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1、报告人 马沛明 Email：水利部中国科学院水工程生态研究所,河溪硅藻生物监测方法及技术,“水生态监测与保护”培训班 湖北 襄阳 2015 05 27,提纲,1. 基本概念2.方法与技术 2.1 野外采样方法 2.2实验室操作方法 2.3 数据分析3.硅藻简单鉴定4.参考文献,什么是硅藻？,生物圈中的硅藻,重要的初级生产者 占全球总生物量25%（Werner 1977）全球碳和硅循环中起重要作用 环境中超过20%的CO2被硅藻吸收，与全球所有热带雨林的吸收量相当种类丰富，分布广泛 250属，约100,000种（Mann & Droop 1996）； 10,000种（Guillard & Kil
2、ham 1977） 两极到热带，淡水到海水，潮湿的地表到干燥的岩壁,为什么选择硅藻？,固着生长，不能通过迁移或其他形式来躲避污染或胁迫的危害多样性高，几cm2基质上就可能出现100多种藻类较短的生命周期，能快速对环境的变化作出相应；样片标本可永久保存，使资料的积累和检验成为可能分类学和生态学历史数据和资料积累深厚，种群数据可提供广泛生态学信息样品采集、处理便捷，标准化程度高，管理成本低作为生物生态监测工具已许多国家和地区接受,样品采集,天然基质,人工基质,样品预处理和标本制作,酸化,水浴,离心,洗涤,上片,封片,整理,鉴定,可用于指示河流状况的硅藻参数,可用于指示河流状况的硅藻参数,生物多样性
3、指数 种、属及科的丰富度 香农多样性指数和均匀度指数等 相似性指数,可用于指示河流状况的硅藻参数,DI（硅藻指数） Aj：第j个中的相对丰度 Ij： 第j个种对污染的敏感系数 Vj：第j个种的指示值 DI实际上是个加权平均数，综合了硅藻群落的信息,其他重要硅藻生物指标,硅藻环境因子转换函数 通过多元统计分析理论与多元线形回归模型建立硅藻与环境变量之间定量关系底栖藻类生物完整性指数（P-IBI） 是一种多指标方法（multimetrics）,此方法通过对观测点一系列不同生物组织层次上生物特征指标与参考点的对应比较并计分，累计加分进行河流健康的综合评价,硅藻门 Bacillariophyta,一、
4、硅藻门的主要特征：,1. 细胞壁: 除含果胶质外，含有大量的硅质 上壳 下壳 壳面 带面 壳缝 上壳缝 下壳缝 中央节 极节 纹饰,1. 极节 2. 壳缝 3. 中央节 4. 带面 5. 壳面 6. 环带,二、硅藻鉴定特征：,群体形态,连状连接,具胶质柄,壳面形态,Radial symmetry,Rotational symmetry,Triradiate form,壳缝,中央节 Central fissure,极节Terminal fissure,纹饰,三、硅藻的演化地位 硅藻和黄藻、金藻关系密切，有的学者把它们放在一个门: 叶绿素是 a 和 c,四、硅藻门的分类系统 1703年，一位英国人
5、第一次描述硅藻 应该是现在的Tabellaria flocculosa 18世纪后半期，O. F. Mller发现的种类Vibrio paxillifer， 成为硅藻第一个属杆状藻属Bacillaria Gmelin（1791） 的模式种：Bacillaria paradoxa Gmelin 1824至1870 是硅藻分类早创时期 Agardh、Kutzing、Rabenhost等人的工作 1872至二十世纪70年代初是近代硅藻分类奠基时期 H. L. Smith (1872)分成3大类15小类；De Toni，Van Heurch，Schtt，Mann，Karsten，Lebour，Hust
6、edt 20世纪70年代到现在是现代硅藻分类发展时期 扫描电镜的应用；分子系统学的应用等 我国的硅藻研究 解放前的工作；中国淡水藻类；西藏硅藻； 中国淡水藻志，海洋硅藻研究等,Hustedt，1930系统： 将硅藻分成 1 纲 2 目 7 亚目 硅藻纲 Class Diatomatae 中心目 Order Centrales Suborder Discineae 管形藻亚目Suborder Soleniineae 盒形藻亚目Suborder Biddulphiineae 羽纹目 Order Pennales 无壳缝亚目 Suborder Araphidineae 短壳缝亚目 Suborder
7、Raphidioidineae 单壳缝亚目 Suborder Monoraphidineae 双壳缝亚目 Suborder Biraphidineae,Krammer & Lange-Bertalot，1988系统： 将硅藻分成 1 纲 2 目 4亚目 硅藻纲Class Bacillariophyceae 中心目 Order Centrales 圆筛藻亚目 Coscinodiscineae 根管藻亚目 Rhizosoleniineae 羽纹目 Order Pennales 无壳缝亚目 Suborder Araphidineae 具壳缝亚目 Suborder Raphidineae,Round
8、et al.，1990 系统：将硅藻分成 3 纲 11亚纲 圆筛藻纲 Class Coscinodiscophyceae Round & Crawford 海链藻亚纲Subclass Thalassiosirophycidae Round & Crawford. 圆筛藻亚纲Subclass Coscinodiscophycidae Round & Crawford 盒形藻亚纲Subclass Bidduphiophycidae Round & Crawford 石丝藻亚纲Subclass Lithodesmiophycidae Round & Crawford 棘冠藻亚纲Subclass Co
