藍細菌(Cyanobacteria)，舊名藍藻或藍綠藻，是一種大型原核生物，能進行產(chǎn)氧性光合作用。藍細菌遍及世界各地，大多數(shù)存在于淡水中，是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)到的最早的光合放氧生物，對地球表面從無氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。但由于人類活動的影響，一些富營養(yǎng)化的水體中藍細菌異常大量的繁殖，從而引起水質(zhì)惡化，嚴重時可造成魚類的死亡

藍細菌曾被稱為藍藻或藍綠藻，主要以二分裂或多分裂方式進行繁殖，少數(shù)藍細菌可形成孢子，孢子壁厚，能抵抗不良環(huán)境。由成串細胞連成絲狀的藍細菌，在細胞鏈斷裂時形成的片段，稱之為鏈絲段，具有繁殖功能。

藍細菌有廣泛的分布，從水生到陸生生態(tài)系統(tǒng)，從熱帶到南北極都有分布。它們已經(jīng)被證實：可以通過氮氣的固定來提高稻田和其他土壤的肥力。藍細菌是海洋生態(tài)系統(tǒng)和海洋初級生產(chǎn)力的重要組成部分。

在藍藻中有一種環(huán)狀DNA——質(zhì)粒，在基因工程中擔當了運載體的作用。和細菌一樣，藍藻屬于“原核生物”。它和具原核的細菌等一起，單立為原核生物界。所有的藍藻都含有一種特殊的藍色色素，藍藻就是因此得名。但是藍藻也不全是藍色的，不同的藍藻含有一些不同的色素，有的含葉綠素，有的含有藍藻葉黃素，有的含有胡蘿卜素，有的含有藍藻藻藍素，也有的含有藍藻藻紅素。紅海就是由于水中含有大量藻紅素的藍藻，使海水呈現(xiàn)出紅色。

藍細菌 - 分類分布

分類地位

藍藻門下設一綱六目，即藍藻綱Cyanophyceae，色球藻目Chroococcales、管胞藻目Chamaesiphonales、瘤皮藻目Pleurocapsales、顫藻目Oscillatoriales、念珠藻目Nostocales、多列藻目Stigonematales。

藍藻在地球上大約出現(xiàn)在距現(xiàn)代35～33億年前，已知藍藻約2000種，中國已有記錄的約900種。

分布范圍

分布十分廣泛，遍及世界各地，但大多數(shù)(約75%)淡水產(chǎn)，少數(shù)海產(chǎn);有些藍藻可生活在60～85℃的溫泉中;有些種類和菌、苔蘚、蕨類和裸子植物共生;有些還可穿入鈣質(zhì)巖石或介殼中(如穿鈣藻類)或土壤深層中(如土壤藍藻)。

藍細菌 - 形態(tài)特征

1、具有原核生物的典型細胞結(jié)構(gòu)，沒有核膜，與細菌一樣沒有任何細胞器。核物質(zhì)只是一個環(huán)狀雙鏈DNA分子。細胞壁構(gòu)造相似于革蘭氏陰性菌，分為內(nèi)外兩層，外層為脂多糖，內(nèi)層為肽聚糖。

2、形態(tài)差異極大，有球狀、桿狀和絲狀等形態(tài)。有單細胞體、群體類型。群體由一條或多條單細胞排列成串的或絲狀體構(gòu)成，其中有的為單條不分枝，有的具假分枝，有的具多分枝，還有的許多菌絲共同包埋在膠質(zhì)包被中，形成膠群體。

3、藍細菌的細胞壁含有纖維素，細胞內(nèi)進行光合作用的部位稱類囊體，類囊體膜上含有葉綠素a、β-胡蘿卜素以及與光合電子傳遞鏈有關的組分。藻膽蛋白為類囊體所特有，其功能是吸收光能，并把它轉(zhuǎn)移到光系統(tǒng)Ⅱ中，光合色素為葉綠素a，存在于豐富的內(nèi)膜系統(tǒng)上，在光系統(tǒng)Ⅰ中發(fā)揮作用。與光合細菌的光合色素不同。藍細菌體內(nèi)沒有葉綠體。

4、許多水生種類細胞質(zhì)中有氣泡，使菌體漂浮，保持在光線最充足的地方，以利光合作用。

5、無鞭毛，但能在固體表面滑行，趨光性。

6、分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，因此具有強的抗干旱能力。

7、細胞中常有各種貯存物：糖原，聚磷酸鹽，PHB，氮源(藻青素)。

8、細胞的幾種特化形式。

藍細菌有幾種特化的細胞，較重要的有異形胞( heterocyst)、厚壁孢子(akinete)。在絲狀體中大約每隔10個細胞有一個異形胞。其特征是壁厚、色淺，適應于在有氧條件下進行固氮，它不含藻膽蛋白，只存在光合系統(tǒng)Ⅰ，不能產(chǎn)生氧氣，但能產(chǎn)生ATP，異形胞與鄰近的營養(yǎng)細胞間有厚壁孔道相連，這些孔道有利于“光合細胞”和“固氮細胞”間物質(zhì)交流。厚壁孢子是一種長在藍細菌細胞鏈中間或末端的特化細胞，壁厚、色深，具有抵御不良環(huán)境的作用。[2]

藍細菌 - 生活習性

繁殖方式

藍藻的繁殖方式有兩類，一為營養(yǎng)繁殖，包括細胞直接分裂(即裂殖)、群體破裂和絲狀體產(chǎn)生藻殖段等幾種方法，另一種為某些藍藻可產(chǎn)生內(nèi)生孢子或外生孢子等，以進行無性生殖。孢子無鞭毛。目前尚未發(fā)現(xiàn)藍藻有真正的有性生殖。

