海洋微型生物世界—多样性和生态功能
海洋生物多样性简述
海洋生物多样性简述海洋生物多样性是指海洋中各种生物种类的丰富程度和多样性。
海洋生物多样性对维持海洋生态系统的平衡和稳定起着至关重要的作用。
海洋生物多样性包括了各种海洋生物的种类、数量、分布、遗传多样性以及它们之间的相互作用等方面。
在海洋生物多样性中，不仅包括了各种鱼类、海洋哺乳动物、海洋无脊椎动物等大型生物，还包括了微生物、浮游生物等微小生物。
海洋生物多样性的丰富程度直接影响着海洋生态系统的稳定性和可持续发展。
一、海洋生物多样性的重要性1. 维持生态平衡：海洋生物多样性的存在可以维持海洋生态系统的平衡，各种生物之间相互依存、相互制约，形成复杂的食物链和生态网络，保持海洋生态系统的稳定性。
2. 保护基因库：海洋生物多样性中包含了丰富的遗传信息，这些基因资源对人类农业、医药等领域具有重要的科研和开发价值。
3. 维持生态功能：海洋生物多样性可以提供各种生态系统功能，如氧气生产、有机物分解、海洋污染物的净化等，对维持海洋生态系统的功能起着至关重要的作用。
4. 促进经济发展：海洋生物多样性为渔业、旅游业、生物医药等产业提供了丰富的资源，为经济发展和人类生活提供了重要支撑。
二、海洋生物多样性的现状1. 生物种类丰富：海洋是地球上生物种类最丰富的生态系统之一，包括了各种鱼类、海洋哺乳动物、海洋无脊椎动物等，数量庞大。
2. 遗传多样性：海洋生物中存在着丰富的遗传多样性，不同种群之间存在着不同的遗传特征，这种多样性对海洋生物的适应性和生存能力起着重要作用。
3. 生态系统复杂：海洋生态系统中各种生物之间相互依存、相互制约，形成复杂的食物链和生态网络，维持着海洋生态系统的平衡和稳定。
4. 受到威胁：随着人类活动的不断扩张和发展，海洋生物多样性正面临着严重的威胁，包括过度捕捞、海洋污染、气候变化等因素对海洋生物多样性造成了严重影响。
三、保护海洋生物多样性的措施1. 设立海洋保护区：建立海洋保护区是保护海洋生物多样性的重要措施之一，通过划定保护区域、限制捕捞和开发等方式，保护海洋生物的栖息地和繁殖地。
海洋微生物生态及其与海洋生物地球化学循环的关系
海洋微生物生态及其与海洋生物地球化学循环的关系随着科技的不断发展和人们对海洋的深入了解，人们逐渐意识到海洋微生物的重要性。
海洋微生物是指那些无法用肉眼看到的微小生物，它们包括细菌、古菌、原生动物、真核微藻等，可在海洋中广泛分布。
它们虽然体积微小，但是在海洋的生态系统中起着重要的作用，并且与海洋生物地球化学循环密不可分。
一、海洋微生物的生态特征海洋微生物具有以下的生态特征：1. 多样性：海洋微生物的种类繁多，有大量的未知种类，预计至少有数百万种未知海洋微生物。
其中，以细菌最为普遍，占据海洋微生物总生物量约90％，其次是原生动物、古菌和真核微藻。
2. 贡献率高：虽然海洋微生物数量很少，但是它们对海洋生态系统的贡献率却很高。
其中，海洋微生物在碳、氧、氮等元素的循环中发挥着不可替代的作用，为其他生物提供能量、营养和基本物质，支持着整个海洋食物链的生长和繁殖。
3. 适应性强：由于海洋环境的多样性，海洋微生物具有强烈的适应性，可以在各种极端环境下生存。
例如，它们可以在高温的热泉中、低温的海底和寒冷的极地等环境下生存繁殖。
此外，海洋微生物还能适应高盐度、低氧气、高气压等环境，这种适应能力也使得它们在科学研究领域有广泛的应用价值。
二、海洋微生物与海洋生物地球化学循环之间的关系1. 碳循环：海洋管理中的主要碳汇是海洋浮游植物，它们通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机碳，最后被其他生物摄取和利用。
其中，海洋微生物对有机碳的分解和消耗非常重要，它们将有机物在各种环境条件下进行分解和代谢，同时还将有机物降解为简单物质和基本元素，而这些元素又能被海洋植物吸收利用。
