定CO2和处理生活污水。 4. 实验内容与步骤 4.1藻类采集与富集培养 见实验1(光照诱导和富营养诱导培养3周) 4.2藻类种类的观察 (1) 用胶头滴管吸取适量的藻类水液,滴于载玻片上,盖上盖玻片并稍加压力，尽量减少气泡的产生, 先从低倍镜下观察起。先了解制片上切片的情况，如需详细观察制片中某一部分的细微结构，则先在低倍下找到合适的位置，并移到中央，然后转动镜头转换器，用较高倍的物镜观察和油镜观察。 (2) 绘出不同种类的藻类细胞大致形态。草图与实物应基本一致。绘图时应小心用橡皮擦 生态学实验指导 单方向擦去不必要的线条再用硬铅笔(2H或3H)沿着草图的线条把它们画清晰，注意用力均匀，粗细一致。 4.3绿藻门特征及分类 绿藻门(Chlorophyta) : 绿藻是藻类植物中最大的一门，约有350个属，绿藻分布很广，形态结构多种多样，有单细胞个体，有群体，也有多细胞的丝状、片状不分枝或分枝的个体。其生殖方式也是多种多样的，有无性生殖， 有性生殖。有性生殖又有同配生殖、异配生殖以及最高级的卵式生殖。还特有接合生殖。 (1)衣藻属(Chlamydononss) 衣藻生长在氮质丰富的沟渠、湿草地上，特别是废粪坑或尿缸中生长更多，为单细胞浮游藻类。细胞呈梨形、卵形或长筒形，细胞的前端有两条等长的鞭毛。鞭毛的基部有个伸缩泡，眼点的位置在细胞前端一侧，细胞中有一个厚底杯状的叶绿体，叶绿体中有一个有鞘的淀粉核。细胞核位于叶绿体前方细胞中央，细胞壁由纤维素构成。 (2)空球藻属(Eudorina) 群体球形或卵形，由16、32、64个衣藻型细胞组成，群体细胞彼此分离，排列在群体胶被的周边。群体胶被表面平滑或具胶质刺向群体外侧突出，中央具2条等长的。常见有机质丰富的水体内。 (3)盘藻属(Gonium) 群体板状，方形，由4~32个衣藻型细胞排列在一个平面上组成，具胶被。群体细胞的个体胶被明显，彼比由胶被突起部分相连，呈网状，中央具1个大的空腔。常生长在有机质丰富的池塘中。 (4)实球藻属(Pandorina) 藻体为球形或卵圆形群体，多由4、8、16、32个细胞构成，共同埋于一胶质包被中，互相紧密拥集成一紧密群体。 (5)团藻属(Voluox) 团藻生长在稻田或池塘中，是多细胞浮游藻类，藻体球形，由几个以上像衣藻的细胞成单层排列在球体表面的胶质鞘中，中央是充满液体的大腔，每个细胞的两根鞭毛露出鞘外。另外，在团藻母体的大腔中可以看到脱离母体的子团藻个体，甚至这些子团藻大腔内孙团藻已经形成，成为“三代”同体。 (6)小球藻属(Chlorella) 单细胞，小型，单生或聚集成群。细胞球形体或椭圆形。叶绿体1个，周生，杯状或为一弯带状，具1个蛋白核或无。生殖时每个细胞分裂形成2、4、8或16个似亲孢子，孢子经母细胞壁破裂释放。淡水种类常生长在较肥沃的小水体中，在天然情况下个体一般较少，但在人工培养下能大量繁殖。细胞含蛋白质丰富，可达干重的50%左右，为生产蛋白质的良好对象。 (7) 月牙藻属(Selenastrum) 常4、8、16个细胞组为一群体，数个彼此联合，形成多达100个细胞以上的群体，无群体胶被。少数为单细胞浮游生活，细胞新月形、镰形，两端尖锐。