影响培养藻类生长和繁殖的因子课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,影响培养藻类生长和繁殖的因子,影响培养藻类生长和繁殖的因子,1,与藻类生长繁殖密切相关的因子,光 照,温 度,营 养,盐 度,溶解气体,pH,生物因子,与藻类生长繁殖密切相关的因子光 照,2,每个环境因子对生物的作用可以区分为三类：,最高限,：超过最高度时生物就不能生存,最低限,：低于最低度时生物就终止生命活动,最适度,：广义指生物能正常生活的范围,狭义指生命活动最旺盛的范围,影响培养藻类生长和繁殖的因子课件,3,一、光的生态作用,(一)光源：太阳光、人工光源,(二)光量光照强度：,不同的藻类要求不同的光照强度,在适光范围内,光照强度增加,光合作用速率加快,藻类就充分生长和发育,一、光的生态作用(一)光源：太阳光、人工光源,4,补偿点饱和光照强度,1)补偿点 Ib：此时的光照强度只能维持根底代谢,当超过 Ib 时,藻体就增殖,Ib：活动盒形藻为107.5Lx,双鞭毛藻为258Lx,2)饱和光照强度 Is：指细胞分裂速率或光合作用到达最高值时的光照强度,作为光照强度函数的小球藻的生长率,补偿点饱和光照强度1)补偿点 Ib：此时的光照强度只,5,3最适光照强度范围：IbIs之间,如：活动盒形藻107.51849.3 Lx；,小环藻在13.32666.66 Lx,低于补偿点或高于光饱和点都将影响藻细胞的生长，表现为颜色变浅或变白而死亡,最适光照强度,3最适光照强度范围：IbIs之间 最适光照强度,6,4)光在培养液中的吸收和穿透,由于藻细胞对光的吸收和散射,随着深度的增加,光强逐渐减弱,当培养液的浓度增加时,光的投射深度就愈浅,例：小球藻悬浮液中光的吸收情况,1g干重L浓度下:第1cm时95以上红光被吸收，60绿光被吸收,10g干重L浓度下:第1mm时大局部光被吸收,4)光在培养液中的吸收和穿透 由于藻细胞对光的吸收和散射,7,外界环境变化时,补偿点和最适光量也将发生变化,温度,：温度降低,补偿点升高，饱和点降低,营养物质的浓度,：营养浓度高时,可以在较强的光强下生长,反之亦然,藻液密度,：藻液浓度稀,光的透入强,深度也加深,藻体吸收的光量也随之增大,此时的最适光强就越低,要求弱光照,反之亦然,5影响最适光照强度变化的因素,外界环境变化时,补偿点和最适光量也将发生变化 5影响,8,二者关系受种类、光强大小和温度等影响,间歇性的光照有利于同化作用的增强,光照强度较低或白天温度较低,日照时间较长,那么生长率与日照时间成正比。饱和白昼：即在强光下,较长的日照时间,生长率反而不增加,相同营养条件,不同光照条件下,生长速度不同,6)日照时间的长短与藻类的生长关系,二者关系受种类、光强大小和温度等影响6)日照时间的长短与藻类,9,(三)光质与藻类光合作用的关系,1 藻类的色素成分及其作用,(1)叶绿素,chlorophyll,：任何藻细胞都具有，是进行光合作用的主要色素。,四种叶绿素,：,叶绿素a:一般藻类都具有,叶绿素b:绿藻和裸藻有,硅、金、蓝藻无,叶绿素c:硅藻含量高，其次是金、黄、甲、隐藻，单细胞绿藻和蓝藻没有。,叶绿素d,Chlb 和、d 可以把吸收的光能传递给Chla,(三)光质与藻类光合作用的关系1 藻类的色素成分及其作用,10,叶绿素对光谱的吸收,Chla 对红光的吸收部宽,Chlb 对蓝光、紫光的吸收部较宽,环境因素可以影响叶绿素的含量,光强叶绿素a含量大,光弱叶绿素b含量大,培养液中氮含量高，叶绿素a的量就大,例：在缺氮培养液中参加氮，三天以后，Chla、Chlb 含最的相比照例增加,(Chla/Chlb)l00=113.8,100为未加氮以前的Chla和Chlb的含量,叶绿素对光谱的吸收,11,类胡萝卜素色素群，由、胡萝卜素及多种叶黄素组成,各门藻类中的主要色素,绿藻：胡萝卜素为主，胡萝卜素和叶黄素,硅藻、胡萝素为主，多种叶黄素岩藻黄素、新岩藻黄素、硅甲藻黄素、硅藻黄素,蓝藻：胡萝卜素为主，蓝藻黄素、蓝藻叶黄素。