书城科普读物植物与海洋(海洋与科技探索之旅)
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第17章 海洋植物(1)

海洋植物的种类

认识海洋植物海洋植物是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。海洋植物属于初级生产者,门类甚多,从低等的无真细胞核藻类(取原核细胞的蓝藻门和原绿藻门),到具有真细胞核(即真核细胞)的红藻门、褐藻门和绿藻门,及至高等的种子植物等13门,共1万多种。

海洋植物的形态复杂,个体大小有2~3微米的单细胞金藻,也有长达60多米的多细胞巨型褐藻;有简单的群体、丝状体,也有具有维管束和胚胎等体态构造复杂的乔木。海洋里的植物都称为海草,有的海草很小,要用显微镜放大几十倍、几百倍才能看见。它们由单细胞或一串细胞所构成,长着不同颜色的枝叶,靠着枝叶在水中漂浮。单细胞海草的生长和繁殖速度很快,一天能增加许多倍。虽然,它们不断地被各种鱼虾吞食,但数量仍然很庞大。

大的海草有几十米甚至几百米长,它们柔软的身体紧贴海底,被波浪冲击得前后摇摆,但却不易被折断。海草的经济价值很高,像中国浅海中的海带、紫菜和石花菜,都是很好的食品,有的还可以提炼碘、溴、氯化钾等工业原料和医药原料。

海草是海洋动物的食物。有些海洋动物是食草的,另外一些是靠吃“食草”动物来维持生命的,所以,海洋中的动物都是靠海草来养活的。

海草像陆上的植物一样,没有阳光就不能生存。海洋绿色植物在它的生命过程中,从海水中吸收养料,在太阳光的照射下,通过光合作用,合成有机物质(糖、淀粉等),以满足海洋植物生活的需要。光合作用必须有阳光。阳光只能透入海水表层,这使得海草仅能生活在浅海中或大洋的表层,大的海草只能生活在海边及水深几十米以内的海底。

海洋植物以藻类为主。海洋藻类都是简单的光合营养的有机体,其形态构造、生活样式和演化过程均较复杂。它们介于光合细菌和高等植物——维管束植物之间,在生物的起源和进化上占有极为重要的地位。海洋种子植物的种类不多,都属于被子植物,没有裸子植物,通常分为红树植物和海草两类。它们和栖居的多种生物,组成沿岸生物群落。

海洋植物还包括一类藻菌共生体——海洋地衣。它们的种类不多,见于潮汐带,尤其是潮上带;其中大西洋沿岸多于太平洋沿岸。传统上隶属于海洋植物的海洋细菌和海洋真菌,已随细菌和真菌的单独成界而分离出来。

藻类植物藻类是含有叶绿素和其他辅助色素的低等自养型植物,植物体为单细胞、单细胞群体或多细胞等3种。藻类没有真正的根、茎、叶的区别,整个植物就是一个简单的叶状体。藻体的各个部分都有制造有机物的功能,因此藻类也叫叶状体植物。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。

海藻,因生长在低潮线以下的浅海区域一海洋与陆地交接的地方,在这里海浪的冲击力比较缓和,海水中含有丰富的矿物质,加上阳光充足,无论是红藻或褐藻,虽然颜色不同,都含有叶绿素,可以利用日光进行光合作用,制造食物,它们行光合作用,所释放出来的氧气,更是动物们呼吸所不可缺少的;海洋世界之所以如此缤纷热闹,海藻的功劳实不可没。

海藻因其外形、颜色、姿态而有不同的种类,经常被人用来料理烹调的有:紫菜、群带菜(海带芽)、海带、红毛苔等。目前已知的海藻种类约为2300种,藻类大小形状差异甚大,最小的如单细胞的单胞藻,长度仅5~25毫米,也有长达300米的昆布,可以绕房子好几圈。有些为群体、管状、丝状或薄膜状。涨潮时,海藻随着海水的水流漂动,一簇簇的好像一片海洋森林,鱼儿自由自在地悠游其间,也是鱼、虾、贝类的托儿所。退潮时,则是外表滑溜,外形无精打采地瘫在岩石表面上,一副可怜相,原来它们竟是如此可爱的海中植物。

