全 文 ：周玉春，支崇远，王 璐，等． 舟形藻的运动特征［J］． 江苏农业科学，2013，41(11) :383 － 386．
舟形藻的运动特征
周玉春，支崇远，王 璐，油秋平
(贵州师范大学生命科学学院，贵州贵阳 550001)
摘要:舟形藻具运动能力。在光学显微镜 1 000 ×下观察了舟形藻的运动特征。结果表明:舟形藻运动平均速度
达 0． 729 μm/min，最高速度达 1． 304 μm/min，每秒移动距离可达自身体长的 1 /2;舟形藻以运动中的后部为基点，前
部以一定角度(0° ～ 10°)摆动，进行基本匀速滑行格摆运动，两端都可作为运动前进方向，受到阻力时可以改变方向
为后退、翻转、竖立。舟形藻可以进行光合作用，但它具有很强的运动特性，激发其运动和转向的原因需要进一步
研究。
关键词:舟形藻;运动特征;规律;运动速度;转向运动
中图分类号:Q175 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2013)11 － 0383 － 03
收稿日期:2013 － 03 － 03
基金项目:国家自然科学基金(编号:41062005、30560011) ;贵州省科
技基金(编号:黔科合外 G 字［2012］7023) ;贵州省科技支撑计划
(编号:黔科合 SY字［2012］3178) ;贵州师范大学研究生专项创新
基金［编号:研(2012)15］。
作者简介:周玉春(1985—) ，女，河北唐山人，硕士研究生，研究方向
为植物生理生态。E － mail:bai． meng． zhu@ 163． com。
通信作者:支崇远(1956—) ，男，贵州贵阳人，博士，教授，研究方向为
硅藻生理生态。E － mail:zhicy@ 126． com。
硅藻是世界上最多的植物之一。地球上 70%的氧气来
自浮游植物，其中 60%以上来自于硅藻［1 － 2］。一些硅藻不仅
运动速度很快，而且运动时会出现后退、翻转、竖立行为。在
硅藻运动方面最可被接受的理论是 Harper 等于 1967 年提出
的，该理论认为硅藻壳缝末端分泌的一个黏多糖链黏附在基
质表面，通过进一步分泌这种连续的多糖链推动其向前运
动［3 － 4］。硅藻运动是一个被忽视的研究领域，其运动机制是
一个谜［3］。Drum等提出，隐藏在壳缝的纤维束可能参与黏液
分泌［2 － 3，5］，这种黏液属于纤维性质，在水的作用下发生水合
形成螺旋纤维［5］。Gordon 等和 Ｒichard等提出了毛细管作用
机制，认为与基质接触的壳缝里充满黏性流体，在毛细管(壳
缝)压力下沿缝隙排出，推动硅藻滑翔运动［3，6］。尽管已出现
许多相关假说，但还未见关于硅藻运动的详细描述和分
析［3］。本研究利用舟形藻(Navicula available)的录像数据研
究舟形藻的运动速度、转向、促使转向因素、运动机制，以期为
探索硅藻运动机制提供参考。
1 材料与方法
1． 1 试验藻种
舟形藻采自贵州省南明河，应用微藻微吸管分离方法分
离，在 F /2 培养基上纯化后保种培养。在无菌条件下将单个
藻落转接到 F /2 液体培养基中，置于无菌培养室中培养，温度
25 ℃，光强 2 000 lx，光 －暗周期 12 h － 12 h。经预培养和扩
大培养得到舟形藻纯种，在获得足够藻液后进行试验。
1． 2 试验仪器
研究显微镜、光学显微镜物镜测微尺(C6 物镜测微尺)、
电子秒表(PC2810)、照相机(Nikon － COOLPIX5400)、载
物片。
1． 3 观察方法
在同一观测视野、同一倍数(1 000 ×)下观察舟形藻运
动。在载物片上设置多个参照点，利用照相机拍照、录像，记
录舟形藻运动轨迹、对光的反应、转向及独有的特殊运动;利
用物镜测微尺和秒表测量舟形藻运动时间和距离。
2 结果与分析
2． 1 舟形藻直线运动
舟形藻运动时有时停下。由图 1 可见，参照点 1 到参照
点 2 距离为 4 μm，舟形藻通过 16 s从参照点 1 移动到参照点
