书城自然科学海之福荫:美轮美奂的海洋植物
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第3章 海洋生命之源:海洋植物(2)

其实,食物链还不能真正反映海洋里真实的营养结构,因为海洋食物关系是非常复杂的,生态系统中的一个动物种群通常不是固定消费其低一个营养级的物种种群。如被确定为第五营养级的物种只是部分或主要依靠第四营养级的动物生存,也同时摄食第三、第二营养级的动物,而且其幼体和成体的食物也往往处于不同的营养级。因此,实际上海洋里有机物质传递的路径,从低级到高级,从被食生物转化到摄食生物的食物关系是由食物链与食物链交织在一起,犹如网状结构的复杂关系,我们称它为食物网。

海洋生物的巨大价值

海洋生物与人类的关系密切,对人类的生产和生活具有巨大的价值,主要体现在以下三个方面:

1.科学研究

比如仿生学,早在远古时代,人们就已开始模仿生物了。舟船、舵和桨,就是古人依照鱼的形状以及鱼尾和鱼鳍发明出来的。依据海豚的体形、皮肤结构等特点,设计出的潜艇、鱼雷和小型船只的水下部分,可减少阻力20%~50%。

2.食用价值

“海洋生物多样,注定成为人们猎食的场所。自古以来,人们就喜食海产品,而到今天,海洋食品在我们的活中越来越多,鱼、虾、蟹、贝、藻类(海带、紫菜)这些海洋食品在我们的餐桌上随处可见。而近些年来,随着人们对保健食品的喜爱,海洋食品就又以其独特的生物活性成分越来越受到关注。而且由于海洋食品加工方式的不断进步,海洋食品进入我们饮食的方式也就更加多样,我们在无形中接触到了海洋产品,而自己却不知道。相信海洋食品的明天将更加灿烂。

3.药用材料

海洋生物是生物活性物质的宝库。20世纪60年代以来,已从海洋生物中分离得到6000余种结构明确的化合物,且其中有近3000种具有一定的生理活性。这些具有活性的独特化合物的结构,给药物学家提供了难得的药物设计分子模型,启迪着他们的药物设计思维。

当然海洋生物的价值远不止这些,尚有可作为能源物质、新材料和作为农作物所用的化肥或用以观赏等许多功能,我们在这里不再一一表述,而且随着科学技术的进步,许多尚未发现的功能或许也将造福于人类。

§§§第二节千奇百怪的海洋植物

什么是海洋植物

1.海洋植物

海洋植物是指海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物,包括低等的细胞核藻类和高等的种子植物,据统计有1万多种。

海藻是海洋植物的主体,是人类的一大自然财富,目前可用作食品的海洋藻类有100多种。科学家们根据海藻的生活习性,把海藻分为浮游藻和底栖藻两大类型。

蓝藻、硅藻、甲藻、金藻和部分单细胞的绿藻,很多是海洋动物如甲壳类、贝类、海参、梭鱼、锱鱼和鲸类的饵料,对海洋动物的增养殖具有重要的作用。中国沿海常见的蓝藻约200多种,藻体具有胶质,蓝绿色或墨绿色,比较黏滑。红藻约500余种,多数呈红色,暗红色或紫红色,经济价值比较大,资源比较丰富,中国沿海比较常见的约250余种。有些种类已经进行人工养殖,如:红毛菜、紫菜、麒麟菜等,都是人们喜爱的食品;石花菜、琼枝、江篱、角叉菜、凝花菜等是琼胶和卡拉胶等医学和食品工业的原料;表面具有碳酸钙包被、外型像珊瑚似的石枝藻、鹧鸪菜和海人草等都是医药工业的主要原料。褐藻约300余种,中国沿海比较常见、经济价值比较大、资源比较丰富,约有150余种。目前已进行人工养殖的海带、裙带菜、羊栖莱,既是褐藻胶、甘露醇、碘和氯化钙的主要工业原料,又是人民喜爱的食品。这类褐藻主要生长在黄海、渤海和东海沿岸。马尾藻是资源丰富、种类最多、经济价值很大的一类褐藻,主要产于中国南海。