海藻虽然和一般植物类似,但事实上,它们却没有植物的基本构造,没有根、茎、叶等组织,海藻的根只有固着作用,没有吸收养分的功能,固着部分长出的茎状结构称为叶柄,这些叶柄都要靠海水浮力来支撑。所以依藻类的生态习性,藻类必须有稳固的基底才能附着。

所有的海藻尽管颜色不同,都含有叶绿素,科学家即根据它所吸收太阳光谱中的某种色系,将它们命名。生长在浅海的绿藻会吸收红色光谱,绿藻的种类有石发、石莼、水棉等。红藻能吸收蓝光,红藻有紫菜、石花菜、鸡冠菜等。褐藻则界于红、绿藻之间,最常见的是海带及裙带菜。海藻除了当食物外,还能制造氧气,大气中50%的氧气是藻类行光合作用放出来的,和人类生存环境有着密切的关系。

藻类和一般的高等植物一样,在生态系中扮演初级生产者的角色,是鱼、虾等的食物来源。人类也视其为重要营养成分。近年消暑圣品洋菜果冻,就是以海藻的提炼物“洋菜”当冻胶做成的。小孩热衷的零嘴各式海苔以海藻为原料,日式饮食寿司那黑黑的外皮更是非海苔不可。近年诸多保健补血食品、肥料、制药、甚至提炼工业用的石油,也都以海藻为诉求,这么大的需求量会不会让原料枯竭呢海藻虽然天敌多,像人类、风浪、贝类、笠贝及鱼虾一类,但其生命力却相当强,因为死后的海藻成体仍可长出新芽取代死去的个体,或从孢子中发芽成长,让生命生生不息地繁衍下去。加上近年实验出来的人工养殖方式,海藻应是无虞匮乏。

如果你知道这些海味的营养价值,你会更珍惜这些海底植物。根据“台湾海产常用食品之营养成分表”,紫菜中的营养成分非常丰富,蛋白质含量高,比鸡肉、鸡蛋、猪肉还高;含铁量也高,高于鸡肝、猪肝、牛肝8倍多;而且含钙量高于乳类7倍多。

海带营养成分和紫菜大同小异,可防癌,此与它含有大量硒有关。

裙带菜虽然整条质地柔软,却只有嫩叶部分被采摘晒干出售。通常市场看到的裙带菜,表面一层灰状,叶身茶褐色,煮熟后则是绿色。它的功用和紫菜海带相同。

海洋种子植物海洋种子植物是海洋中能开花结果的高等植物。它们的种类不多,只有红树植物和海草两类,一般不包括盐沼植物。

红树植物是热带和亚热带海滩上特有的木本植物。它们常常形成高矮不同的乔木或灌木丛林,形成红树林。在风浪比较平静、污泥淤积比较深厚、且有潮水淹没的浅海海湾和河口附近,最适宜红树植物的生长。

红树植物在演化上是再次下海的。它们长期生长在特殊生境中,在形态构造上产生一系列特征:①有抵抗风浪和适应松软而又缺氧泥滩的特殊根系,如支柱根、板状根、榄状根、出水呼吸根和气生根等;在皮层中有丰富的通气组织,外围有较厚的木栓层。②有胎萌现象。幼苗在母体果实中萌发,悬挂在树上,胚体伸长呈棒状,成熟降落后漂浮于水面远播,或扎入泥滩定居。③叶片角质层加厚,气孔下陷,并局限于叶片下面部位;有贮水组织,叶脉尖端扩大成为贮水的管胞;栅栏组织细胞间有长形的石细胞或韧皮状机械细胞,叶内几无细胞间隙;上、下皮层外部有含单宁的细胞层,下表皮密生茸毛,上表层具盐腺系统能泌盐,以适应盐生生境的生理干旱。④树皮富含单宁,高者可达20%~30%,以增强抗拒海水侵蚀的能力。