2. 氮循环：氮元素在生物体内的代谢中发挥着重要的作用，而海洋微生物在氮元素的循环中起着举足轻重的作用。
海洋微生物可以利用海水中的氨、硝酸盐等形式的氮源，合成蛋白质和核酸，而其他生物则依赖于海洋微生物分解有机物获得氮源。
3. 硫循环：硫循环也是海洋微生物对生物地球化学循环的贡献之一，在海洋中，硫循环主要包括海洋硫循环和红外微生物在海平面以上的大气硫循环。
海洋生态系统中的重要角色海洋无脊椎动物
海洋生态系统中的重要角色海洋无脊椎动物海洋生态系统中的重要角色——海洋无脊椎动物海洋是地球上最广阔的生态系统之一，拥有丰富而多样的生物群落。
而在这个庞大的海洋世界中，海洋无脊椎动物扮演着重要的角色。
海洋无脊椎动物数量众多，种类繁多，与其他生物之间密切相互作用，对于维持海洋生态平衡和生物多样性具有重要作用。
本文将介绍海洋无脊椎动物的多样性、生态功能和对海洋生态系统的重要贡献。
一、海洋无脊椎动物的多样性海洋无脊椎动物是指没有脊柱的生物群体，包含了广泛的生物类群，如海绵动物、刺胞动物、节肢动物、软体动物、棘皮动物等。
它们形态各异、分布广泛，占据着海洋生态系统中各种生境，从浅海到深海、从沿海到近海，遍布地球各个海域。
这些动物以其独具特色的形态、生理特征和生活习性，构成了海洋生态系统的丰富多样性。
二、海洋无脊椎动物的生态功能1. 能源转换与食物循环：海洋无脊椎动物是海洋食物链的重要驱动者。
它们以浮游生物、有机碎屑等为食，通过摄食和分解有机物质将能量转化为自身生长所需的能量。
同时，它们又被其他生物群体，如鱼类、鲸类等作为重要的食物来源。
2. 生物过滤和过滤饵：海洋无脊椎动物中的一些群体，如海绵和守宫动物，具有过滤取食的特性。
它们通过对水体中的微小有机颗粒和底栖有机泥沙的摄食，起到了净化海洋环境和维持水体清洁的作用。
3. 生物修复和生态恢复：海洋无脊椎动物中的某些类群，如珊瑚和海草，能够形成重要的生态结构，为其他生物提供栖息地和避难所。
它们具有强大的生态修复和生态恢复能力，对维护海洋生态系统的稳定性和可持续性至关重要。
4. 营造生态环境和生物多样性：海洋无脊椎动物如珊瑚礁和海洋软体动物构成了丰富多样的生态景观。
它们为海洋生态系统的物种多样性提供了丰富的栖息地和庇护所，从而促进了其他生物的繁衍和生存。
三、海洋无脊椎动物对海洋生态系统的重要贡献1. 维持海洋生态平衡：海洋无脊椎动物的存在和活动，保持了海洋生态系统的稳定。
海洋中的微生物
海洋中的微生物海洋是地球上最广阔、最神秘、最具有生态学意义的生态系统之一。
它包含着丰富而复杂的生态系统，其中微生物就是一个重要的组成部分。
虽然微生物在海洋中可能看起来微不足道，但它们的生态角色却是无法替代的。
本文将介绍海洋中的微生物，包括它们的种类和数量、分布、生命特征和生态功能。
一、海洋微生物的种类和数量海洋微生物是指生活在海洋中的微小生物，包括细菌、古细菌、真菌、蓝绿藻等。
这些微生物在海洋生态系统中占据着重要的地位。
据估计，每升海水中的微生物数量可以达到100万个以上。
我们所熟知的地球上生命的三大主流类群，动物、植物、原核生物，在海洋微生物群体中都有其代表。
且经过多次采样对比后，发现海洋微生物群体的种类多样性非常高。
例如在测量一个500 mililiter的海水样品DNA时，发现有数以百万计的不同的基因序列，而且几乎每个基因序列都来自于不同的物种。
二、海洋微生物的分布海洋微生物的分布范围非常广，其分布与水深，水温，盐度，流速，光照强度等因素密切相关。
在海洋生态系统中，存在一些微生物类群具有高适应性，可以在不同的海洋环境中生存。
例如，深海细菌可以生存于高压和低温的情况下，蓝藻可以在水深几米的海洋中生存，而沿海的有机物生产者则可以生活在高浓度的有机物质中。
微生物的分布还有很多研究尚基础，因为理解微生物的分布需要大量的采样，这一过程十分费时费力，而且容易产生误差。