2，平均速度为 15 μm/min。舟形藻通常以直线或略弯曲线在
原液中运动，倾向于离开自己群体或其他细胞。舟形藻运动
时以运动中的后部为基点，前部以一定角度(0° ～ 10°)摆动，
基本匀速滑行格摆运动。运动过程中前后两端都可作为运动
方向。由图 2 可见，舟形藻受到刺激后，另一端作为运动方向
进行反向直线运动(实线)。
2． 2 舟形藻运动速度
本研究记录了 19 次舟形藻的运动时间和距离数据，在踪
速度数据统计上至少有 2 次数据一样，舟形藻平均速度达
0. 729 μm/min，最高速度达 1． 304 μm/min(表 1)。
2． 3 舟形藻的转向运动
2． 3． 1 平行转动 当障碍物等刺激舟形藻侧面时，舟形藻在
基质表面平行转动，以退出不适环境。舟形藻的平行转向运
动有 2 种模式:(1)舟形藻以偏向壳缝中间点为基点，在基质
表面平行转动一定角度(表 2) ，摆脱其他细胞，改变运动方向
(图 3 － a) ;(2)舟形藻以壳缝末端为基点，在基质表面平行
转动一定角度(表 3) ，改变运动方向(图 3 － b)。何种因素促
使其平行转动以及以何种模式转动，还须进一步探索。
2． 3． 2 竖立转向 障碍物等刺激舟形藻壳面偏向中心位置
或水量太少形成薄层时，舟形藻会竖立起来以退出不适环境。
舟形藻的竖立转向运动有 2 种模式: (1)舟形藻遇到障碍物
后，作为运动方向的前端(实心圆端)脱离基质表面竖起
(图 4 － a的①) ，竖起后以另一端(空心圆端)作为运动方向，
转向避开障碍物继续向前运动(图 4 － a的②) ;(2)舟形藻作
为运动方向的前端(实心圆端)脱离基质表面竖起(图4 － b
—383—江苏农业科学 2013 年第 41 卷第 11 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.11.006
表 1 舟形藻运动数据统计
序号
路程
(μm)
时间
(min)
速度
(μm/min) 序号
路程
(μm)
时间
(min)
速度
(μm/min)
1 2 5． 42 0． 370 11 1 2． 70 0． 370
2 1 2． 38 0． 420 12 2 3． 27 0． 612
3 3 7． 43 0． 404 13 4 5． 00 0． 800
4 1 3． 07 0． 326 14 1 0． 93 1． 075
5 1 1． 63 0． 613 15 1 1． 22 0． 820
6 10 9． 93 1． 007 16 5 6． 52 0． 767
7 7 5． 97 1． 173 17 3 2． 30 1． 304
8 8 6． 72 1． 190 18 1． 5 3． 38 0． 444
9 1 1． 28 0． 781 19 1． 5 2． 52 0． 595
10 1 1． 28 0． 781
表 2 舟形藻转向 θ1
序号 转动角度(°) 序号 转动角度(°)
1 15 7 27
2 60 8 35
3 20 9 45
4 30 10 18
5 25 11 40
6 12 12 70
表 3 舟形藻转向 θ2
序号 转动角度(°) 序号 转动角度(°)
1 20 7 12
2 15 8 45
3 18 9 16
4 17 10 30
5 25 11 28
6 20 12 24
的①) ，以另一端(空心圆端)作为运动方向，转向避开障碍物
向原方向返回(图 4 － b 的②) ，摆脱不适环境。何种机制使
硅藻自身竖立还不清楚。
2． 4 舟形藻对光的反应
对于刺激硅藻运动的因素研究很少。本研究发现光是刺
激舟形藻运动和转向的一个因素。在光刺激下，舟形藻在运动
过程中没有头部和后部之分，两端都可作为运动头部(图 5)。
舟形藻可能喜欢暗光，对光照刺激很敏感。由图 5 可见，舟形
藻受到强光照刺激后，后退躲避强光照，向相对暗处滑行。
2． 5 舟形藻运动机制探索
Gordon等用毛细管作用机制来解释硅藻的滑翔运
动［3，6］，但本研究发现，当运动基质表面各种浮游植物对舟形