,金藻：胡萝卜素为主，其次岩藻黄素,它们的吸收光谱的范围 446482nm之间,类胡萝卜素色素群，由、胡萝卜素及多种叶黄素组,12,类胡萝卜素在光合反响中的作用,为辅助色素。配合叶绿素 a 参加光合作用,对叶绿素有保护作用,类胡萝卜素的含量与其它色素互为消长,即其它色素含量缺乏时,类胡萝卜素含最就增加,如在光照缺乏处,类胡萝卜素的含量多；当含氮量高时,叶绿素和藻胆素的含量增加,那么胡萝卜素的含量就降低,或相反,类胡萝卜素在光合反响中的作用,13,藻胆素色素群藻红素R藻胆素、藻蓝素一 C 藻胆素，是含氮的色素蛋自质,吸收光谱的范围：它们一般的吸收值在绿光、黄光范围内，最大吸收值在橙光，最小吸收值在青光范围内。,藻胆素在光合反响中的作用,对叶绿素a起辅助作用，对类胡萝卜素有协调作用。蓝藻对光照的变化能敏感地适应，在长波光处吸收红光，放过蓝光能增加藻蓝素的含量，藻体呈蓝色；在短波光较多处增加藻红素，藻休呈红色。,“补色适应：蓝藻随光质变化而使体色变化的现象,藻胆素色素群藻红素R藻胆素、藻蓝素一 C 藻胆素，,14,2 光质与藻类的光合作用效率,光合作用效率,：不同藻类对光质的要求是不,相同的，光合作用效率也随之变化。,*在一般情况下，光波越,短,，光合作用效率,低,，其次与色素种类有关。,吸收光谱,：表示某种藻的各种色素对光谱吸收曲线的总和。,作用光谱,：各色素所吸收的光波对光合作用发生效率的光谱。,作用光谱曲线：不同光波对某种藻类的光合作用效率光谱所绘成的曲线。,2 光质与藻类的光合作用效率,15,(二)激发态的命运,1.放热,2.发射荧光与磷光,3.色素分子间的能量传递,4.光化学反响,(二)激发态的命运1.放热,16,二、温度的生态作用,1、适应温度范围,1最高适应范围：在适温的高限，超过高限生命活动受影响。,2最低适应范围：在适温的低限，低于低限生命活动受影响。,3最适适应范围：指生物生长、繁殖最快的理想温幅。,二、温度的生态作用 1、适应温度范围,17,从下表中可以看出在 30 时为最高的适温范围，10 为最低适温。2028 是最适温度范围。,从下表中可以看出在 30 时为最高的适温范围，10,18,各种藻类的适应温度范围是不同的，而且对同一种藻类也不是固定不变的，可随光照、营养等条件而发生变化，如增加营养可以提高温度。,绿藻:上限35,下限58,最适2530,蓝藻：最适2835或2030,硅藻：新月菱形硅藻525，最适15，,平板藻上限20下限3.44.6最适1719,各种藻类的适应温度范围是不同的，而且对同一种藻类也不是固定不,19,2 高温和低温对培养藻类的影响,(l)对藻类的危害,温度愈高，受害愈严重，维持生命时间愈短,骨条藻在35时，一天内可以恢复繁殖力，38只能维持2小时，40时30分钟就死亡了。,温度愈低，受害愈严重,骨条藻在5时可维持8天，0时维持不到一天。,温度愈高或愈低，出现质壁别离现象愈早,2 高温和低温对培养藻类的影响,20,最低限：低于最低度时生物就终止生命活动,环境因素可以影响叶绿素的含量,*在一般情况下，光波越短，光合作用效率低，其次与色素种类有关。,金藻：胡萝卜素为主，其次岩藻黄素,温度缓慢下降时，细胞间隙中的水分结成冰，即所谓胞间结冰。,硅藻：新月菱形硅藻525，最适15，,与藻类生长繁殖密切相关的因子,3O2对藻类的生理作用,1)补偿点 Ib：此时的光照强度只能维持根底代谢,当超过 Ib 时,藻体就增殖,当温度骤然下降时，除细胞间隙结冰以外，细胞内水分也结冰，一般是原生质内先结冰，紧接着液胞内结冰，这就是胞内结冰。,K+外渗率%=100,由于过多吸收某种盐类而排斥对另一些矿质盐的吸收，,5 半盐水：0.,1细胞间结冰及其伤害,冻害一般是由于结冰引起的。由于温度降低的程度与速度不同，结冰的类型不同，造成伤害的方式也不同。