虫黄藻

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虫黄藻

虫黄藻(Zooxanthella)是一种与珊瑚虫共生的单细胞植物。据估计,每mm3的珊瑚组织内有3万个虫黄藻,它们与珊瑚虫互惠共存。

珊瑚虫要不断大量繁殖、分泌石灰质骨骼,就要有充足的动物性食物。但是珊瑚虫生活的热带浅海水域中,浮游植物的生物总量不大,这就大大限制了浮游动物的生物量。珊瑚虫单单依靠捕食浮游动物,是不能维持它们的正常发育并繁衍后代的。那么其它的营养来自何方呢?自虫黄藻发现以来,才找到了科学的答案。

虫黄藻是在本世纪40年代由日本生物学家发现的。在珊瑚虫的内胚层细胞内观察到了很多褐色小球,在有光的条件下能进行光合作用,并能自身进行分裂繁殖,被定名为虫黄藻,属于涡鞭毛藻的一种。这个发现很长时间未被接受,直到50年代末,由于许多生物学家相继成功地把虫黄藻从珊瑚虫体内分离出来,虫黄藻的发现才被正式确认。而且经研究发现,所有的造礁珊瑚虫都与虫黄藻共生,而非造礁珊瑚虫是没有的,可见虫黄藻在珊瑚礁建造中的作用并非一般。

迅速生长发育的造礁珊瑚虫需要大量的O2,一部分从海水摄取,另一部分则靠虫黄藻提供。虫黄藻依赖阳光进行光合作用,它从珊瑚虫那里获得光合作用必需的CO2和N、P等,这些都是珊瑚虫的代谢产物,珊瑚虫则靠虫黄藻补充O2和碳水化合物;加速骨骼的生长。它们之间这种互惠的关系已较早被人们的研究所证实。但虫黄藻作为珊瑚虫的营养源到70年代才得以证实。虫黄藻本身并不能为珊瑚虫直接吸收,但虫黄藻在光合作用时合成的有机物,能分泌到细胞外供珊瑚虫营养。这种有机物是以甘油和三甘油酯的形式存在,很容易被珊瑚虫吸收。这个研究成果,对珊瑚礁海域的能量转换,生态平衡给予科学的解释。

虫黄藻不仅供给珊瑚虫O2和营养物,而且与珊瑚虫的石灰质骨骼的形成密切相关。有人作过这样的实验:将虫黄藻从珊瑚虫的身体内全部分离出来,并在人工条件下供给珊瑚虫O2,结果珊瑚虫虽然能活下来,但其骨骼得不到正常的发育。其原因是珊瑚虫在代谢过程中排出的大量碳酸气(CO2)妨碍着骨骼的增长,虫黄藻却有迅速解除CO2的功能,从而促进珊瑚骨骼的形成。更为奥妙的是,生物学家对虫黄藻直接参与珊瑚虫造骨的报道。虫黄藻在代谢过程中也排出CO2,它以CO32-的形式存在,并与Ca++合成珊瑚的骨骼。钙化作用是在珊瑚虫外胚层中进行。来自消化循环腔内水中的Ca++与CO2结合生成CaCO3,它在高尔基扁囊内,然后分泌到体外,逐渐形成骨骼。骨骼通常粘结在石灰质基岩上,随着珊瑚虫个体的迅速繁殖,骨骼也堆积得越来越多,相互粘连,不断地水平向外,又垂直向上扩大范围,形成骨骼再加上沉积物,便产生各种珊瑚礁。如鹿角珊瑚、石芝、脑珊瑚、蚓珊瑚等。

还有一种现象也是由于虫黄藻的作用而发生的。不论是树枝状、平展状、花瓣状等各种不同类型的珊瑚,都象植物一样向着见光的面向上向周围扩展,光照越好的部位发育得越好,相反则是水平扩展的珊瑚种类,其背光的一面即使有充裕的空间,珊瑚虫也不向这方向发育,它们只沿着见光的方向扩展,这都是由于虫黄藻在有光条件下光合作用进行得充分的原因。

珊瑚的垂直分布也是由于虫黄藻在珊瑚虫体内存在的缘故而决定的。所有造礁珊瑚的垂直分布仅限于深80m以内的浅海,作为植物的虫黄藻只有在见光的条件下才能进行光合作用,释放O2,制造有机物为造礁珊瑚提供O2和营养。但水深超过了80m,光线很弱,虫黄藻在这种深度下光合作用太微弱或者根本不能进行,珊瑚虫在这种条件下也就停止发育,有的也就是勉强维持生命而已。所以只有在阳光充足的浅海水域,尤其是在10~20m水深度光合作用强烈,珊瑚才得以充分的发育,加速珊瑚骨胳的形成,从而造就出珊瑚礁。

可见没有虫黄藻的存在,珊瑚虫造就珊瑚礁是不可能的。虽然近来又有学者报导珊瑚虫的营养源还有悬浮的有机物,但均否定不了虫黄藻与珊瑚虫互惠共生的重要性。生物界共生的现象是常见的,但象虫黄藻与珊瑚虫这种独特的共生关系所创造的奇迹——珊瑚礁却是独一无二的。

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