天敵

藍藻等藻類是鰱魚的食物，因此可以通過投放此類魚苗來治理藻類，防止藻類爆發(fā)。

藍細菌 - 價值作用

藍藻是最早的光合放氧生物，對地球表面從無氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。有不少藍藻(如魚腥藻)可以直接固定大氣中的氮(原因：含有固氮酶，可直接進行生物固氮)，以提高土壤肥力，使作物增產(chǎn)。還有的藍藻為人們的食品，如著名的發(fā)菜和普通念珠藻(地木耳)、螺旋藻等。

藍細菌 - 危害及毒性

生態(tài)危害

在一些營養(yǎng)豐富的水體中，有些藍藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍綠色而有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，大規(guī)模的藍藻爆發(fā)，被稱為“綠潮”(和海洋發(fā)生的赤潮對應)。綠潮引起水質(zhì)惡化，嚴重時耗盡水中氧氣而造成魚類的死亡。

在中國，太湖的藍藻爆發(fā)污染是藍藻危害的一個具體體現(xiàn)，最嚴重的危機出現(xiàn)在2007年。當年6月，太湖藍藻大爆發(fā)，幾十厘米厚的藍藻覆蓋所有水面。據(jù)無錫市政府公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，除無錫水廠外，其余占全市供水70%的水廠水質(zhì)都被污染，水龍頭里放出的水又黃又臭，200萬無錫市民生活飲用水受污染，市區(qū)純凈水被哄搶，政府雖及時采取措施，但已經(jīng)對人民的生活產(chǎn)生很大的影響。其后，盡管國家下了大力氣治理太湖污染，藍藻依然每年爆發(fā)。[3]

毒性

不同種類的藍菌含有不同類型的毒素，當中包括神經(jīng)毒素(Neurotoxin)、肝毒素(Hepatotoxicity)、細胞毒素(Cytotoxicity)及內(nèi)毒素等，使他們對人體及動物構(gòu)成生命危險：

1、神經(jīng)毒素BMAA

土生和水生的藍菌生物皆含有神經(jīng)毒素BMAA(β-N-methylamino-L-alanine)，并可能透過食物鏈不斷累積產(chǎn)生生物放大作用，對人類的損害將逐漸增加。BMAA已證實會對動物產(chǎn)生強烈的毒性，加速動物腦神經(jīng)退化、四肢肌肉萎縮等等，小量BMAA積累已能選擇性殺死從老鼠的神經(jīng)元。

2、藍藻中有些種類(如微囊藻)還會產(chǎn)生微囊藻毒素(Microcystin，簡稱MC)，微囊藻毒素是一種肝毒素，是肝癌的誘因之一，有非常強的毒性，大約50%的綠潮中含有大量MC。MC具有水溶性和耐熱性。易溶于水，甲醇或丙酮，不揮發(fā)，抗pH變化。MC-LR的分子式為C49H74N10O12，分子量為995.2(計算時往往按1000計)。MC不易被沸水分解，但可被活性碳吸收，所以可以用活性碳凈水器對被污染水源進行凈化。

家畜及野生動物飲用了含藍藻毒素的水后，會出現(xiàn)腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、嗜睡、口眼分泌物增多等癥狀，甚至死亡。病理病變有肝臟腫大、充血或壞死，腸炎出血、肺水腫等。長期飲用可能引發(fā)肝癌。醫(yī)學部門已發(fā)現(xiàn)飲水中微量微囊藻毒素與人群中原發(fā)性肝癌的發(fā)病率有很大相關性。1996年在巴西造成100多名急性肝功能故障，7個月內(nèi)至少50人死于藻毒素產(chǎn)生的急性效應，引起舉世矚目的關注。淡水水體中的藍藻毒素已成為全球性的環(huán)境問題，世界各地經(jīng)常發(fā)生藍藻毒素中毒事件。

3、藍藻另一個分類的毒素對皮膚有刺激作用，當藍毒素細胞破裂或死亡時，以上分類的毒素就會被釋放到水中。人們在洗澡、游泳及其他水上休閑和運動時，皮膚接觸含藻毒素水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮膚過敏。[4]

藍細菌 - 爆發(fā)原因

藍藻爆發(fā)成因為富營養(yǎng)化。過量的養(yǎng)分主要來自于以下這些源頭：

1. 化肥流失，化肥是很多富營養(yǎng)化區(qū)域的主要養(yǎng)分來源，例如在密西西比河流域，67%的氮流入水體，隨之流入墨西哥灣，波羅的海和太湖中超過50%的氮也來自化肥的流失。

2. 生活污水，包括人類的生活廢水和含磷清潔劑。

3. 畜禽養(yǎng)殖，畜禽的糞便含有大量營養(yǎng)廢物如氮和磷，這些元素都能導致富營養(yǎng)化。

4. 工業(yè)污染，包括化肥廠和廢水排放。

5. 燃燒礦物燃料，在波羅的海中約30%的氮，在密西西比河中約13%的氮來源于此。

藍細菌 - 科學研究

UV-B(紫外線的B波段)可以破壞藍細菌的運動性和趨光性，可以影響許多其他的生理和生化過程，這將導致生產(chǎn)力的降低，發(fā)芽和分化的破壞。光合色素會被UV-B漂白，光捕獲復合體的結(jié)構(gòu)受到影響，這些都會損壞光合作用。

藍細菌已經(jīng)發(fā)展了對于UV-B的影響的對策。這包括：a、產(chǎn)生象MAAs類的光保護物質(zhì) b、通過遷移到避光的地帶來逃避UV c、產(chǎn)生猝滅物質(zhì)如類胡蘿卜素和超氧化物 d、修復機制象光活化和光獨立的DNA修復 e、激活抗氧化酶 。