此外，海洋中的微生物分布也是动态变化的，每种海洋生态系统的微生物分布都存在与其他海域存在差异。
三、海洋微生物的生命特征海洋微生物具有生命特征与陆生生物有很大不同，这一点主要表现为：A. 灵活性：海洋微生物在面对不同的环境因素时往往表现出非常灵活的生态特征。
例如在海水缺氧时，硫化蓝菌可代替氧气为细胞呼吸，而深海微生物更是在与光线完全隔绝的环境下生存。
B. 梯度适应性：海洋微生物在面对复杂的化学环境时，可以表现出非常好的梯度适应性。
例如蓝藻通过各种各样的光学结构和色素来利用不同波段的光线，不同类型的细菌通过在不同环境中代谢做出不同的反应来适应环境。
海洋微生物与生物技术的应用
海洋微生物与生物技术的应用海洋微生物是海洋生物界中最广泛、最多样化和最重要的组成部分。
可能有数十亿种海洋微生物，它们分布在海洋的各个层次和环境中，如表层水体、沉积物、海底和海洋生物体内。
人们对海洋微生物研究的关注日益增加，很多新的生物技术在海洋微生物研究方面得到了广泛应用。
海洋微生物的多样性海洋微生物的多样性非常丰富，包括真菌、细菌、病毒、原生动物和古菌等。
这种多样性远远超过陆地上的生物多样性。
海洋微生物的研究是非常重要的，因为它们在海洋生态系统中发挥着不可替代的作用。
它们在分解有机物、循环营养元素、控制海洋气候和维持生物多样性方面发挥着重要作用。
海洋微生物的生产力海洋微生物在海洋生态系统中扮演着重要的角色，不仅是海洋食物链的基础，也是微观生物学、生化学、生态学、地球化学和气候研究等领域的关键对象。
海洋微生物的生产力对海洋生态系统的稳健性和健康性至关重要，因为它们可以生成大量的有机物质。
这些有机物质是海洋食物链上的中间体，也被视为碳和氮素等营养元素的重要来源。
海洋微生物的生物技术应用海洋微生物是生物技术研究的理想对象。
很多新的生物技术在海洋微生物研究中得到了广泛应用，如基因工程、发酵技术、蛋白质工程、酶工程和转基因技术等。
这些技术让人们可以更深入地了解海洋微生物的生态和生理过程，以及海洋生物体系中微生物的进化和适应。
1. 基因工程基因工程是指通过人工手段改变生物体的基因组成，使之能够产生新的物质或具有新的功能。
在海洋微生物的基因工程研究中，最常见的是通过基因克隆和基因表达技术来探索其生态学、生理学及分子生物学方面的问题。
通过对海洋微生物基因的研究，可以进一步了解海洋微生物的适应性特征，并开发出一系列高效的生物技术。
2. 发酵技术发酵技术是一种利用微生物代谢过程产生的底物来制备特定的化合物的技术。
海洋微生物的发酵技术也是乐观的研究领域之一。
例如，一些硫杆菌属微生物用于海藻中多聚卡拉做基质，进行发酵，丰富的γ-谷氨酰胺（GABA）就是其中产物之一。
海洋生物多样性与海洋生态系统功能
海洋生物多样性与海洋生态系统功能海洋生物多样性（Marine Biodiversity）是指海洋中各种生物的种类、数量和遗传信息的丰富程度。
海洋生态系统功能（Marine Ecosystem Functioning）则是指海洋生物多样性对海洋生态系统的结构和功能的影响。
海洋生物多样性与海洋生态系统功能之间存在着密切的相互作用关系，它们相互依赖、相互影响，共同维持和调节着海洋生态系统的稳定性和可持续发展。
本文将从不同角度探讨海洋生物多样性与海洋生态系统功能之间的关系。
一、海洋生物多样性的重要性海洋是地球上最广阔的生态系统之一，拥有丰富的生物资源和生态服务功能。
海洋生物多样性的存在保证了海洋生态系统的稳定运行和物质循环。
海洋生物多样性是海洋食物链的基础，各种生物之间的相互依存和相互作用使得海洋生物多样性发挥着调节能力。
首先，海洋生物多样性对海洋食物链的平衡起着关键作用。
不同种类的生物在海洋中扮演着不同的角色，有的是食物链的上层消费者，有的是中间环节的捕食者，还有的是底层营养者。
