海洋藻類生理學

指海洋藻類植物體的各種機能，包括植物體的生長發育、光合作用、營養、呼吸、代謝產物的運轉、累積和抗性等功能。目前僅在幾個方面有所研究。海藻生理研究是經濟海藻人工栽培和浮游植物的分布、消長研究的基礎。

基本介紹

• 中文名：海洋藻類生理學
• 屬性：學術名
• 葉綠素：5種
• 藻膽蛋白：20種
• 胡蘿蔔素： 60餘種
• 釋義：海洋藻類植物體的各種機能
• 所含金屬：汞鎘銀鎳硒鉛銅鉻砷鋅

色素和光合作用

海藻光合作用的一個特點是色素的多樣性。已知有 5種葉綠素：葉綠素a、葉綠素b、葉綠素C1、葉綠素C2和葉綠素d。還有 60餘種胡蘿蔔素和近20種藻膽蛋白。在海藻中，能捕捉光能並將光能傳遞到葉綠體上,除葉綠素a和葉綠素b外,還有葉綠素C1、葉綠素C2和葉綠素 d，以及藻藍蛋白、藻紅蛋白等藻膽蛋白。這些捕光色素起著吸收和傳遞能量的作用，使海藻適應海洋真光層的各種光照條件，對海藻的生長和進化有著重要意義。海藻光合作用固定碳的途徑是卡爾文循環，屬於有光呼吸的C3植物途徑（光合作用的最初產物為三碳的磷酸甘油酸）。是否有C7植物途徑（光合作用的最初產物為四碳雙羧酸），至今尚有爭論。

營養生理

研究較多的是對氮、磷等元素的吸收和代謝。定生大型海藻和浮游藻類都能吸收NH嬃、NO婣和NO娛。其中對NH嬃的吸收速率比對NO婣高得多，有些浮游植物甚至在吸收完NH嬃後才吸收NO婣。較高濃度的 NO2對藻體有毒害作用。條斑紫菜(Porphyra yezoensis)對 NH嬃的吸收速率和濃度關係是一條可飽和類型的曲線，也是很多定生藻類吸收 NH嬃的一種典型曲線。在達到飽和前，吸收速率隨著濃度的增高而加大。氮不足時，海藻的生長速度下降，體內的蛋白、核酸和光合色素含量下降，碳水化合物的含量增高。定生海藻的最佳生長需要一定的氮磷比例。水雲 (Ectocarpus confervoides)所需的比值低，約為5:1；墨角藻(Fucus vesiculosus)和皺波角叉菜（Chondrus crispus）的比值分別高達31:1和39:1。海藻有貯存無機縮合磷酸鹽的特性，使它在缺磷時能維持一段時間的生長。有些海藻的正常生長專門需要某一種元素,如硅藻需矽，褐藻需硼和碘,鞭毛藻類需鈷。海帶葉片中碘含量高達 3.2～4.9毫克/克（乾重），比海水的含量高10萬倍左右。

代謝產物的長距離運轉

研究較多的是褐藻類。如糖海帶(Laminaria saccharina)的生長期內，幾乎所有的C標記的產物都向生長部運輸。褐藻類藻體中的運轉物主要由甘露醇、胺基酸和蘋果酸鹽組成。海帶藻體中的運轉速度約為 5～10厘米/小時；巨藻(Macrocystis)體內可達56～78厘米/小時。中國學者在 50年代到60年代研究了代謝產物在海帶葉片中的運轉方向、速度和累積情況，觀察到在快速生長期，光合產物在葉片中有自上而下的運轉現象，髓部的喇叭絲是主要輸導組織。在這個基礎上提出了增產15%左右的海帶切梢增產法。

重金屬對海藻的影響

重金屬離子對浮游藻類的毒性效應主要取決於兩方面的因素：一是金屬毒性的大小和濃度，二是藻類對該種金屬毒性的敏感程度和累積的情況。根據毒性的大小,10種最毒的金屬的排列如下（由大到小）：汞、鎘、銀、鎳、硒、鉛、銅、鉻、砷、鋅。有人指出，金屬與硫氫基在細胞膜上的相互作用可能引起細胞膜透性增加，導致胞內成分喪失，從而表現出毒害作用。

微量活性物質的研究

早在19世紀的時候，藻類學家就發現:墨角藻的卵子和精子在結合前,卵子四周有很多精子遊動。中國藻類工作者也在海帶配子受精前觀察到同樣現象。如長囊水雲(Ectocarpus siliculosus)雌配子體中可分離出水雲烯烴，齒緣墨角藻 (Fucus ser-ratus)的雌配子體中可分離出齒緣墨角烯烴。這類活性物質可吸引雄配子游向雌配子，協助完成受精過程。進一步研究表明，這類活性物質不表現種的專一性。

生長發育和主要環境條件的關係

中國學者研究了海帶(Laminaria japonica)配子體和孢子體生長發育與溫度、氮營養、光線的關係，觀察到配子體生長的適溫在15°C左右，雌、雄配子的形成在10°C條件下最快，高過20°C則不能形成；找到培養配子體和幼孢子體的適宜氮、磷濃度和光照、光強條件，並在這個基礎上創造了海帶的夏苗培育法，解決了中國海帶養殖的人工育苗問題。研究表明，海帶生長的適宜溫度是 1～13°C，其中5～10°C是最適宜溫度，在 10°C以上也能保持發育能力。在這項研究的基礎上，中國成功地在長江以南進行了海帶南移養殖。實驗表明，海帶孢子體要在硝酸氮含量達到20毫克/立方米左右的海水中才能正常生長,一棵1～2米長的海帶每日要從海水中吸收6毫克氮才能正常生長。