第二节第二节 影响培养藻类影响培养藻类生长和繁殖的因子生长和繁殖的因子 与单细胞藻类生长繁殖密切相关的因子与单细胞藻类生长繁殖密切相关的因子1.1.光光 照照2.2.温温 度度3.3.营营 养养4.4.盐盐 度度5.5.溶解气体溶解气体6.6.pHpH7.7.生物因子生物因子 每个环境因子对生物的作用可以区分为三类：每个环境因子对生物的作用可以区分为三类：最高限最高限：超过最高度时生物就不能生存：超过最高度时生物就不能生存最低限最低限：低于最低度时生物就终止生命活动：低于最低度时生物就终止生命活动最适度最适度：广义：广义指生物能正常生活的范围指生物能正常生活的范围 狭义狭义指生命活动最旺盛的范围指生命活动最旺盛的范围一、光的生态作用一、光的生态作用(一一)光源光源：太阳光、人工光源：太阳光、人工光源(二二)光量光量（光照强度）：（光照强度）：不同的单细胞藻类要求不同的光照强度不同的单细胞藻类要求不同的光照强度,在适光范围内在适光范围内,光照强度增加光照强度增加,光合作光合作用速率加快用速率加快,藻类就充分生长和发育藻类就充分生长和发育 补偿点补偿点饱和光照强度饱和光照强度1)1)补偿点补偿点 Ib Ib：此时的光照强度只能维持基础代谢：此时的光照强度只能维持基础代谢,当超过当超过 Ib Ib 时时,藻体就增殖藻体就增殖 Ib Ib：活动盒形藻为：活动盒形藻为107.5Lx,107.5Lx,双鞭毛藻为双鞭毛藻为258Lx258Lx2)2)饱和光照强度饱和光照强度 IsIs ：指细胞分裂速率或光合作用：指细胞分裂速率或光合作用达到最高值时的光照强度达到最高值时的光照强度作为光照强度函数的小球藻的生作为光照强度函数的小球藻的生长率长率3 3）最适光照强度范围：）最适光照强度范围：IbIbIsIs之间之间 如：活动盒形藻如：活动盒形藻107.5107.51849.3 Lx1849.3 Lx；小环藻在小环藻在13.313.32666.66 Lx2666.66 Lx 低于补偿点或高于光饱和点都将影响藻低于补偿点或高于光饱和点都将影响藻细胞的生长，表现为颜色变浅或变白而细胞的生长，表现为颜色变浅或变白而死亡死亡 最适光照强度最适光照强度4)4)光在培养液中的吸收和穿透光在培养液中的吸收和穿透 由于藻细胞对光的吸收和散射由于藻细胞对光的吸收和散射,随着深度的随着深度的增加增加,光强逐渐减弱光强逐渐减弱 当培养液的浓度增加时当培养液的浓度增加时,光的投射深度就愈光的投射深度就愈浅浅 例：小球藻悬浮液中光的吸收情况例：小球藻悬浮液中光的吸收情况 1g 1g干重干重L L浓度下浓度下:第第1cm1cm时时9595以上红光被以上红光被吸收，吸收，6060绿光被吸收绿光被吸收10g10g干重干重L L浓度下浓度下:第第1mm1mm时大部分光被吸收时大部分光被吸收 外界环境变化时外界环境变化时,补偿点和最适光量也补偿点和最适光量也将发生变化将发生变化温度温度：温度降低：温度降低,补偿点也降低补偿点也降低营养物质的浓度营养物质的浓度：营养浓度高时：营养浓度高时,可以可以在较强的光强下生长在较强的光强下生长,反之亦然反之亦然藻液密度藻液密度：藻液浓度稀：藻液浓度稀,光的透入强光的透入强,深深度也加深度也加深,藻体吸收的光量也随之增大藻体吸收的光量也随之增大,此时的最适光强就越低此时的最适光强就越低,要求弱光照要求弱光照,反反之亦然之亦然 5 5）影响最适光照强度变化的因素）影响最适光照强度变化的因素 二者关系受二者关系受种类种类、光强大小光强大小和和温度温度等影响等影响间歇性的光照有利于同化作用的增强间歇性的光照有利于同化作用的增强光照强度较低或白天温度较低光照强度较低或白天温度较低,日照时日照时间较长间较长,则生长率与日照时间成正比。