海洋种子植物种类比较少,主要生长在低潮带石沼中或潮下带岩石上,常见的有大叶藻,红须根虾形藻和盐沼菜,都是重要的经济种类,主要用于造纸和建材工业。

2.海洋植物与陆生植物的区别

我们对海洋植物与陆生植物的第一感觉是它们之间有很大的差异,殊不知这两类生物群体也有许多共同点。它们都吸收并利用太阳能,然后将一些简单的物质材料合成自己的食物。这些材料包括二氧化碳、水和矿物质。陆生植物和海洋植物的区别就在于它们对周围环境独特的适应性。

陆生植物从空气和土壤中获得营养。根的使命是从土壤中吸收水和矿物质,同时将植株固定在地面上。它们所需要的物质通过一种称为维管组织的管道结构运输到叶片细胞中。叶片从大气中吸收光合作用所需的二氧化碳。另外一种维管组织又将叶片中的光合作用产物运送到植株的其他部位。陆生植物为自己配备了木质茎和枝条,可以帮助它们保持直立状态,使植株能获得充足的光能。

海洋植物通常包括海藻和海草,只能从海水中获得营养物、水和溶解态气体。由于整个水生植株都被包围在水中,那些溶解质可以轻易地扩散到每个细胞中去。所以,海洋植物不需要用维管组织来协助光合作用或者为各细胞运输养分。除此以外,海洋植物也没必要消耗能量来支持其结构,因为它们可以靠水的浮力来支持植株体。海水总是运动着的,因此海洋植物的躯体都很柔软,可以“随波逐流”。有些海洋植物会分泌黏液保持它们表面的光滑,更能减少它们在水中运动的阻力。黏液还可以保护自身,避免被其他海洋动物吃掉。

陆生植物的结构可以用根、茎、叶等术语来描述。海洋植物则由与之完全不同的部分构成,海洋植物——海藻中看上去的部分被称为叶状体。有些种类还具有充满气体的小囊或叫气泡的结构,来帮助植物体漂浮起来,以捕捉到阳光,气囊中的气体通常是氮气、氩气和氧气。海藻的茎状结构叫柄。最下面的根状块状体被称为固着器,它像锚一样把植株牢牢固定住,但它并不像一般的根那样吸收营养物质。叶状体、柄和固着器共同构成了海藻的躯体,或称为植株体。植株体通常有很多种形状,有高而多枝的也有矮而平滑无分枝的。

海洋植物的组成

海洋植物的组成中藻类是主要成分,具有根、茎、叶高度分化的高等植物是不可能像在陆地上那样遍布在海洋中生活,因为受到诸如海洋的深度,流、浪、潮的冲击,海水盐度等环境条件的限制,真正能在大海中生活的高等植物的物种数量屈指可数,并且被局限在河口、海湾、潮间带、浅海或滨海湿地等有限的海域内。如分布相对较广的大米草,大叶草和只能在暖温带、热带海域潮间带、浅海、河口生长的红树,木榄,秋茄以及伴随红树林生长的喜盐草等。

“藻类”是一群最简单、最古老的低等植物,但包含的物种繁多,分布的地域极广,从热带到两极,凡潮湿的地区,都可找到它们的足迹。生活在海洋中的藻类,正因为藻体结构简单,即便是长度可达60米左右的巨藻,藻体仍然是柔软的,可以抵御海流、浪、潮的冲击,随水流而摆动;藻体表层细胞都具有光合色素,都有光合作用产生有机物的能力;表层细胞都有从水体中吸取生原物质的能力,并能从自然海水中得到满足;海藻的生命周期短,但能以简单的繁殖方式生产出大量“孢子”来繁衍后代,以保持种群的沿袭;不同门的海藻具有不同的色素组成,生存在不同光强、光质的水层中。海藻以其简单的个体结构,繁衍后代的方式、能力及其对海洋环境特有的适应,成为海洋植物的主要类群。