,二结冰伤害的类型及其原因,1.结冰伤害,结冰类型,细胞间结冰,细胞内结冰,温度缓慢下降时，细胞间隙中的水分结成冰，即所谓胞间结冰。,最低限：低于最低度时生物就终止生命活动1细胞间结冰及其伤,21,细胞间结冰伤害的主要原因,原生质发生过渡脱水，造成蛋白质变性和原生质不可逆的凝胶化；,冰晶体过大时对原生质造成机械压力，细胞变形；,当温度上升时，冰晶体迅速融化，细胞壁易恢复原状，而原生质却来不及吸水膨胀，原生质有可能被撕破。,2细胞内结冰伤害,胞内结冰伤害的主要原因-机械损伤往往是致命,当温度骤然下降时，除细胞间隙结冰以外，细胞内水分也结冰，一般是原生质内先结冰，紧接着液胞内结冰，这就是,胞内结冰,。,细胞间结冰伤害的主要原因原生质发生过渡脱水，造成蛋白质变性和,22,1.硫氢基假说Levitt,1962,要点：,结冰对细胞伤害主要是,破坏蛋白质空间结构。,冰冻时,，原生质逐渐脱水，蛋白质分子相互靠近，相邻肽链外部的-SH彼此接触，两个-SH经氧化而形成,-S-S-键,；或者一个分子外部的-SH基与另一个分子内部的-SH形成-S-S-键，于是,蛋白质凝聚,。,当解冻吸水时，肽链松散，由于-S-S-键属共价键，比较稳定，蛋白质空间结构被破坏，导致蛋白质变性失活。,通过化学方法，如使用硫醇可以保护-SH不被氧化，起到抗冻剂的作用。,二结冰伤害机理,1.硫氢基假说Levitt,1962要点：结冰对细胞伤害,23,2膜伤害学说,膜对结冰最敏感。,低温对膜的伤害,膜脂相变，酶失活；,透性加大，电解质外渗。,主要破坏膜脂与膜蛋白。,三对冷冻的适应,1抗冻锻炼,在冬季来临之前，随着气温的降低与日照长度的变短，藻体内发生一系列适应冷冻的生理生化变化，以提高抗冻能力，这一过程称为,抗冻锻炼,。,3.机械伤害,4.活性氧伤害,2膜伤害学说膜对结冰最敏感。低温对膜的伤害膜脂相变，酶失活,24,2藻类在适应冷冻过程中的生理生化变化,抗冻锻炼是提高抗冻性的主要途径。其中发生了许多适应低温的生理生化变化。,1含水量下降：自由水 ，束缚水相对增多；,2呼吸减弱：消耗糖分减少，有利于糖的积累；,3保护性物质增多：如糖、脯氨酸、甜菜碱积累。,一方面降低冰点，另一方面保护大分子的结构与功能；,4内源激素变化：ABA，GA、IAA,2藻类在适应冷冻过程中的生理生化变化 抗冻锻,25,(2),单细胞藻类的低温保存,生物对低温的忍耐性较强，利用低温使生物呈休眠状态，在一定条件下可以恢复生理机制和形态，因此能保存较长的时间。,(2)单细胞藻类的低温保存,26,3藻类对有害温度的适应,驯化适应,改变营养条件：如0时，增加细胞内的抗寒物质糖分。,生理上的适应:蓝藻原生质有高的凝固点，这是对有害温度的适应是，在长期自然选择过程中形成的,3藻类对有害温度的适应,27,三、气体的生态作用,1 二氧化碳与单细胞藻类的生长发育,1水中 CO2的来源,有机物的分解；水生物的呼吸作用；大气中的 CO2 溶于水,2)藻类利用 CO2的形式和需要量,形式：游离 CO2一HCO3-一CO32-,单细胞藻类以利用游离CO2为主，也可以利用其它形式。,需要量：小球藻要求含5%CO2量的空气，硅藻需25%，降至1也可以；固氮蓝藻需5%：一般为15%CO2,三、气体的生态作用 1 二氧化碳与单细胞藻类的生长发,28,环境因素对藻类的CO2 需求量的影响：光照、温度、培养物的情况以及培养液的性质等都可影响对 CO2 的需要量。,A、强光、高温、培养液碱性较高：对 CO2 的需要量增加。例：20000Lx,2532，小球藻要求含 25%CO2量的空气；其它单细胞绿藻，在夏季 3740 的高温、强光下，要求 510%CO2含量的空气。,B、培养物的情况：培养物浓度小，那么 CO2浓度可以降低,环境因素对藻类的CO2 需求量的影响：光照、温度、培养物,29,3CO2对细胞分裂与增长的影响,CO2 对单细胞藻类的细胞分裂和增长有抑制作用,CO2对藻细胞体积增大