这些不同的生物以及它们之间的相互关系构成了复杂而稳定的海洋食物链。
如果海洋生物多样性受到破坏，食物链会受到影响，导致生态系统的不稳定和崩溃。
其次，海洋生物多样性对海洋生态系统的物质循环有着重要影响。
海洋中的生物通过光合作用和呼吸作用参与着碳、氮、磷等元素的循环过程。
其中，浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳，并释放氧气，起到了调节海洋中碳平衡的重要作用。
同时，底层生物通过呼吸作用释放二氧化碳，并吸收氧气，参与了海洋中氧气和二氧化碳的平衡调节。
如果海洋生物多样性丧失，这些关键的物质循环过程将受到干扰，对海洋生态系统的稳定性造成负面影响。
二、海洋生态系统功能的维持海洋生态系统功能指的是海洋生物多样性对维持海洋生态系统结构和功能的影响。
海洋生物多样性通过其丰富性、多样性和遗传差异性等方面的特点，对海洋生态系统的稳定性和健康发挥着重要作用。
海洋微生物
环境保护与治理
海洋微生物在降解污染物、净 化海水等方面具有巨大潜力， 可用于环境保护和治理。
拓展生物技术应用
海洋微生物基因资源丰富，可 用于基因工程、细胞工程等生 物技术领域，推动生物技术的
发展和应用。
02 海洋微生物的多 样性
海洋细菌
革兰氏阴性菌
如弧菌属（Vibrio）和假单胞菌属（ Pseudomonas），广泛分布于海水 和沉积物中，参与有机物的分解和循 环。
开发高效、环保的洗涤剂。
海洋微生物在环保领域的应用
生物修复
利用海洋微生物对污染物的降解作用，进行环境生物修复，如石 油污染、重金属污染等治理。
废水处理
海洋微生物可用于废水处理系统中的生物降解过程，提高废水处理 效率并降低处理成本。
温室气体减排
通过培养能够吸收和转化温室气体的海洋微生物，减少大气中温室 气体的含量，从而减缓全球气候变暖的趋势。
、异养作用等。
生态作用重要
海洋微生物在海洋生态系统的 物质循环和能量流动中发挥着
重要作用。
海洋微生物的研究意义
揭示生命起源与演化
海洋微生物是研究生命起源与 演化的重要材料，有助于揭示
生命的本质和演化规律。
开发新资源
海洋微生物能够产生多种生物 活性物质，是新药开发、工业 酶制剂和新型生物材料的重要 来源。
05 海洋微生物与环 境的关系
海洋微生物对环境的适应与响应
温度适应
海洋微生物通过调节细胞膜成分、产生热休克蛋 白等方式，适应不同温度环境。
盐度适应
通过调节细胞内外渗透压平衡，以及合成特定的 有机物来应对高盐环境。
酸碱度适应
通过调节细胞质pH值、产生酸碱平衡蛋白等方式 ，适应不同酸碱度环境。
海洋微生物的多样性与功能
海洋微生物的多样性与功能海洋是地球上最大的生态系统之一，其中包含着丰富而独特的生物多样性。
而在这个生态系统中，微生物起着不可或缺的作用。
海洋微生物包括细菌、古菌和真核微生物等，它们在维持海洋生态平衡和提供各种生态功能方面发挥着重要作用。
本文将探讨海洋微生物的多样性以及它们所具备的功能。
一、海洋微生物的多样性海洋是一个巨大而广阔的系统，存在着各种生物体，而微生物则是其中最丰富的一群。
海洋微生物的多样性表现在多个层次上，包括物种多样性、遗传多样性和功能多样性。
1. 物种多样性海洋微生物的物种多样性相当丰富，充满了许多未知的微生物物种。
据估计，海洋中微生物的物种总数可能超过数百万。
这些微生物包括了各种不同类型的细菌和古菌，以及各种真核微生物，如原生动物和微型浮游动物。
这些微生物形态、特征各异，存在着丰富的物种组成。
2. 遗传多样性海洋微生物的遗传多样性也非常丰富。
由于微生物的短生命周期和巨大的繁殖速度，它们在短时间内可以积累许多遗传变异。
这种遗传多样性使得微生物在适应环境变化和应对各种生态压力方面具有很强的潜力。
3. 功能多样性除了物种和遗传多样性外，海洋微生物还展现出丰富的功能多样性。
它们在海洋生态系统中扮演着许多不同的角色，包括有机物分解、营养循环、底物转化等。
