什么是固氮蓝藻?固氮蓝藻有哪些?如何购买固氮蓝藻?
什么是固氮蓝藻?
固氮蓝藻是一类能够将大气中的氮气(N₂)转化为氨(NH₃)等含氮化合物的蓝藻(又称蓝细菌),这一过程对自然界的氮循环至关重要。它们在农业(尤其是水稻田)、水生生态系统甚至未来太空农业中都具有重要价值。
固氮蓝藻有哪些?以下是主要的固氮蓝藻种类,并按不同的生活形态进行分类介绍:
1.具有异形胞的丝状固氮蓝藻
这是最重要、最著名的一类固氮蓝藻。它们为了在行光合放氧的同时保护对氧敏感的固氮酶,分化出一种特殊的细胞——异形胞。异形胞提供了进行固氮作用的厌氧微环境。
·念珠藻属:非常常见的固氮蓝藻,在土壤、稻田、湿地和地衣(与真菌共生)中都能找到。许多种类被开发成生物肥料。
·发菜:著名的Nostoc flagelliforme,生长在干旱草原地区,曾被大量食用,但因过度采收导致生态破坏,现已受保护。
·葛仙米:Nostoc sphaeroides,是一种可食用的念珠藻,常在稻田和湿地中形成胶质球体。
·鱼腥藻属:与念珠藻非常相似,同样广泛分布于淡水水体、土壤和地衣中。它是水稻田天然氮肥的重要贡献者,但某些种类(如Anabaena circinalis)也会形成有毒水华。
·束丝藻属:主要生活在淡水湖泊和水库中,是形成水华的优势种类之一。其丝状体末端有一个明显的异形胞。
·筒孢藻属:丝状体呈螺旋状卷曲,异形胞位于丝状体中间,常见于富营养化的水体中。
·眉藻属:丝状体由单列细胞构成,异形胞间生,常见于潮湿的土壤、岩石表面和水体中。
·项圈藻属:过去常被归入念珠藻属,现在许多分类系统中将其独立。它与蕨类植物满江红(红萍)共生,形成著名的“固氮共生体”,是稻田中极其重要的生物氮源。
2.单细胞和群体固氮蓝藻
这类蓝藻形态相对简单,固氮作用通常在特殊的、微氧的环境下进行。
·粘杆藻属:常见于土壤和淡水中,是一些研究固氮机制的模型生物。
·粘球藻属:与粘杆藻类似,也是土壤和淡水中的常见种类。
·宽球藻属:例如Cyanothece,一些种类是研究昼夜节律与固氮作用关系的模式生物,它们能在白天进行光合作用,在晚上进行固氮。
3.非异形胞的丝状固氮蓝藻
这类蓝藻没有异形胞,但它们可以通过其他策略将固氮作用与产氧光合作用在时间或空间上分离开。
·颤藻属:某些颤藻种类可以在无氧或微氧条件下进行固氮,例如在微生物垫或污泥中。
·鞘丝藻属:与颤藻类似,一些种类也能在特定环境下固氮。
·螺旋藻属:我们常吃的保健食品“螺旋藻”通常是不固氮的(尤其是钝顶螺旋藻和极大螺旋藻)。但该属中确实存在一些具有固氮能力的物种。
总结与应用
类别代表属主要特征生境
单细胞/群体粘杆藻属、粘球藻属、宽球藻属无复杂结构,在微氧环境下固氮土壤、淡水
有异形胞的丝状念珠藻属、鱼腥藻属、束丝藻属、项圈藻属分化出异形胞来保护固氮酶,是固氮主力军土壤、稻田、水体、地衣
无非异形胞的丝状颤藻属、鞘丝藻属无异形胞,通过其他机制分离固氮与光合作用微生物垫、污泥、潮湿表面
重要提示:
·水华与毒素:上述许多固氮蓝藻(如鱼腥藻、束丝藻)在富营养化水体中大量繁殖时会形成“水华”,并可能产生强烈的肝毒素或神经毒素,对水生生态系统和人类健康构成威胁。
·农业应用:尤其是念珠藻和与满江红共生的项圈藻,被广泛研究并用作生物肥料,以减少化学氮肥的使用,提高土壤肥力,特别是在水稻种植中。
如何购买固氮蓝藻?
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