9、rethrophycidae Round & Crawford 波形藻亚纲Subclass Cymatosirophycidae Round & Crawford 根管藻亚纲Subclass Rhizosoleniophycidae Round & Crawford 角毛藻亚纲Subclass Chaetocerotophycidae Round & Crawford 脆杆藻纲 Class Fragilariophyceae Round 脆杆藻亚纲Subclass Fragilariophycidae Round 硅藻纲 Class Bacillariophyceae Haeckel 短壳缝亚
10、纲 Subclass Eunotiophycidae D. G. Mann 硅藻亚纲 Subclass Bacillariophycidae D. G. Mann,Medlin & Kaczmarska 2004系统：将硅藻分成 2 亚门 3 纲，目比较多 硅藻门 Division Bacillariophyta 圆筛藻亚门 Subdivision Coscinodiscophytina Medlin & Kaczmarska 圆筛藻纲 Class Coscinodiscophyceae Round & Crawford. 硅藻亚门 Subdivision Bacillariophytina
11、Medlin & Kaczmarska. 中型硅藻纲 Mediophyceae Medlin & Kaczmarska 硅藻纲 Bacillariophyceae Haeckel emend. Medlin & Kaczmarska,中国硅藻分类系统采用金德祥1978年分类系统 将硅藻分成 2 纲 9 目 硅藻门 Division Bacillariophyta（Jin，1978） 中心纲 Class Centricae 圆筛藻目 Coscinodiscales 盒形藻目 Biddulphiales 根管藻目 Rhizosoleniales 羽纹纲 Class Pennatae 无壳缝目 Or
12、der Araphidiales 褐指藻目 Order Phaeodactylales 拟壳缝目 Order Raphidionales 双壳缝目 Order Biraphidinales 单壳缝目 Order Monoraphidiales 双菱藻目 Order Surirellales,中国淡水硅藻分类采用 将硅藻分成 2 纲 6 目 硅藻门 Division Bacillariophyta（Jin，1978） 中心纲 Class Centricae 中心目 Order Centrales 羽纹纲 Class Pennatae 无壳缝目 Order Araphidiales 拟壳缝目 Or
13、der Raphidionales 双壳缝目 Order Biraphidinales 单壳缝目 Order Monoraphidiales 双菱藻目 Order Surirellales,五、硅藻的分类 分为两个纲 中心纲：辐射对称，色素体多数 羽纹纲：两侧对称，色素体 2个,中心纲（一）中心目：特征同纲 1. 直链藻属 Melosira 2. 小环藻属 Cyclotella 3. 根管藻属 Rhizosolenia 4. 盒形藻属 Biddulphia,1. 直链藻属 Melosira： 壳体圆柱形， 壳面相连成链状,直链藻属 Melosira,LM,SEM,2. 小环藻属 Cyclote
14、lla： 壳体圆盘形或鼓形，细胞单生,小环藻属 Cyclotella,小环藻属 Cyclotella,3. 根管藻属 Rhizosolenia：细胞长筒形，壳面椭圆形，末端具刺,4. 盒形藻属 Biddulphia：细胞常呈扁柱形，壳面椭圆形或几 乎近圆形，壳面长轴的两端各生一丘状隆起或长角状突出。,羽纹纲（二）无壳缝目Araphiales：上下壳面均无壳缝 5. 平板藻属 Tabellaria 6. 星杆藻属 Asterionella 7. 等片藻属 Diatoma 8. 扇形藻属 Meridion 9. 峨眉藻属 Ceratoneis 10. 脆杆藻属 Fragilaria 11. 针杆藻
15、属 Synedra,5. 平板藻属 Tabellaria：带面观，具平行于壳面的纵隔膜,平板藻属 Tabellaria,6. 星杆藻属 Asterionella: 常形成星状群体，壳面两端不等宽,7. 等片藻属 Diatoma：具肋纹，上下两端等宽,8. 扇形藻属 Meridion：具肋纹，上下两端不等宽,肋纹,扇形藻属 Meridion,9. 峨眉藻属 Ceratoneis：无肋纹，弓形，腹侧中部具假节,假节,10. 脆杆藻属 Fragilaria：活体细胞连接成带状,11. 针杆藻属 Synedra： 活体细胞连接成放射状,针杆藻属 Synedra,（三）双壳缝目Biraphidinale
16、s：上下壳面均具壳缝 12. 胸隔藻属 Mastogloia 13. 布纹藻属 Gyrosigma 14. 双壁藻属 Diploneis 15. 辐节藻属 Stauroneis 16. 舟形藻属 Navicula 17. 羽纹藻属 Pinnularia 18. 桥弯藻属 Cymbella 19. 双眉藻属 Amphora 20. 双楔藻属 Didymosphenia 21. 异极藻属 Gomphonema,12. 胸隔藻属 Mastogloia：壳面椭圆形，带面长方形，具与壳面平行的纵隔膜,纵隔膜,13. 布纹藻属 Gyrosigma：壳面S形，具网状线纹,布纹藻属 Gyrosigma,14.