例如，一些细菌和古菌参与了重要的氮循环和硫循环过程，在生态系统的营养链中发挥了重要作用。
二、海洋微生物的功能海洋微生物具有多种重要的功能，对海洋生态系统的稳定运行和能量流动起着至关重要的作用。
下面将介绍几种典型的功能。
1. 有机物分解海洋微生物是海洋中最主要的有机物分解者之一。
它们通过分解有机物质，将其分解为更简单的化合物，释放出有机碳、氮、磷等元素，为其他生物提供营养物质。
这一过程对于海洋生态系统的能量流动和养分循环至关重要。
2. 底物转化海洋微生物对底物的转化能力也非常重要。
它们可以将一些有害的底物转化为无害或有用的物质，帮助维持海洋生态系统的稳定性。
海洋微生物的生态功能与生态调控
海洋微生物的生态功能与生态调控海洋中包含着丰富多样的微生物群落，这些微生物在海洋生态系统中发挥着重要的生态功能。
它们不仅能够维持海洋生物多样性，还参与了海洋物质循环、养分转化以及气候调节等关键过程。
本文将探讨海洋微生物的生态功能以及对海洋生态系统的生态调控作用。
一、海洋微生物对养分循环的影响海洋微生物是海洋生态系统中重要的有机碳和养分转化者。
它们通过光合作用和化学合成作用，将二氧化碳和阳光转化为有机物，从而维持着海洋食物链的稳定。
同时，海洋微生物也参与了氮、磷、硅等元素的生物循环。
它们能够吸收和释放这些养分，通过生物转化的过程促进养分的循环。
二、海洋微生物对气候调节的影响海洋微生物具有调节气候的重要功能。
它们通过固定大量的二氧化碳，减缓了地球气候变暖的速度。
海洋微生物通过光合作用吸收大量的二氧化碳，并将其转化为有机碳储存于海洋中。
这些储存的有机碳不仅减少了大气中的二氧化碳含量，还能够降低海洋酸化的程度。
此外，海洋微生物还参与了云的形成过程。
它们释放出的硫化物和生物气溶胶成分能够作为云凝结核促进云的形成，从而对全球气候产生影响。
三、海洋微生物的生态调控作用海洋微生物对海洋生态系统具有重要的调控作用。
首先，它们参与了海洋食物链的构建。
微型浮游植物是海洋微生物群落中的主要成员，它们是海洋食物链的底层，为许多海洋生物提供了重要的食物资源。
其次，海洋微生物充当了海洋生态系统的降解者。
它们能够分解有机物，将复杂的有机物转化为简单的无机物，从而促进有机质的循环。
此外，海洋微生物还参与了海洋生物地球化学循环过程，如硫、铁、氮等元素的氧化还原和转化。
它们通过参与这些过程，维持了海洋生态系统的稳定和平衡。
综上所述，海洋微生物在海洋生态系统中发挥着重要的生态功能，并通过养分循环、气候调节以及生态调控等方面对海洋生态系统进行调控。
对于理解海洋生态系统的结构和功能，以及应对气候变化等环境问题具有重要的科学意义。
未来的研究还需要进一步深入探究海洋微生物的多样性、功能以及其与其他海洋生物之间的相互作用，以更好地保护和管理海洋生态系统的可持续发展。
海洋生态系统中微小浮游生物的群落结构和功能
海洋生态系统中微小浮游生物的群落结构和功能海洋是地球上最为广阔的生态系统之一，其中包括各种生物群落，从大型海洋哺乳动物，到微小的浮游生物。
其中，微小浮游生物作为海洋生态系统的基础，对于海洋生态系统的稳定性和生物多样性具有至关重要的作用。
本文将从微小浮游生物的定义、群落结构、功能等多个方面进行深入剖析。
微小浮游生物的定义微小浮游生物指的是体型在0.2mm以下(部分学者认为在1mm以下)的生物群落，在体型上远远小于大多数动物和植物生物。
常见的微小浮游生物包括不同类型的浮游植物和浮游动物，如浮游植物的甲藻、硅藻、裸藻、蓝藻等，浮游动物则包括底栖型浮游动物、动物浮游种和浮游卵、胚等。
微小浮游生物的群落结构微小浮游生物在海洋生态系统中的群落结构具有多样性和动态性。
通过观察数据发现，微小浮游生物的种类数量、数量和群落特征均会受到水域深度、流速、水温、养分含量等环境因素的影响。