则生长率与日照时间成正比饱和白昼饱和白昼：即在强光下：即在强光下,较长的日照时较长的日照时间间,生长率反而不增加生长率反而不增加相同营养条件相同营养条件,不同光照条件下不同光照条件下,生长速生长速度不同度不同 6)6)日照时间的长短与单细胞藻类的生长关系日照时间的长短与单细胞藻类的生长关系 (三三)光质与单细胞藻类光合作用的关系光质与单细胞藻类光合作用的关系1 1 单细胞藻类的色素成分及其作用单细胞藻类的色素成分及其作用 (1)(1)叶绿素叶绿素chlorophyllchlorophyll：任何藻细胞都具有，是：任何藻细胞都具有，是进行光合作用的主要色素进行光合作用的主要色素三种叶绿素三种叶绿素：叶绿素叶绿素a:a:一般藻类都具有一般藻类都具有叶绿素叶绿素b:b:单细胞绿藻和裸藻有单细胞绿藻和裸藻有,硅、金、蓝藻无硅、金、蓝藻无叶绿素叶绿素c:c:硅藻含量高，其次是金、黄、甲、隐藻，硅藻含量高，其次是金、黄、甲、隐藻，单细胞绿藻和蓝藻没有单细胞绿藻和蓝藻没有Chlb Chlb 和和Chlc Chlc 可以把吸收的光能传递给可以把吸收的光能传递给ChlaChla 叶绿素对光谱的吸收叶绿素对光谱的吸收 Chla Chla 对红光的吸收部宽对红光的吸收部宽 Chlb Chlb 对蓝光、紫光的吸收部较宽对蓝光、紫光的吸收部较宽 环境因素可以影响叶绿素的含量环境因素可以影响叶绿素的含量 光强叶绿素光强叶绿素a a含量大含量大,光弱叶绿素光弱叶绿素b b含量大含量大 培养液中氮含量高，叶绿素培养液中氮含量高，叶绿素a a的量就大的量就大例：在缺氮培养液中加入氮，三天以后，例：在缺氮培养液中加入氮，三天以后，ChlaChla、Chlb Chlb 含最的相对比例增加含最的相对比例增加,(Chla/Chlb)l00=113.8(Chla/Chlb)l00=113.8（100100为未加氮以前的为未加氮以前的ChlaChla和和ChlbChlb的含量）的含量）类胡萝卜素类胡萝卜素色素群，由色素群，由、胡萝卜胡萝卜素及多种叶黄素组成素及多种叶黄素组成 各门单细胞藻类中的主要色素各门单细胞藻类中的主要色素绿藻：绿藻：胡萝卜素为主，胡萝卜素为主，胡萝卜素和叶黄素胡萝卜素和叶黄素硅藻硅藻、胡萝素为主，多种叶黄素（岩藻黄素、胡萝素为主，多种叶黄素（岩藻黄素、新岩藻黄素、硅甲藻黄素、硅藻黄素）新岩藻黄素、硅甲藻黄素、硅藻黄素）蓝藻：蓝藻：胡萝卜素为主，蓝藻黄素、蓝藻叶黄素。
胡萝卜素为主，蓝藻黄素、蓝藻叶黄素金藻：金藻：胡萝卜素为主，其次岩藻黄素胡萝卜素为主，其次岩藻黄素 它们的吸收光谱的范围它们的吸收光谱的范围 446 446482nm482nm之间之间 类胡萝卜素在光合反应中的作用类胡萝卜素在光合反应中的作用 为辅助色素配合叶绿素为辅助色素配合叶绿素 a a 参加光合作用参加光合作用,对叶绿素有保护作用对叶绿素有保护作用类胡萝卜素的含量与其它色素互为消长类胡萝卜素的含量与其它色素互为消长,即其它色即其它色素含量不足时素含量不足时,类胡萝卜素含最就增加类胡萝卜素含最就增加如在光照不足处如在光照不足处,类胡萝卜素的含量多；当含氮量类胡萝卜素的含量多；当含氮量高时高时,叶绿素和藻胆素的含量增加叶绿素和藻胆素的含量增加,则胡萝卜素的则胡萝卜素的含量就降低含量就降低,或相反或相反藻胆素藻胆素色素群（藻红素色素群（藻红素R R藻胆素、藻蓝素藻胆素、藻蓝素一一 C C 藻胆素，是含氮的色素蛋自质）藻胆素，是含氮的色素蛋自质）吸收光谱的范围吸收光谱的范围：它们一般的吸收值在绿光、：它们一般的吸收值在绿光、黄光范围内，最大吸收值在橙光，最小吸收值黄光范围内，最大吸收值在橙光，最小吸收值在青光范围内。
