螺旋藻能夠漂浮在水面,主要是由以下幾個(gè)關(guān)鍵因素共同作用的結(jié)果:
1.細(xì)胞內(nèi)部的氣囊(核心原因)
這是最主要、最直接的原因。
·什么是氣囊:螺旋藻的細(xì)胞內(nèi)部有一種叫做氣泡或偽空泡的特殊結(jié)構(gòu)。它不是一個(gè)充滿空氣的空腔,而是一系列充滿氣體的蛋白質(zhì)中空管。
·工作原理:這個(gè)氣囊的密度遠(yuǎn)低于水,為螺旋藻提供了巨大的浮力。就像一個(gè)微小的“救生圈”,讓它們能夠漂浮起來(lái),以便到達(dá)光線充足的水層。
·進(jìn)化優(yōu)勢(shì):螺旋藻是光合自養(yǎng)生物,需要陽(yáng)光來(lái)制造養(yǎng)分。漂浮在水面可以讓它們獲得最大限度的光照,從而在生存競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
2.絲狀螺旋形態(tài)的輔助作用
·增大表面積與浮力:螺旋藻并非單個(gè)細(xì)胞獨(dú)立存在,而是多個(gè)細(xì)胞首尾相連,形成螺旋狀的絲狀體。這種獨(dú)特的螺旋形態(tài)大大增加了它們與水的接觸面積。
·類似于“降落傘”效應(yīng):這種結(jié)構(gòu)在一定程度上可以減緩它們下沉的速度,就像微小的降落傘一樣。當(dāng)受到水流或攪拌干擾時(shí),這種形態(tài)也有助于它們重新上浮。
3.水體環(huán)境的影響
·靜水環(huán)境:在平靜的、沒(méi)有攪動(dòng)的水體中,螺旋藻依靠氣囊的浮力,會(huì)非常容易地漂浮并聚集在水面,形成一層綠色的“水華”。
·水的表面張力:當(dāng)微小的生物或顆粒到達(dá)水面時(shí),水的表面張力會(huì)像一層柔性的薄膜一樣,阻止它們輕易突破水面,從而使它們能夠穩(wěn)定地停留在水面。
總結(jié)
您可以這樣簡(jiǎn)單理解:
螺旋藻漂浮是“主動(dòng)”和“被動(dòng)”因素結(jié)合的結(jié)果。
·主動(dòng)(內(nèi)在)因素:氣囊是它的“浮力發(fā)動(dòng)機(jī)”,主動(dòng)提供上升動(dòng)力。
·被動(dòng)(外在)因素:螺旋形態(tài)和水的表面張力是它的“輔助浮板”,幫助它穩(wěn)定地待在水面。
實(shí)際應(yīng)用中的啟示
在螺旋藻的規(guī)模化養(yǎng)殖中,正是因?yàn)檫@個(gè)特性,反應(yīng)器需要安裝攪拌裝置。不停地緩慢攪拌有兩個(gè)主要目的:
1.防止過(guò)度聚集:避免螺旋藻全部浮在水面,導(dǎo)致下層藻類無(wú)法接受光照。
2.促進(jìn)氣體交換:讓藻液循環(huán),確保所有藻株都能均勻地吸收水中的二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)鹽。
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