不同的海域中，由于环境条件的差异，微小浮游生物群落结构也存在差异。
例如，在深度较大的水域中，硅藻群落占据了主导地位，而在表层光照充足的水域，甲藻则是主要的浮游植物。
微小浮游生物的功能微小浮游生物在海洋生态系统中的生物学、生态和地球化学功能也十分重要。
首先，它们是生物食物网的核心，不仅作为海洋食物资源的来源，同时也向更高层次的生物空间提供营养物质。
其次，微小浮游生物通过参与碳循环、氧循环、氮循环等生态作用，直接参与地球物理化学过程。
微小浮游生物的死亡、萎缩、细胞破裂等过程，会释放大量的有机物质，以及许多微小大小的颗粒，这些物质成为海洋底部沉积物的主要组成部分。
此外，微小浮游生物在全球温室现象中具有重要作用，它们吸收大量的二氧化碳，减缓了全球气候变暖的速度，同时还通过参与产生有机物质和把二氧化碳固定到海底来影响全球碳循环。
结论在海洋生态系统中，微小浮游生物作为海洋生物网的基础，对海洋生态系统的稳定性和生物多样性具有至关重要的作用。
通过从微小浮游生物的定义、群落结构、功能等多个方面进行深入剖析，揭示这一生物群落在海洋生态系统中的关键作用。
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原核微生物，最大特点是含有光合色素与蛋 白，能进行光合作用，释放氧气，自养菌。
它的发展使整个地球大气从无氧状态发展
到有氧状态，孕育了一切好氧生物的进化和
发展,而且使得无机物转化成了有机物。
蓝细菌的归属
• 蓝细菌曾一直被称作蓝藻或蓝绿藻， 归属于裂殖植物门、裂殖菌纲、裂殖 藻目。
②鱼腥藻属 Anabaena ：多细胞不 分枝的丝状体，外有胶鞘，直形或 弯曲，少数成环状或螺旋状。细胞 为球形或腰鼓形。有异形孢和静息 孢子。在水中浮游的种类多为单独 个体，在土壤上的种类多具厚胶被 形成的不定形胶块，在池塘湖泊中 能大量繁殖形成“水华”；在稻田 中亦能旺盛生长，可与红萍共生并 固氮。
蓝藻和真核生物叶绿体基因组的比较研究
• 蓝藻 (集胞藻Synechocystis sp. PCC6803)基因组于1996年由日本科学家S. Tabata团 队完成测序；同一团队后又完成鱼腥藻(Anabaena sp. PCC7120)的测序。蓝藻的基 因密度和表达产物长度都与细菌基因组相似； • 真核生物叶绿体中基因的类别和数目都比蓝藻少，将这些真核生物叶绿体的光合 器蛋白和光合代谢中蛋白与蓝藻比较同一性发现，进化上差异越大，它们的同一 性越差；在不同基因的同一性也有不同，如编码光合器的同一性较高，编码光合 代谢的基因同一性差些。在编码光合器的蛋白中，光系统I和II反应中心的蛋白同 一性较好；
蓝 藻 细 胞 结 构 示 意 图
细胞壁，细胞膜 叶绿素 有 核糖体
核区
叶绿体 无 线粒体 细胞核
蓝 细 菌 的 光 能 转 化
●在光合系统Ⅰ中，类胡萝卜素吸收传递光子， 叶绿素aP700(光同化色素)吸收光子能量被激发，
放出1个高能e。高能e先传递到初级e受体Fe-S，
再经次级e受体铁氧还蛋白(Fd)、黄素蛋白(Fp)
海洋微型生物及活性物质
2018. 05
海洋中重要的功能微型生物群落
• 在约80% 地球历史上（35亿年），微型生物世界占据了所有的生 命形式。而今天微型生物依然是无处不在，尤其是在海洋中，占 98% 的生物量。 • 海洋微型生物在海洋生态系统中处于前所未有的重要地位：“作 为海洋生物量的主体，是能量循环研究的不可或缺的对象；作为 生物标记物的载体，是联结地球历史与现代过程纽带；作为无处 不在的微小生物，是透过微观看宏观的一把钥匙；作为一个新的 前沿领域，是一个机遇更是一个挑战”。 • 如果在“Google学术搜索”中输入关键词 “Marine Microbial” 或 “Marine Bacteria” 将能搜索到几百万篇的相关文献，可见近几年 对于海洋微生物的研究是多么的活跃。
