浮游植物（phytoplankton）是在水中营浮游生活的微小植物，主要是浮游藻类，是浮游生物中的自养生物部分。已知全球浮游植物约有40000种，其中淡水藻类有25000种左右，中国已发现的淡水藻类约9000种。

浮游植物属原植体植物，为具有叶绿素的自养生物。浮游植物个体极其微小，其中尘型浮游植物小于2微米，微型浮游植物2-35（或50）微米，小型浮游植物大于35（或50）微米。浮游植物构造简单，无根、茎、叶的分化；细胞内具有和维管植物一样的叶绿素、胡萝卜素、叶黄素，可呈现不同颜色。其在地球上的分布很广，从炎热的赤道至常年冰封的极地都有它们的踪迹，不仅生长在江河、溪流、湖泊和海洋，也能生长在短暂积水和潮湿的地方。其大多分布在真光层中，可直接从海水中摄取无机化合物物质，合成有机质，同时，将光能转化成化学能；需要从水中获取包括氮、磷和铁在内的多种其他营养物质。其繁殖以细胞分裂为主，主要繁殖方式有无性繁殖、有性繁殖等。

浮游植物是评价水质的重要指示生物，水质环境与浮游植物丰富度和群落组成关系密切；其中某些种类具有易培养、周期短的特点，可通过受控实验，测出不同浓度毒物的临界毒度和致死毒度；某些种类具有选择性地富集某种放射性同位素的特性；其是地球上固碳固氮的重要生物；有些耐污种类可摄食污水中溶解的有机化合物，并在代谢过程中使它们矿化；或光合作用排出的氧，促进水域有机物分解，加速水净化；其是贝类、虾类和海参类等养殖的重要天然饵料；其在工业中的用途也很广，例如在硅藻中加入硝化甘油后，可以防止爆炸，还可作为制造耐火砖、滤器、牙粉的原料。

大量的浮游植物吸引鸟类、昆虫、鱼类等动物，并增强水生生物圈的生物多样性。然而，无毒浮游植物过度繁殖仍然有害，因为会导致氧气消耗和堵塞鱼鳃；某些种类的蓝藻会产生毒素，如微囊藻素。蓝藻通常被称为“蓝藻”，会使水变绿。据美国国家海洋服务局统计，每个沿海州都发生过产生毒素的有害藻华，除了海洋生物，有害藻华还会使人类生病甚至死亡。佛罗里达湾沿岸等地的有害藻华通常被称为“赤潮”，因为藻华会使水变红；饮用水可能受到污染，海滩可能因恶臭和感染风险而关闭。

分类

已知全球浮游植物约有40000种，其中淡水藻类有25000种左右，中国已发现的淡水藻类约9000种。浮游植物主要包括蓝藻、绿藻门、硅藻、金藻门、黄藻、甲藻门、隐藻门和裸藻门8个门类的浮游种类。

蓝藻门，旧称蓝藻门，无色素体、细胞核等细胞器，与细菌同属原核生物。藻体为单细胞、丝状或非丝状的群体，色素除叶绿素、胡萝卜素外还有几种特殊的叶黄素及大量的藻胆素。贮藏物以蓝藻淀粉为主。无色中央区仅含有相当于细胞核的物质，无核膜及核仁，称为“中央体”。生殖一般借细胞分裂，有些种类形成孢子。多喜生于含氮量高的碱性水体中，有的种类能在温度较高的温泉中生长。

绿藻门，一般都呈草绿色，有单细胞、群体和多细胞种类，外形呈丝状、片状及管状等，还有多核胞的种类，形成如蕨类植物分枝的藻体。细胞壁主要为纤维素。色素体的形状、数目视种类而异，所含色素成分与维管植物相同，很多属、种的色素体上有蛋白核。繁殖方式为细胞分裂和产生各种类型的游动和不动孢子；有性生殖有同配、异配及卵配生殖等方式。游动细胞一般有2或4条顶生、等长的鞭毛。绿藻门中单细胞、群体和游动的种类为常见的浮游藻。石莼目、松藻目、管枝藻目及粗枝藻目均为大型底栖海藻。