在青光范围内藻胆素在光合反应中的作用藻胆素在光合反应中的作用对叶绿素对叶绿素a a起辅助作用，对类胡萝卜素有协调作用起辅助作用，对类胡萝卜素有协调作用蓝藻对光照的变化能敏感地适应，在长波光处蓝藻对光照的变化能敏感地适应，在长波光处（吸收红光，放过蓝光）能增加藻蓝素的含量，（吸收红光，放过蓝光）能增加藻蓝素的含量，藻体呈蓝色；在短波光较多处增加藻红素，藻藻体呈蓝色；在短波光较多处增加藻红素，藻休呈红色休呈红色补色适应补色适应”：蓝藻随光质变化而使体色变化的：蓝藻随光质变化而使体色变化的现象现象2 2 光质与藻类的光合作用效率光质与藻类的光合作用效率 光合作用效率光合作用效率：不同藻类对光质的要求是不：不同藻类对光质的要求是不相同的，光合作用效率也随之变化相同的，光合作用效率也随之变化在一般情况下，光波越在一般情况下，光波越短短，光合作用效率，光合作用效率低低，其，其次与色素种类有关次与色素种类有关吸收光谱吸收光谱：表示某种藻的各种色素对光谱吸收曲：表示某种藻的各种色素对光谱吸收曲线的总和线的总和作用光谱作用光谱：各色素所吸收的光波对光合作用发生：各色素所吸收的光波对光合作用发生效率的光谱。
效率的光谱作用光谱曲线：不同光波对某种藻类的光合作用效作用光谱曲线：不同光波对某种藻类的光合作用效率光谱所绘成的曲线率光谱所绘成的曲线二、温度的生态作用二、温度的生态作用 1 1、适应温度范围、适应温度范围1 1）最高适应范围：在适温的高限，超过）最高适应范围：在适温的高限，超过高限生命活动受影响高限生命活动受影响2 2）最低适应范围：在适温的低限，低于）最低适应范围：在适温的低限，低于低限生命活动受影响低限生命活动受影响3 3）最适适应范围：指生物生长、繁殖最）最适适应范围：指生物生长、繁殖最快的理想温幅快的理想温幅从下表中可以看出在从下表中可以看出在 30 30 时为最高的适时为最高的适温范围，温范围，10 10 为最低适温为最低适温202028 28 是最适温度范围是最适温度范围各种藻类的适应温度范围是不同的，而且对同一种各种藻类的适应温度范围是不同的，而且对同一种藻类也不是固定不变的，可随光照、营养等条件藻类也不是固定不变的，可随光照、营养等条件而发生变化，如增加营养可以提高温度而发生变化，如增加营养可以提高温度绿藻绿藻:上限上限35,35,下限下限5 58,8,最适最适25253030 蓝藻：最适蓝藻：最适28283535（或（或202030 30）硅藻：新月菱形硅藻硅藻：新月菱形硅藻5 52525，最适，最适1515，平板藻上限平板藻上限2020下限下限3.43.44.64.6最适最适171719192 2 高温和低温对培养藻类的影响高温和低温对培养藻类的影响(l)(l)对藻类的危害对藻类的危害 温度愈高，受害愈严重，维持生命时间愈短温度愈高，受害愈严重，维持生命时间愈短骨条藻在骨条藻在3535时，一天内可以恢复繁殖力，时，一天内可以恢复繁殖力，38 38只能维持只能维持2 2小时，小时，4040时时3030分钟就死亡了。
分钟就死亡了温度愈低，受害愈严重温度愈低，受害愈严重骨条藻在骨条藻在55时可维持时可维持8 8天，天，00时维持不到一天时维持不到一天温度愈高或愈低，出现质壁分离现象愈早温度愈高或愈低，出现质壁分离现象愈早 (2)(2)单细胞藻类的低温保存单细胞藻类的低温保存生物对低温的忍耐性较强，利用低温使生物呈生物对低温的忍耐性较强，利用低温使生物呈休眠状态，在一定条件下可以恢复生理机制休眠状态，在一定条件下可以恢复生理机制和形态，因此能保存较长的时间和形态，因此能保存较长的时间3 3）藻类对有害温度的适应藻类对有害温度的适应 驯化适应驯化适应 改变营养条件：如改变营养条件：如00时，增加细胞时，增加细胞内的抗寒物质内的抗寒物质糖分生理上的适应生理上的适应:蓝藻原生质有高的凝蓝藻原生质有高的凝固点，这是对有害温度的适应是，在固点，这是对有害温度的适应是，在长期自然选择过程中形成的长期自然选择过程中形成的 三、气体的生态作用三、气体的生态作用 1 1 二氧化碳与单细胞藻类的生长发育二氧化碳与单细胞藻类的生长发育 1 1）水中水中 CO CO2 2的来源的来源 有机物的分解；水生物的呼吸作用；大气中的有机物的分解；水生物的呼吸作用；大气中的 COCO2 2 溶于水溶于水 2)2。