• 又因为它们在细胞构造上，都是无细胞核和质体分化的生物， 在科普兰(Copeland，1938)提出将生物界分为四界的学说中， 把蓝藻和细菌一起列为原核生物界(Prokaryota)。
1970年，Lynn Margulis提出
• 大约在十几亿年，一些大型的具吞噬能力的原始细胞 吞食了一些小型原核细胞后，有时被吞食者未被分解 消化，在吞食者体内从寄生过渡到共生，成为宿主细 胞的细胞器，就出现了真核生物。 • 按此学说，线粒体来自共生好氧细菌，叶绿体来自共 生的蓝藻。
生物学上支持内共生学说的证据： 1）形态结构上，线粒体和叶绿体在很多方面类似于细菌和蓝藻。 a.线粒体、叶绿体和细菌、蓝藻大小相似； b.线粒体、叶绿体的核糖体比真核细胞中的小而与原核生物核糖体 高度相似； c.线粒体的内膜与细菌质膜一样均是内褶的。线粒体嵴上的基粒类 似于某些需氧细菌质膜上的颗粒。叶绿体的类囊体与蓝藻都含有 捕光色素；
• 生物进化包括无生命的化学进化和有生命的生物产生。是指无机 物→无机物分子→有机物小分子（AA、核苷酸等）→生物大分 子（蛋白质、核酸、类脂、多糖等）→多分子体系（前边为无生 命的化学进化）→原始生命→原始单细胞生物（细菌、蓝细菌 等）；
• “内共生学说”认为在约18亿年前的元古代中期，一些蓝细菌被 原始的真核生物吞噬，成为真核生物的叶绿体，出现了各种类型 的单细胞红藻、绿藻和褐藻；约15亿年前，这些单细胞藻类进化 为各种各样的多细胞藻类；
地衣也许是组成最奇特的一类生物，因为每“种”地衣竟 包含了三类生物：一种能进行光合作用的藻类和两种真菌。 不过不是任何一种藻类和真菌都能拼成地衣，只有经过了 千万年漫长时光考验和磨合的死党种类才能合二为一。
20
Spribille, T., Tuovinen, V., Resl, P., Vanderpool, D., Wolinski, H., Aime, M. C., ... & Mayrhofer, H. (2016). Basidiomycete yeasts in the cortex of ascomycete macrolichens. Science, aaf8287.
d.线粒体、叶绿体和原核细胞中的 DNA均不和蛋白质相结合，而 是附着在膜的内侧； e.DNA呈环状，而真核生物细胞核的DNA呈线形。 2）生理功能上，线粒体、叶绿体具有半自主性 a. 线粒体和叶绿体的分裂与原核生物的繁殖方式一样，并且与它 们所在的细胞不同步； b. 线粒体、叶绿体含有DNA和核糖体，能独立合成某些组分。 c. 线粒体、叶绿体的核糖体对某些抗菌素和原核生物有相似的反 应； d.在真核细胞中，同时存在着线粒体和叶绿体和细胞质三组不同 的转移核糖核酸。
据测定，其年代为31亿年前的蓝藻化石。在寒武纪和奥陶纪地
层中，发现有完整藻殖段结构的蓝藻化石。在泥盆纪地层中，
发现了比较高级类型的多列藻科化石，其藻体是具有异形胞的
异丝体型。从这些古生物学资料看，大约在35—33亿年前，地
球上出现了细菌和蓝藻。到寒武纪时，蓝藻特别繁盛，称这个
时期为蓝藻时代。
蓝藻在植物界中的地位
类囊体含叶 a 、类胡萝卜素、叶黄素、
和传递光合电子的系统。 藻胆体由藻兰蛋白（藻胆蛋白）75％、 异藻兰蛋白12％和藻红蛋白以及一些无色 多肽组成的聚合体。
藻兰蛋白由蛋白质和辅基 ―藻青素、藻
红素组成，接受光能，并传给其它色素，
类囊体 藻青蛋白粒
如异藻兰素。还可以保护其它色素免受光
的氧化作用的影响。
2. 海洋微型生物世界—多样性和生态功能
•2.1 藻类—蓝细菌—最基础的生产者 •2.2 细菌—异养菌—消费者还是生产者？ •2.3 古菌—极端的原始生命—未完成的使命 •2.4 病毒—“胜利者的杀手”—物种的进化与塑造
2.1 藻类 —蓝细菌—最基础的生产者
蓝细菌(Cyanobacteria)