17、 双壁藻属 Diploneis：壳缝两侧具由中央节延长形成的角状凸起，凸起外侧具纵沟,角状凸起,沟纵,双壁藻属 Diploneis,沟纵,角状凸起,15. 辐节藻属 Stauroneis：壳面中央区增厚，扩展到两侧边缘,增厚的中央区,16. 舟形藻属 Navicula： 壳面两侧两端对称，两端尖，舟形,舟形藻属 Navicula,17. 羽纹藻属 Pinnularia：壳面具肋纹,羽纹藻属 Pinnularia,18. 桥弯藻属 Cymbella：壳面弯曲，带面两侧平行,桥弯藻属 Cymbella,19. 双眉藻属 Amphora：壳面弯曲，带面两侧弧形,20. 双楔藻属 Didymosphe
18、nia：壳面两侧两端均不对称,21. 异极藻属 Gomphonema：壳面两侧对称，两端不对称,异极藻属 Gomphonema,（四）单壳缝目Monoraphidinales： 只一个壳面具壳缝 22. 卵形藻属 Cocconeis 23. 曲壳藻属 Achnanthes,22. 卵形藻属 Cocconeis: 壳面椭圆形，带面观横向弧形弯曲,上壳面：无壳缝,下壳面：具壳缝,23. 曲壳藻属 Achnanthes: 壳面披针椭圆形，带面纵向膝曲状弯曲,无壳缝,具壳缝,内壳面,（五）短壳缝目Raphidioales 只在壳面两端具很短的壳缝 24. 短缝藻属 Eunotia ：壳面弓形，末端具壳
19、缝,短缝藻属 Eunotia,短缝藻属 Eunotia,壳缝,（六）管壳缝目Aulonoraphidinales 具管状壳缝 25. 窗纹藻属 Epithemia 26. 棒杆藻属 Rhopalodia 27. 菱形藻属 Nitzschia 28. 菱板藻属 Hantzschia 29. 波缘藻属 Cymatopleura 30. 双菱藻属 Surirella,壳缝及相关结构示意图（引自Mann, 1978）：a. 示壳面内部, 具近壳缝管；b. 示壳面内部, 无近壳缝管；c. 近壳缝管横截面观；d. 壳面结构：f: 龙骨突；fl: 龙骨突边缘延伸结构；Ir: 纵向脊；pm: 近壳套；rp:
20、壳缝裂缝；sc: 近壳缝管；scw: 近壳缝管壁；tc: 横肋纹；fr: 间质片层；hy: 膜。,窗纹藻属 Epithemia,25. 窗纹藻属 Epithemia：壳面具背腹性，“V”形管壳缝,棒杆藻属 Rhopalodia,26. 棒杆藻属 Rhopalodia：壳面具背腹性，背缘具管壳缝,27. 菱形藻属 Nitzschia：上下壳缝位于壳面两侧,菱形藻属 Nitzschia,28. 菱板藻属 Hantzschia：上下壳缝位于壳面同侧,菱形藻属与菱板藻属的主要区别,中部横切面观,菱形藻属 Nitzschia,菱板藻属 Hantzschia,中部横切面观,29. 波缘藻属 Cymatopleura：壳面呈波状上下起伏,波缘藻属 Cymatopleura,30. 双菱藻属 Surirella ：壳缝环绕整个壳缘,双菱藻,双菱藻属 Surirella,
