本文收入我的《植物大觀園》一書，該書由黑龍江人民出版社2011年出版
地球上最早的植物藍(lán)藻
梅慶吉
在盛夏季節(jié)，人們經(jīng)常在湖泊里、池塘里，甚至小水洼里，會(huì)看到一種綠色的東西，因?yàn)轭w粒太小，肉眼根本就看不出個(gè)數(shù)，只會(huì)看到碧綠的一片，那就是藍(lán)藻?？蓜e小看了它，那可是我們地球上最早的植物。
20世紀(jì)60年代，美國(guó)科學(xué)家愛爾索·巴格霍恩在南非特蘭斯?fàn)柕臒o花果樹群淺燧石巖中，發(fā)現(xiàn)了類似細(xì)菌和藍(lán)藻的微生物化石。據(jù)測(cè)定，這些藍(lán)藻化石距已經(jīng)有34億年之久。這就是藍(lán)藻成為植物祖先的最可靠證據(jù)。到了前寒武紀(jì)時(shí)，是藍(lán)藻的瘋狂發(fā)展時(shí)期，因此有的學(xué)者將這個(gè)時(shí)期稱為“藍(lán)藻時(shí)代”。
在南非發(fā)現(xiàn)的藍(lán)藻化石
這個(gè)小小的藍(lán)藻是地球上最早的光合放氧生物，對(duì)地球表面從無氧環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起到了巨大的作用。它不但默默地為地球提供著氧氣，而且還是目前地球大氣圈的主要締造者之一，在地球生物多樣性的形成過程中，起著關(guān)鍵的作用。
藍(lán)藻有極大的適應(yīng)性,分布極廣。淡水和海水中，潮濕和干旱的土壤或巖石上、樹干和樹葉上，溫泉中、冰雪上，甚至在鹽鹵池、巖石縫中都有它們的蹤跡；有些還可穿入鈣質(zhì)巖石或介殼中或土壤深層中。在熱帶、亞熱帶的中性或微堿性生境中生長(zhǎng)旺盛。有許多種類幾乎遍布各種生態(tài)環(huán)境，如陸生的地耳，不僅在熱帶、亞熱帶、溫帶有，在寒帶甚至南極洲也有。已知的藍(lán)藻大約2000多種，中國(guó)有記錄的大約900多種。
藍(lán)藻屬于藻類生物，又叫藍(lán)綠藻，因其細(xì)胞壁外面有一層粘滑的膠質(zhì)衣，因此又叫粘藻。在所有生物中，藍(lán)藻是最簡(jiǎn)單、最原始的一種。它是一種單細(xì)胞生物，沒有細(xì)胞核，但是在細(xì)胞的中央?yún)s有一種核物質(zhì)的東西，一般呈顆粒狀或者網(wǎng)狀，染色體和色素均勻地分布在細(xì)胞質(zhì)中。該核物質(zhì)沒有核膜和核仁，但卻具有核的功能，因此被稱為“原核”，屬于原核生物。
藍(lán)藻的分子結(jié)構(gòu)
在藍(lán)藻中，凡含葉綠素a和藻藍(lán)素量較大的，細(xì)胞大多呈藍(lán)綠色。也有少數(shù)種類含有較多的藻紅素，藻體多呈紅色，如生于紅海中的一種藍(lán)藻，名叫紅海束毛藻，由于它含的藻紅素量多，藻體呈紅色，而且繁殖的也快，故使海水也呈紅色，紅海便由此而得名。
紅海
由于藍(lán)藻的結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單又極其微小，所以關(guān)于它的分類問題一直困擾著從事生物研究的科學(xué)家們。有人認(rèn)為，藍(lán)藻屬于藻類植物，是地球上出現(xiàn)的最早的綠色植物。也有科學(xué)家主張藍(lán)藻不屬于植物界，因?yàn)樗鼪]有真正意義上的細(xì)胞核。美國(guó)科學(xué)家考帕蘭就將藍(lán)藻與細(xì)菌等生物一起，歸入新的“原核生物界”。還有人將藍(lán)藻單獨(dú)劃歸為一類——藍(lán)藻界。有人認(rèn)為：“藍(lán)藻具有雙重性。一個(gè)是光合作用，因?yàn)樗鼛в腥~綠素，從這個(gè)角度看它就是一種植物；另外它比較微小，是一種細(xì)菌，所以它是植物性和細(xì)菌性的結(jié)合體?！钡推淠苓M(jìn)行光合作用這一特點(diǎn)來看，多數(shù)人還是主張把它放入植物范疇內(nèi)。正是由于藍(lán)藻的進(jìn)一步發(fā)展，才形成了后來巨大的藻類家族。
有人曾縷出了藍(lán)藻的發(fā)展路線。有人認(rèn)為：開始由最原始的藍(lán)藻發(fā)展為裸藻，接著裸藻向兩個(gè)方向發(fā)展，一支演化為甲藻，另一支演化為綠藻。甲藻則經(jīng)過隱藻演化為黃藻。還有人認(rèn)為，原核生物的藍(lán)藻經(jīng)由三個(gè)途徑向真核生物進(jìn)化：一個(gè)是從原核的藍(lán)藻進(jìn)化到真核的紅藻；第二個(gè)是先由藍(lán)藻進(jìn)化到比較原始的甲藻和隱身藻，進(jìn)而發(fā)展到較高級(jí)的黃藻、金藻、硅藻和褐藻等；第三個(gè)是由藍(lán)藻發(fā)展為原綠藻、白裸藻、輪藻等藻類植物。無論哪種觀點(diǎn)，都生動(dòng)地說明了藍(lán)藻的歷史地位。
生命旺盛的藍(lán)藻，雖然經(jīng)過了幾十億年，但直到今天勢(shì)頭仍然不減，有時(shí)會(huì)給人類帶來好處，有時(shí)則給人類帶來災(zāi)難，所以有“好藍(lán)藻”和“壞藍(lán)藻”的說法，人們懷著既恨又愛的矛盾心情對(duì)待這種地球史上最古老的植物。