同一个母细胞产生的个体彼此以凸出的一侧相互联接，叶绿体1个，片状，除细胞凹侧小部分外，叶绿体几乎充满整个细胞，蛋白核1个或无。 (8)水网藻属(Hydrodictyon) 植物体大形，鲜黄绿色，由圆柱形到宽卵形的细胞彼此以两端连结组成囊状的网。网眼多为五至六边形，细小时叶绿体为片状，具多个造粉核和多个细胞核。藻体常生长在湖湾、池塘、沟渠等各种静止水体中。 (9)栅列藻属 (Seanedesums) 此属植物体通常是由4~8个至16个纺锤形或长筒形细胞组 生态学实验指导 成的群体，多细胞以长轴平行排列，或排成交互的2排。群体上细胞同形，或边缘的细胞与中间的细胞异形，细胞的表面光滑或有刺。 (10) 盘星藻属(Fedissirum) 此藻为8、16、32个细胞组成的群体，多角形的细胞排列成一个规则的平板，群体呈圆形片状。 (11)丝藻属(Ulothrix) 植物体是一条不分枝的丝状体，每个细胞均作圆筒形，1核居中央，1个带状叶绿体，沿细胞壁周生成环状或筒状，内含一个至几个淀粉核。丝内各细胞都有营养和生殖两种功能，但基部的一个细长无色，叫固着器细胞无繁殖能力。丝藻群像一片羊毛附着在流动水中的石头上。 (12)石莼属(Ulra) 植物体分为3部分，上部是像叶的片状体，下部一个短梗，基部是根状固着器，生长于海边岩石上或石沼中 (13) 浒苔属(Enteromorbpha) 此属与石莼属相近，常与石莼植物生长在一起。成熟植物体为单层细胞厚的中空管状体。幼植物体从基部以假根状细胞或多细胞假根固着基质。 (14)刚毛藻属(Cladohpora) 植物体是分枝的丝状体，其基部为假根状分枝着生于基质上。细胞长圆筒形，壁颇厚，质地分3层，内层为纤维素，中层为果胶质，外层是附生的硅藻，用手触摸有粗糙的感觉。具多个周生、盘状的叶绿体和多个蛋白核。营养繁殖以藻丝断裂方式进行。 (15)新月藻属(Closterum) 植物为单细胞，新月形中央有一核，两端各有一个叶绿体，叶绿体表面有纵行突起的棱，在横切面上呈星状，叶绿体里面埋有一列淀粉核。细胞两端各有透明的细胞质层，含明显的液泡。 (16) 鼓藻属(Cosmarium) 属于接合藻纲单细胞，长微大于宽，中腰部缢缩，将细胞分成两个半细胞，半细胞圆形、椭圆形、梯形、卵形等。细胞壁平滑或具点纹乳突等。 (17)水绵属(spirogyra) 植物体为长而不分枝的丝状体，偶尔产生假根状分枝，生长在水底或漂浮在水面。细胞壁外层有大量果胶质，故很滑腻，用手触摸有粘滑感，这是野外鉴别水绵的重要特征。营养细胞圆柱形，每个细胞中有一至数条带状叶绿体，沿细胞壁作螺旋缠绕，每条叶绿体上有一列造粉核。每个细胞中有一个大液泡，中央悬挂着一个细胞核。夏末秋初取漂浮在水面黄绿色处于生殖时期的水绵装片，置于低倍镜下观察，注意观察接合生殖各个时期。示范观察水绵的接合生殖各个时期。 4.4藻类鉴定 根据上述的绿藻门各属的特征，以及藻类的图版资料(老师提供)，对观察到的藻类进行属、种水平的鉴定。 5(作业 ,(绘制绿藻示意图，初步鉴定其属、种，并写出其拉丁名; ,(每组设计一种大学城湿地绿藻纯培养实验以及详细的实验步骤; ,(分析各校区湿地生态系统的结构、功能及人工干预后的可能动态。