扫描电子显微镜下的海藻生物
2005-04-29
海洋浮游生物是海洋生物的重要组成部分,它们数量庞大、种类繁多,是海洋不少鱼类和动物的主要食物来源,是海洋食物链中重要的一环。目前人们对海藻的了解非常少,它们对整个海洋生态环境的影响,以及人类的活动对它们的影响都是科学家所关注的。
海洋浮游生物缺乏发达的运动器官,它们只能悬浮在水层中随水流移动,它们的个体极小,仅仅能在显微镜下看见。其中一些浮游生物能通过自身光合作用使海水中的无机化合物转化成有机化合物,这些浮游生物主要包括海洋细菌和一些单细胞藻类,它们可以自己制造碳水化合物和氧气等有机物。
腰鞭毛虫是海洋浮游生物的重要成员之一。这一微生物种群包括很多大小形状不同的藻类,它们在水中均靠两根鞭毛的推进而呈螺旋式前进:一根鞭毛位于细胞体周使身体旋转,另一根鞭毛处于细胞尾部推动身体前进。
腰鞭毛虫处于水生食物链的最底层,它们能通光合作用直接将光能转变为化学能。海洋生物的生存,甚至地球上所有其他生物的生存都依赖这种重要的能量转化。由于腰鞭毛虫数量庞大,所以它们的光合作用产生的能量也非常巨大,从这种意义上来看,将它们称之为“地球的主宰者”一点也不为过。
腰鞭毛虫能给地球其他物种的生存提供能量,这是好的方面。然而在适宜条件下,腰鞭毛虫的大量繁殖能够产生一种奇特的自然现象——赤潮。
赤潮主要发生于临近海岸的水域,海洋中的上升洋流将海底富有营养的物质带到海面,加上大量的工农业和生活污水不断排入海洋,使某一海域中营养物质含量不断提高,这些为腰鞭毛虫的大量繁殖提供了物质基础。如果持续干旱少雨、水温偏高,使得各种条件如水温、溶氧量、pH值等适宜之后,腰鞭毛虫就迅猛繁殖,密度能达到每升水几百万个。腰鞭毛虫疯狂繁殖的同时会产生大量类胡萝卜素,从而使海水变成金色或红色,被人们形象地称做“赤潮”。赤潮爆发时,因藻类生物种类和数量的不同,还可呈现红、黄、绿等不同颜色。
人类对赤潮并不陌生,早在《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述:“河里的水,都变作血,河也变得腥臭了,埃及人再也不敢喝这里的水了”。严格来说,赤潮属于一种自然现象。赤潮有时是大范围和持久的,有时又是小范围和阵发的,某些区域赤潮爆发时可产生大量毒素。最近20年来全球赤潮发生的频率、密度和规模都呈上升趋势。赤潮已经成为世界性的公害。被人们喻为“红色幽灵”,对渔业资源、海产养殖业、旅游业和人类健康甚至世界物种都造成了巨大的影响。科学家认为赤潮的频发最根本的原因是水体的水质污染(水体富营养化)。追根溯源,水体的污染正是来源于人类的生产生活产生的废水、污水和废物。这些废污水中含有大量的氮、磷和其他有机物,这些污染物汇入大海,使浅海正在成为一个大型垃圾场。
科学家认为目前赤潮的频发其实就是环境恶化的一个信号,如果海洋污染得不到有效控制,赤潮现象会愈演愈烈,最终受累的还是人类自身!要想真正控制“红色幽灵”,关键还是“治本”——大力加强环境保护,减少海洋污染,掐断它的营养源!
赤潮有以下几种类型:
无毒的赤潮:仅仅产生一些令人讨厌的现象(臭味和水色改变)和消耗水中氧气。赤潮生物会分泌出黏液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸进而窒息死亡。
产生毒素的赤潮:在260多种能形成赤潮的浮游生物中,能产生毒素的有70多种。浮游生物产生的毒素叫贝毒,是目前已知的毒性最大的天然有机化合物。有些种类的贝毒其毒素比眼镜蛇的毒素还要高80倍,比一般的麻醉剂强10万多倍。贝毒通过食物链,能够迅速在海洋生物体内聚集,导致海洋生物的成批死亡。贝毒还通过食物链造成人类肠胃消化系统或神经系统中毒,甚至威胁人的生命。其实海洋中某些有毒的鱼类就是因为进食有毒的浮游生物才使体内带毒的,如河豚。由于一些有毒的藻类生物会发光,贻贝摄取后也会使自身发光,美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。
藻类生物长得什么样子?有毒与无毒的腰鞭毛虫有什么区别?科学家用电子扫描显微镜对它们进行了观察。