據(jù)研究，大約有150多種藍(lán)藻能固定大氣中的分子態(tài)氮成為結(jié)合態(tài)氮,并進(jìn)一步合成蛋白質(zhì)。其胞外有豐富的多糖類膠質(zhì)，并含生長(zhǎng)刺激物質(zhì)，適于作稻田肥料，改良土壤，提高土壤保肥、保水能力。這些藍(lán)藻稱為固氮藍(lán)藻。在熱帶、亞熱帶地區(qū)，固氮藍(lán)藻在每公頃稻田中每年能固氮1～70千克。
藍(lán)藻含有較高的蛋白質(zhì)、較完備的氨基酸和多種維生素。有些藍(lán)藻可作為食品，如發(fā)菜、葛仙米、地木耳等。而螺旋藻所含蛋白質(zhì)高達(dá)60%—70%，到目前為止，世界上還沒有哪一種可食生物能與之匹敵。其蛋白質(zhì)含量是豬肉的5倍、魚肉的3倍、大豆的15倍，還含有豐富的胡蘿卜素、多種礦物質(zhì)和維生素、不飽和脂肪酸、人體不能合成的8種氨基酸以及目前尚不清楚的生物活性物質(zhì)。食用螺旋藻有很好的調(diào)節(jié)免疫力功能的作用，確保人體營(yíng)養(yǎng)均衡，消除疲勞，恢復(fù)和激活細(xì)胞活性，延緩衰老，并且對(duì)癌癥、高血脂、惡性貧血、糖尿病等都有一定的輔助治療作用。螺旋藻食用后基本上沒有不良作用，所以螺旋藻有“宇航時(shí)代新糧食和氧源”的美稱。
在水環(huán)境保護(hù)中，利用藍(lán)藻吸收工業(yè)廢水中氮、磷和其他化合物，降低含量，會(huì)起到一定的凈化作用。
在一些營(yíng)養(yǎng)豐富的水體中，有些藍(lán)藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍(lán)綠色而有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，有人把這種現(xiàn)象說成是“生態(tài)癌癥”，或叫做“綠色牛皮癬”。這就是“壞藍(lán)藻”了。
這種藍(lán)藻爆發(fā)現(xiàn)象，在世界上的許多國(guó)家都發(fā)生過。1947年，美國(guó)佛羅里達(dá)州阿勃卡湖首次發(fā)生藍(lán)藻“水華”。上個(gè)世紀(jì)40年代，美國(guó)麥迪遜湖流域藍(lán)藻水華開始頻發(fā)，并日趨嚴(yán)重。195O年，位于瑞士、德國(guó)和奧地利交界處的康士坦茨湖藍(lán)藻爆發(fā)，生態(tài)環(huán)境開始惡化，至1970年，康士坦茨湖生態(tài)環(huán)境極度惡化。上世紀(jì)70年代，日本第二大湖霞浦湖藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)，嚴(yán)重污染了水質(zhì)。
我國(guó)也多次發(fā)生藍(lán)藻爆發(fā)事件。1999年昆明世博會(huì)期間，滇池上的藍(lán)藻曾瘋長(zhǎng)得讓湖水變成“綠油漆”，游船被纏住靠不了岸，水華覆蓋面積達(dá)20平方公里，厚度達(dá)數(shù)十厘米。2003年9月，巢湖藍(lán)藻暴發(fā)，藍(lán)藻遍及湖心，最厚的地方深度達(dá)1米以上，有浪無波，幾乎形成“凍湖”。2007年，藍(lán)藻再次覬覦巢湖。2007年6月5日，武漢蔡甸區(qū)因藍(lán)藻暴發(fā)導(dǎo)致20萬斤魚死亡，給養(yǎng)殖戶造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過70萬元。2007年，太湖也發(fā)生了藍(lán)藻大爆發(fā)，嚴(yán)重污染了水質(zhì)。
水華爆發(fā)會(huì)帶來三大危害：1.危害水域生態(tài)環(huán)境中棲息生物的生存與發(fā)展。在湖泊、水庫(kù)和池塘中，浮游藻類的大量繁殖且在水面高度密集，會(huì)阻擋陽光的光線透射，底棲的水生植物因得不到充足的太陽能使其光合速率降低，減少了光合產(chǎn)物的產(chǎn)量，進(jìn)而影響其正常的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)還因其強(qiáng)烈吸收可見光的短波使水溫升高，影響了對(duì)水溫敏感的生物種群的生存。2.破壞水域生態(tài)景觀：浮游藻類的大量繁殖往往密集在水面形成一層薄皮或泡沫，水體顏色變綠，并帶有腥臭味，不僅使原來干凈、清澈、透明的水體變得色澤混雜，浮游藻類死亡后沉入水底并堆積使水體變淺，破壞了原有的生態(tài)景觀。3.威脅人類身體健康：位于江河上游的湖泊、水庫(kù)等大型水體若發(fā)生有害水華，浮游藻類釋放的毒素和死亡的浮游生物污染水源，導(dǎo)致水質(zhì)下降，影響人們的生活用水質(zhì)量。有研究表明，藍(lán)藻毒素是誘發(fā)肝癌的重要原因之一，而且藍(lán)藻毒素能引起學(xué)齡兒童的肝損傷，從小埋下患肝癌的禍根。
所以，如何防止藍(lán)藻的爆發(fā)，已經(jīng)成了一項(xiàng)重要課題，許多國(guó)家都投入了大量人力物力，在努力攻克這一難關(guān)。
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