世界上属于红树植物的科、属、种数,迄今统计数据不完全一致。这是由于对红树林沼泽边缘以及潮汐偶然到达的河流两岸所生长的一些植物,是否归属红树植物有着不同的看法。根据美国C.J.道斯1981年的统计,全世界已知的红树植物共有18科23属80种,分别隶属于双子叶植物纲和单子叶植物纲。最大分布中心在东南亚,种数达65种,美洲东、西两岸和西非洲海岸的种都很少,分别为11种、9种和9种。

中国目前已知的红树植物有16科19属30种,分布于广西、广东、台湾和福建四省(区)。海南岛种类较多,有15科28种,向北逐渐减少,福建只有6科7种,到福建福鼎则只有1种。福建以北,气候条件不适于红树的生长。中国的红树植物中以红树科的木榄、红树、角果木和秋茄等属为主。目前中国最高大的红树植物为红树科的海莲和海桑科的海桑,高达15米;分布最南的为海南岛三亚的红树;最北的为台湾淡水和福建福鼎的秋茄;分布最广的是灌本桐花树(又名蜡烛果)等。

海草生活在热带和温带海域沿岸浅水申的单子叶植物。常在沿岸潮下带浅水中形成海草场,具有重要的生态作用,其生物生产力在热带海洋中是最高的。

海草在演化上也被认为是再次下海的。为适应生活环境,它们在形态构造上也有一些相应的特征:①有发育良好的根状茎(水平方向的茎),使各个个体在附着基上交织生长以巩固植体,进而形成海草场。②叶片柔软,呈带状或切面构造为圆柱状,以便在海水流动时保持直立;叶片内部有规则排列的气腔,以便于漂浮和进行气体交换。⑧花着生于叶丛的基部,雄蕊(花药)和雌蕊(花柱和柱头)高出花瓣以上;花粉一般为念珠形且粘结成链状,以借海水的流动受粉。

海草属于沼生目,现知12属49种,隶属于两科。①眼子菜科,花粉粒呈伸长形。包括大叶藻属、虾形藻属、异叶藻属、二药藻属、海神草属、针叶藻属、全楔草属、根枝草属。②水鳖科,花粉粒呈圆球形。包括海菖蒲属、海黾草属、喜盐草属。

海草在世界上分布广泛,有7属产于热带,5属见于温带;3/4的种类产于印度洋和西太平洋,一些种类产于加勒比海和中美洲太平洋岸;欧洲大西洋沿岸仅一属,地中海有两属。中国沿海现知有8属海草,其中海菖浦、海黾草、喜盐草、海神草、二药藻和针叶藻等6属是暖水性的,产于广东和广西沿海;虾形藻和大叶藻属是温水性的,主要分布在辽宁、河北和山东沿海,其中日本大叶藻南伸到中国福建和香港沿海。

海草类在某些沿岸海域组成广大的海草场,由于这一带腐殖质多,浮游生物也增多,所以成为幼虾稚鱼的优良繁生场所,亦利于某些海鸟的栖息。北欧的大叶藻场曾经由于真菌病害大量死亡,从而影响了海鸟的生存,引起科学界的重视,组织力量抢救。大叶藻和虾形藻等的干草是良好的保温材料和隔噪音材料,可用于建筑业。海草还是重要的初级生产者。

海底森林海底森林就是世界稀有的树种红树林,这种生长在海底的红树林高底参差不齐,最高的可达5米。落潮时从滩地露出,涨潮里被海水吞没,只有高一些的,微露梢头,随波摇晃,各种各样的鸟儿就在树梢歇脚,白鹭、苍鹭、黑尾鸥都是这里的常客。斑鸠还长年在较高的树上筑巢安家。海底森林的树木共有五科六种。它们的根部特别发达,盘根错节,绕来缠去,千姿百态,很有观赏价值。在有680千米海岸线的福建漳州沿海,红树林资源异常丰富。漳州市云霄县漳江出海口就有千亩红树林——海底森林。