• 20世纪80年代，才发现蓝细菌没有真
正的细胞核，含有叶绿素，具有光合
作用，改属原核生物界、兰细菌门，
共有150个属，2000多个种。
一、蓝细菌细胞形态和结构
1、单细胞：直径3-10μm，裂殖后，子母细 胞立即分离。
2、单细胞群体：裂殖分裂面多个并且不规 则，子母细胞包含在同一个胶质鞘中，形 成群体，“水华”。 3、丝状体：在一个平面反复裂殖，子、母 细胞连成丝状，称“藻丝” ，加上衣鞘， 称“丝状体” 。藻丝数目、粗细，因种而 异。除颤藻外，都具有异形胞。
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• 蓝藻是一个独立的类群，因同化色 素、段殖体等而与细菌区别，是由 单细胞球体类型到具有胶囊和均匀 结构的藻丝阶段。以盲端结束，没 有发展到较高级的植物。
蓝藻和其他种群的关系
• 和细菌接近，和细菌有共同起源；它们都是以细胞直接分裂的 方法进行繁殖，因而人们主张把两者合称为裂殖植物门 (Schizophyta)，分两个纲，即裂殖藻纲(Schizohyceae)和裂殖菌 纲(Schizomycetes)。
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地衣——藻类和真菌的共生体
在遥远的北欧，驯鹿靠雪下的石蕊等地衣度过冬天， 人们也称之为驯鹿地衣或驯鹿苔
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地衣——藻类和真菌的共生体
石耳，又是另一种珍馐，别看它黑乎乎的一团， 味道可不赖，热量比蜂蜜还要高呢
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地 衣 — 藻 类 和 真 菌 的 共 生 体
在下雪的时候，它开始发 芽，待雪盖住时，便长出 嫩叶，这就是雪茶，人们 用它作为茶饮，降血脂和 胆固醇，补血养心
细胞结构
1 、胶质鞘：细胞壁向外分泌的胶质物，果胶为 主，少量纤维素。比例因种而异，坚硬或易水 化。含有非光合作用的红、兰、灰等色素。
2 、细胞壁：组成与 G- 菌相似，含有肽聚糖内层 和脂多糖外层。无鞭毛，能滑行运动。
3、细胞膜：包含周质（细胞质）的膜。
4、核质区：拟核区、核区、中央区。
5、光合器：类囊体、藻胆体
地衣：又名地耳、地皮 菜、地木耳、地软儿， 是真菌和藻类的结合体， 一般生长在阴暗潮湿的 地方，暗黑色，有点象 泡软的黑木耳。富含蛋 白质、多种维生素和磷、 锌、钙等矿物质。据报 道，地皮菜所含的一种 成分可以抑制人大脑中 乙酰胆碱酯酶的活性， 从而能对老年痴呆症产 生疗效。
地衣——藻类和真菌的共生体
③念珠藻属 Nostoc：细胞排列不规则， 弯曲在坚固胶被中，形成具一定形状的 胶块。细胞形态与鱼腥藻极相似，有异 形孢，以段殖体繁殖，在成熟群体中才 有静息孢子。在土壤、石岩、草地和苔 藓上都有分布，雨后常大量繁殖，与真 菌共生，形成“地木耳”。西北地区草 原上的发菜也是一种念珠藻。有些种类 具固氮能力。
传递给NADP。每传递2e，结合光合系统Ⅱ中H2O
光解释放的2H+形成还原力NADPH2。P700失去e 带正电荷。
●Ⅱ中，藻兰蛋白等吸收光子，叶绿素aP680受 光子激发，发射高能e至初级电子受体CoQ，该 e从CoQ经PC自动流向P700时释放能量形成ATP， 带正电荷的P700得到e复原。Ⅱ中的P680失去e， 成为强氧化剂，在Mn2+的催化下使H2O氧化裂解。 H2O光解，放出2e、2H+和O2。2e使带正电荷的 P680复原，2H+参与光合系统Ⅰ中NADP的还原 (NADPH)，O2同时释放。在光照条件下，Ⅰ、 Ⅱ偶联，H2O不断光解，O2、ATP及NADPH不断产 生，为蓝细菌、藻类及绿色植物细胞生物合成 及生长发育提供条件。