藻阻力太大时，出现了图 6 所示的现象，舟形藻将自身物质迅
速排出，产生强大动力来摆脱浮游植物对它的黏力;在排出液
体后迅速有液体充满硅藻体，在极短的 1 s 内不足以让硅藻
利用细胞外物质形成自身物质，所以在舟形藻运动过程中，不
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仅有液体排出，也存在对外在物质的吸收，这对 Gordon 等提
出的硅藻运动机制可能是一个补充。
3 结论及讨论
3． 1 舟形藻的直线运动和速度
硅藻虽是一种植物，但其中的某些种是能运动的。舟形
藻是典型的运动型硅藻，喜单独运动，运动时不分头部和尾
部，以运动中的后部为基点，前部以 0° ～ 10°角度摆动，向前
进行匀速滑行格摆运动。本研究表明: (1)舟形藻通常以直
线或略弯曲线在原液中运动，倾向于离开自己群体或其他细
胞;(2)舟形藻在基质表面运动的平均速度为 0． 729 μm/min，
最快速度达 1． 304 μm/min;(3)舟形藻在运动过程中两端都
可作为运动方向。
3． 2 舟形藻的转向运动
舟形藻在基质上有平面转向和竖立转向 2 种基本转向运
动。平面转向运动也有 2 种模式: (1)舟形藻以偏向壳缝中
间点为基点，在基质表面平行转动改变运动方向;(2)以壳缝
末端为基点，在基质表面平行转动改变运动方向。竖立转向
运动也有 2 种模式:(1)舟形藻遇到障碍物后，作为运动方向
的前端脱离基质表面竖起，以另一端作为运动方向，转向避开
障碍物继续向前运动; (2)作为运动方向的前端脱离基质表
面竖起，以另一端作为运动方向，转向避开障碍物向原方向返
回，摆脱不适环境。
3． 3 舟形藻对光的反应
在运动过程中，舟形藻受到强光刺激会后退躲避强光照，
向相对暗处滑行。其运动过程中没有头部和尾部之分，任何
一头都可作为运动头部。
3． 4 舟形藻运动机制的探索
舟形藻可在极短时间内释放大量液体来形成强大动
力［7］。在其运动过程中，不仅有液体排出，也存在对外在物
质的吸收。舟形藻在极短时间内不足以利用外界物质来合成
黏性物质，再利用黏性物质，并克服黏性物质的黏力，排出来
制造动力运动。本研究推测舟形藻运动时出现的黏性物质和
运动排出的物质可能不是同一物质，黏性物质可能是舟形藻
用来黏附在基质表面，这对现有的舟形藻运动机制可能是一
个补充，甚至是颠覆。
参考文献:
［1］支崇远． 硅藻与环境［M］． 北京:海洋出版社，2005．
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relationship with movement［J］． British Phycological Bulletin，1967，2
(2) :195 － 207．
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film［J］． British Phycological Journal，1979，14(1) :83 － 101．
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British Phycological Journal，1969，4(1) :97 － 103．
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highly viscous situation［J］． British Phycological Journal，1982，17
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［7］Edgar L A，Pickett H J D． The mechanism of diatom locomotion．Ⅰ．
An ultrastructural study of the motility apparatus［J］． Proceedings of