硅藻，一般为单细胞，细胞壁含果胶质和二氧化硅，硅藻细胞形似小盒，由上壳和下壳两瓣套合而成，壳面上有花纹，还常有角状、刺状或刺毛状的突出物。色素体除含叶绿素和胡萝卜素外，还有硅藻素、墨角藻黄素等，贮藏物主要为油。通常以细胞分裂方式繁殖，有性生殖为不动配子的接合生殖或卵配生殖，合子发育经过复大孢子阶段。

金藻门，多为单细胞或群体，游动种类多不具细胞壁；有壁的种类主要由果胶质组成，壁上有硅质或钙质的小片。色素体金褐色，除含叶绿素、胡萝卜素外，叶黄素主要为墨角藻黄素，还有硅藻黄素及硅甲黄素等。贮藏物为金藻昆布糖和油。繁殖时借分裂产生游孢子或内壁孢子；有性生殖主要为同配生殖。

黄藻，为单细胞、群体、多核管状体或多细胞的丝状体。许多种类的营养细胞壁由大小相等或不相等的两片套合组成。色素体黄绿色，主要成分是叶绿素、胡萝卜素和叶黄素。贮藏物为金藻昆布糖和油。营养细胞和配子具两条不等长的鞭毛。繁殖时产生游孢子或不动孢子；少数行有性生殖，常为同配生殖。

甲藻门，多数为具双鞭毛的单细胞个体，细胞壁含纤维素，常由许多固定数目的小甲板按一定形式排列组成，也有不具小甲板的。色素体除含叶绿素、胡萝卜素外，还含有几种叶黄素，如硅甲黄素、甲藻黄素及新甲藻黄素等。细胞呈棕黄色，也有粉红色或蓝色的。贮藏物为淀粉和油。腐生或寄生。有些种类细胞内有特殊的双鞭毛虫门液泡和刺丝胞等构造。繁殖方法为细胞分裂或产生游孢子；有性生殖为同配或异配，但少见。

裸藻门，也称眼虫藻门，多为单细胞，无细胞壁，有些种类有一层具弹性的表质膜，细胞可以伸缩改变形状，也有的种类有一个固定形状的囊壳。所含色素与绿藻门相似，有的种类无色或具红色素。游动细胞具1～3条顶生的鞭毛。无性繁殖为纵分裂，有性生殖少见。多数生长于含有机质丰富的小型静水水体中，尤其是暖季阳光充足时常大量繁生形成膜状水华，使水呈浓绿、红或其他颜色。

特征

浮游植物属原植体植物，为具有叶绿素的自养生物。浮游植物个体极其微小，需要用显微镜才能观察到，其中尘型浮游植物小于2微米，微型浮游植物2-35（或50）微米，小型浮游植物大于35（或50）微米。

浮游植物构造简单，无根、茎、叶的分化；形态多样，有单细胞体、多细胞群体等类型。单细胞体多营浮游生活，常见的有球形、圆柱形、卵形等；多细胞群体类型常呈球状、片状、丝状等。细胞内具有和维管植物一样的叶绿素、胡萝卜素、叶黄素，可呈现不同颜色。

分布范围

浮游植物在地球上的分布很广，从炎热的赤道至常年冰封的极地都有它们的踪迹。浮游植物种群的变化发生在热带、亚热带、温带地区。内陆水体浮游植物的组成和数量在一年内的不同季节有规律地发生变化。水温较低的春季和秋末春初适于双鞭毛虫门和硅藻大量生长；夏季和春末秋初水温高的季节有利于绿藻门和蓝藻繁殖。

生境

浮游植物不仅生长在江河、溪流、湖泊和海洋，也能生长在短暂积水和潮湿的地方。从热带到两极，象牙白到温泉、咸水到淡水、潮湿的地面到不深的土壤内，几乎都有它们的存在。其中生活在海洋中的浮游植物通常位于水柱的真光带，该区域阳光可穿透。据伍兹霍尔海洋研究所估算，真光带深度不超过274.3米，而平均海洋深度约为3960米。

习性

光合作用

在海洋生态系中，具有叶绿素的自养植物，均可进行光合作用。浮游植物因大多分布在真光层中，可直接从海水中摄取无机物质，合成有机质。同时，将光能转化成化学能。

浮游植物有不下沉或缓下沉及速繁殖、低消耗的功能，在光照条件下，光合作用固定太阳能产生的有机质补偿其呼吸作用消耗而有余。在透明度较大的热带海区，真光层可达200米，混浊的近岸海域有时仅有数米。光参与植物的生理作用，可表现昼夜、月相、季节规律。也与潮汐、海流等现象有关。其生理作用反映个体增大、同化产量增加、繁殖加快和种群增长等。在可见光中，红光有利于糖类的形成。鞭毛藻类昼夜垂直移动是对光合作用机制长期适应和自然选择的结果。