红树林是生长在海水中的森林,是生长在热带、亚热带海岸及河口潮间带特有的森林植被。它们的根系十分发达,盘根错节屹立于滩涂之中。它们具有革质的绿叶,油光闪亮。它们与荷花一样,出淤泥而不染。涨潮时,它们被海水淹没,或者仅仅露出绿色的树冠,仿佛在海面上撑起一片绿伞。潮水退去,则成一片郁郁葱葱的森林。

红树林海岸主要分布于热带地区。南美洲东西海岸及西印度群岛、非洲西海岸是西半球生长红树林的主要地带。在东方,以印尼的苏门答腊和马来半岛西海岸为中心分布区。沿孟加拉湾——印度——斯里兰卡——阿拉伯半岛至非洲东部沿海,都是红树林生长的地方。澳大利亚沿岸红树林分布也较广。印尼——菲律宾——中印半岛至我国广东、海南、台湾、福建沿海也都有分布。由于黑潮暖流的影响,红树林海岸一直分布至日本九洲。

中国的红树林海岸以海南省发育最好,种类多,面积广。红树植物有10余种,有灌木也有乔木。因其树皮及木材呈红褐色,因而称为红树、红树林。红树的叶子不是红色,而是绿色。枝繁叶茂的红树林在海岸形成的是一道绿色屏障。红树林发育在潮滩上。这里很少有其他植物立足,唯有红树林抗风防浪,组成独特的红树林海岸。

红树具有高渗透压的生理特征。由于渗透压高,红树能从沼泽性盐渍土中吸取水分及养料,这是红树植物能在潮滩盐土中扎根生长的重要条件。红树的根系分为支柱根、板状根和呼吸根。一棵红树的支柱根可有30余条。这些支柱根像支撑物体最稳定的三脚架结构一样,从不同方向支撑着主干,使得红树风吹不倒,浪打不倒。这样的红树林,对保护海岸稳定起着重要的作用。例如,1960年发生在美国佛罗里达的特大风暴,毁坏沿岸的红树几千棵,但是连根拔掉的很少。主要的毁坏是刮断或因旋风作用把树皮剥开。

红树植物的呼吸根,顾名思义,即起呼吸作用。在沼泽化环境中,土壤中空气极为缺乏。红树植物为了适应这种缺氧环境,呼吸根极为发达。呼吸根有棒状也有膝曲状的。有的纤细,其直径仅有0.5厘米,有的粗壮,直径达10~20厘米。红树植物板状根是由呼吸根发展而来。板状根对红树植物的呼吸及支撑都有利。红树植物根系的特异功能,使得它在涨潮被水淹没时也能生长。红树植物以如此复杂而又严密的结构与其生长的环境相适应。红树植物繁殖的“胎生”现象。红树植物的种子成熟后在母树上萌发。幼苗成熟后,由于重力作用使幼苗离开母树下落,插入泥土中。这种“胎生”现象是植物界是很少见的。更使人们惊奇的是,幼苗落入泥中,几个钟头就可在淤泥中扎根生长。有时从母树落下的幼苗平卧于土上,也能长出根,扎入土中。当幼苗落至水中时,它们随海流飘泊。有时在海水中飘泊几个月,甚至长达一年也未能找到它生长所需的土壤。然而,一旦遇到条件适宜的土壤就立即扎根生长。红树虽然生长在水中,是一种不怕涝的植物,然而它革质的叶子能反光,叶面的气孔下陷,有绒毛,在高温下能减少蒸发,具有耐旱的生态特征。它叶片上的排盐腺可排除海水中的盐分。除了胎萌以外,红树植物还具有无性繁殖即萌蘖能力。在它们被砍伐后,很快在基茎上又萌发出新的植株。

繁茂的红褐绿藻在水质肥活的海洋沿岸,退潮以后常见到一些叶片很大的植物覆盖在岸边的礁石上,它们连在一起就像一张张巨大的地毯;而涨潮以后,这些植物又伸展开来,悬浮在海水之中,随波拂动,很像田野里茂密的青纱帐。这些植物就是海藻,它和随波逐流的单细胞藻相反,是固定在海底生活的多细胞藻类,所以也叫做定生藻类。