the Ｒoyal Society of London，1983，218(1212) :331 － 343．
陈妮娜，蒋大凯，王 瀛，等． 辽宁省设施农业大风和暴雪致灾指标［J］． 江苏农业科学，2013，41(11) :386 － 387．
辽宁省设施农业大风和暴雪致灾指标
陈妮娜，蒋大凯，王 瀛，才奎志，崔胜权，纪永明，翟 丽
(辽宁省气象灾害监测预警中心，辽宁沈阳 110016)
摘要:对 2000—2011 年辽宁省气象观测资料以及设施农业受灾资料进行了分析，探讨了辽宁省设施农业大风、暴
雪致灾指标。结果表明，当平均风力达到 6 ～ 7 级或积雪深度达到 6 ～ 9 cm时，设施农业轻度受灾，冷棚受灾的可能性
较大;当平均风力达到 8 ～ 9 级或积雪深度达到 10 ～ 20 cm时，设施农业中度受灾，冷棚受灾的可能性很大，暖棚受灾
的可能性较大;当平均风力超过 10 级或积雪深度超过 21 cm时，设施农业重度受灾，冷棚受灾的可能性极大，暖棚受
灾的可能性很大。
关键词:设施农业;大风;暴雪;致灾指标
中图分类号:S42;S165 + ． 25 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2013)11 － 0386 － 02
收稿日期:2013 － 04 － 21
基金项目:辽宁省“十二五”科学技术重大项目(编号:2011210002) ;
辽宁省推荐性地方标准项目;辽宁省气象局博士启动基金。
作者简介:陈妮娜(1986—) ，女，山东潍坊人，博士，工程师，主要从事
应用气象及灾害评估研究。E － mail:ninachen． yu@ 163． com。
通信作者:蒋大凯，正研级高级工程师，主要从事天气预报及预警工
作。E － mail:jdkjyt@ 126． com。
辽宁省设施农业水平处于全国前列，设施农业发展迅速，
日光温室蔬菜面积、产量均居全国首位，截至 2009 年底，辽宁
省设施农业总面积达 50． 55 万 hm2，其中日光温室总面积达
32． 4 万 hm2，以日光温室蔬菜生产为主的设施农业已经成为
辽宁省现代农业的重要特征［1］。风灾是辽宁省日光温室生产
中的常发性严重灾害，对日光温室的毁灭性较大，若防御不
当，会刮破棚膜，损坏日光温室设施，降低或破坏温室的保温
性，造成严重危害［2 － 3］。暴雪也是辽宁省设施农业的主要灾
害性天气之一，常出现在冬季、冬春、秋冬转换季节，降水量
大，常伴有较强降温和大风天气，给设施农业带来巨大影
响［4］。因此，研究大风、暴雪对辽宁省设施农业的影响，确定
致灾指标，对减少设施农业生产风险具有重要意义。目前对
设施农业的研究主要集中在发展前景分析［1，5 － 6］、灾害对策分
析［7 － 8］、现代技术在设施农业中的应用［9 － 10］、作物栽培技
术［11 － 12］等方面，关于辽宁省设施农业灾害指标研究很少。本
研究探讨辽宁省设施农业大风、暴雪致灾指标，以期为辽宁省
设施农业气象灾害监测预警提供参考。
1 材料与方法
1． 1 材料
数据来源于辽宁省 14 个地市 61 个县气象观测站及农业
局，包括 2000—2011 年的瞬间最大风速、平均风速、降雪量、
积雪深度及设施农业受灾情况等资料。设施农业生产季节为
10 月至次年 4 月，跨度 7 个月，其中 12 月至次年 2 月为寒冷
期，11 月及次年 3 月为较寒冷期。
1． 2 方法
用 Excel软件统计分析数据。
2 结果与分析
2． 1 大风、暴雪对辽宁省设施农业的影响
当风速达到大风(瞬间风速达到或超过 17 m /s或目测估
计风力达到或超过 8 级的风)级别或降雪量≥5． 0 mm 时，便
可能成灾，对作物、树木特别是设施农业的影响极大。由图 1
可知，大风对辽宁省设施农业的影响主要发生在春季，其次为
夏季，秋冬季节影响较小。暴雪对辽宁省设施农业的影响主
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