摄食行为

除了阳光、水和二氧化碳，浮游植物还需要从水中获取包括氮、磷和铁在内的多种其他营养物质。其中最重要的是氮和磷，它们对浮游植物的生存和繁殖至关重要。在某些地区，氮供应不足；而在其他地区，磷则成为限制因素。一旦其中一种营养物质被耗尽，浮游植物就无法继续生长。

浮游植物所需的营养物源于自然过程，岩石风化产生矿物质，以及大气条件将氮气转化为可利用形式。此外，人类活动也会将磷和氮引入水体中，这些物质主要来源于洗涤剂、污水和化肥等的径流。

适应性

浮游植物对环境要求不严，适应性强，在只有极低的营养含量、极弱的光照和低温下也能生存。

天敌

浮游植物因其类似植物的吸收阳光并通过光合作用产生食物能量的能力，而成为水生世界的“粮仓”。从蜗牛到鲸目，众多海洋生物都依赖于稳定的浮游植物饮食来维持生存，浮游植物的直接消费者包括浮游动物、海葵目、虾和丽文蛤。

反过来，这些较小的植物和动物又被杂食性动物所捕食，而杂食动物随后又被三级消费者或顶级捕食者所捕食，人类饮食中的食物可以追溯到像浮游植物这样的初级生产者。

繁殖

浮游植物繁殖以细胞分裂为主，主要繁殖方式有无性繁殖、有性繁殖等。

无性繁殖

浮游植物拥有高效的繁殖策略，这是其显著特征。在生长条件适宜时，浮游植物会通过多种无性繁殖方式迅速增殖。

浮游生物的构造简单，使它们能够轻松繁殖：

‌（1）快速生长的双鞭毛虫门‌通常通过‌二分裂‌进行繁殖。一个亲本细胞分裂成两个完全相同的细胞，这两个细胞又会一再分裂。如果细胞在分裂过程中未完全分离，则会形成丝状体。

‌（2）原生生物‌可以通过多分裂进行无性繁殖。细胞准备分裂，复制其细胞核，然后分裂成多个与原始细胞相同的细胞（除非发生突变）。

（3）水绵‌（藻类浮游植物）的矩形细胞首尾相接，形成非常长的链，称为丝状体。当丝状体分裂时，漂浮在水面上的每一节都会通过简单的有丝分裂生长成新的丝状体。这种繁殖方式称为‌断裂生殖‌。

‌（4）绿藻门和细菌‌可以产生孢子，这些孢子在亲本细胞内继续分裂。成熟的内生孢子被释放，形成完全相同的后代。

有性繁殖

有性繁殖涉及遗传物质的重新组合，以产生具有独特基因组的后代。种群内的生物多样性有助于物种适应不利条件，如高温或干旱。

一些浮游植物能够进行有性繁殖：

‌（1）硅藻‌产生并释放二倍体的雄性和雌性配子——精原细胞和卵原细胞——这些配子通过减数分裂成为单倍体的精子或卵子。由精子受精卵的卵子发育成称为辅助孢子的受精卵，该受精卵可以进入休眠状态。在适宜的条件下，该细胞会生长，然后释放出完整大小的硅藻。

‌（2）雌雄同株的群居沃氏藻‌（绿藻门）‌既能产生精子囊也能产生卵子‌。雌雄异株的群居沃氏藻则只产生精子或卵子。在雌性沃氏藻群居中，单个细胞发育成为卵细胞，在与精子融合（受精作用）后进入休眠的二倍体受精卵阶段。

生命周期

浮游植物的典型生命周期包括生长、繁殖和死亡，生命周期中还可能包含一个休眠期，这个休眠期可能定期发生，也可能仅在条件不利于生长时出现。例如，金藻可以形成休眠数月至数十年的囊胞或孢子。一些硅藻和双鞭毛虫门在冬季至春季期间会形成囊胞。

浮游植物的生命周期因种类而异，例如，海洋鞭毛藻（如假微型海链藻）会产生微小的可动细胞，这些细胞不断增殖，直到营养水平下降。接着，它们会形成被含有营养的粘性粘液层包围的群体，以支持持续繁殖。如果营养完全耗尽，这层膜就会解体，并作为发臭、粘稠的白色泡沫被冲刷上岸。

生态

浮游植物中的藻类种类繁复，在水域生态系统中扮演重要角色。微观下悬浮于水柱的浮游植物给大多数海洋食物链提供食物，当藻类密度非常高（水华）时，可能使水变色，与其他生物竞争或使其他生物中毒或窒息。

用途

生物指标

浮游植物是评价水质的重要指示生物，水质环境与浮游植物丰富度和群落组成关系密切，例如湖泊（水库）浮游植物数量的增加，特别是蓝藻暴发和生长期延长就是湖泊（水库）富营养化的一个重要标志。

某些浮游植物种类具有易培养、周期短的特点，可通过受控实验，测出不同浓度毒物的临界毒度和致死毒度，为判断水质污染程度及制定污染物排放标准等提供依据；某些浮游植物还具有选择性地富集某种放射性同位素的特性。

固碳固氮

浮游植物是地球生态系统中重要的固碳生物，浮游植物尽管微小，但广泛分布于海洋中的浮游生物对全球碳吸收有重要影响力。全球每年产生出的二氧化碳，陆生植物吸收大约50%，剩下的大部分被浮游植物吸收。死亡的浮游植物会连同它们所固定的碳下沉，长年累月地堆积在海底，形成海底石油。

浮游植物固定的碳、氮总量比全世界陆生植物的固定总量都要多。据推算，浮游植物光合作用生产的有机碳的总量约为维管植物的7倍，每年约能固定1.7亿吨的氮素。固氮蓝藻是地球上提供化合氮的重要生物，也是可利用的重要生物氮肥资源，已知固氮蓝藻有120多种，在水稻田中固氮量达16-89千克/公顷。

矿化和净化污水

有些耐污的浮游植物可摄食污水中溶解的有机化合物，并在代谢过程中使它们矿化；或光合作用排出的氧，促进水域有机物分解，加速水净化。

饵料

浮游植物具有一定的经济价值。浮游植物素有“海洋牧草”之称，亚心形扁藻、杜氏藻属、小球藻等单细胞藻类蛋白质含量较高，是贝类、虾类和海参类养殖的重要天然饵料，全球大型渔场都处于藻类丰富的海域。

工业原料

在工业中的用途也很广，例如在硅藻中加入硝化甘油后，可以防止爆炸，还可作为制造耐火砖、滤器、牙粉的原料。

危害

大量的浮游植物吸引鸟类、昆虫、鱼类和动物，并增强水生生物圈的生物多样性。然而，无毒浮游植物过度繁殖仍然有害，因为会导致氧气消耗和堵塞鱼鳃。

某些种类的蓝藻会产生毒素，如微囊藻素。蓝藻通常被称为“蓝藻”，会使水变绿。据美国国家海洋服务局统计，每个沿海州都发生过产生毒素的有害藻华，除了海洋生物，有害藻华还会使人类生病甚至死亡。佛罗里达湾沿岸等地的有害藻华通常被称为“赤潮”，因为藻华会使水变红。

饮用水可能受到污染，海滩可能因恶臭和感染风险而关闭，有害藻华常在夏季末期季节性发生，此时温度和氮污染会促进浮游植物的生长。

代表物种

普通小球藻

普通小球藻（Chlorella vulgaris）是藻类植物绿藻门共球藻纲小球藻目小球藻科小球藻属的一种，广泛分布于世界各地。生长于有机质丰富的小型水体中，或者潮湿土壤、石壁表面。单细胞球形，壁薄。色素体周生、杯状，大部分具1个蛋白核，蛋白核有时不明显。细胞直径5～10微米，细胞通过形成2、4、8、16个似亲孢子进行无性生殖，配子较大，有时可达25微米。

网状水网藻

网状水网藻（Hydrodictyon reticulatum），其植物体常是由数百至数千个圆柱状细胞两端相连接，形成可达2米，整体为封闭囊状的网状真集结体；细胞直径可达0.25毫米，长可达1.5毫米；幼细胞色素体片状，具1个蛋白核和1个细胞核；成熟细胞色素体网状，具多个蛋白核和多个细胞核。

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