河流中初級生產者

河流中初級生產者

藻類是水域生態系中重要的初級生產者，能夠捕捉光能將無機的二氧化碳和水轉化成有機的碳水化合物(醣類)，並將光能轉換成生物可以利用的化學能儲存在碳水化合物，過程中也放出氧氣，提供其它生物食物源與呼吸所需的氧氣，建構了水域生態系食物鏈的基礎和起始點。 

藻類除了扮演初級生產者和氧氣生產者的角色外，也參與物質和能量的循環。藻類個體簡單，沒有一般高等植物的維管束構造，也沒有根、莖、葉等器官的分化，無胚的形成。但只要是有水或潮濕環境，光線足夠其光合作用所需，就可以孕育藻類。藻類個體大都介於五至數百微米間，肉眼大多看不見，要藉助顯微鏡來觀察。只有少數的海藻可達數公分至數十公分。我們在河流溪流中發現的馬藻、狐尾藻(聚藻)、金魚藻等，都是水生草本植物(維管束植物)，不屬於生物學上的藻類。

藻類分類

 藻類涵蓋了古細菌（archea）、真菌（bacteria）、真核生物（eucarya）三個領域。淡水環境中可以發現矽藻、綠藻、藍綠藻菌、褐藻、紅藻。近年來生物科學界們將藍綠藻歸類為細菌之一種。藻體細胞的組成大致可將分為單細胞、群聚體、絲狀體或狀似植物體的種類。

(1) 單細胞藻類，只由一個細胞構成，有些泳動能力的藻類有鞭毛或根足，字體移動。非泳動性的單細胞藻類無鞭毛，具有堅實定形的細胞壁，如矽藻、綠藻等。

(2) 群聚體藻類，由多個相同藻類細胞聚集黏結而成，細胞體埋在膠質外膜內。有些組成細胞固定數目，有些不定數。不定數群聚體藻類分裂後會增加群聚體內的細胞數目、大小或改變排列方式(樹枝狀、棕櫚狀或花輪狀)。

(3) 絲狀體藻類，組成細胞以一端接一端形成單列的絲狀體，主要是因為細胞分裂時僅限於細胞板的單一方向所導致。

大部分淡水藻類個體很微小，必須藉助顯微鏡才能觀察，但是海水裡的藻類體型較大，真核多細胞的褐藻海帶常被採集做為人類食物，海水巨藻長度達數十公尺。台灣地區的河流採樣調查，無論浮游藻類或附著藻類，都以矽藻佔多數。

浮游藻類

浮游藻類懸浮於河流、湖泊、海洋水體的上層，個體微小，但是繁殖迅速。浮游藻類包含綠藻、矽藻、甲藻，數量很多時葉綠素使水體呈現綠色。浮游藻類通過光合作用過程獲得能量，占地球上所有光合作用活動的一半。浮游藻類吸收來自太陽的能量和來自水的營養物以產生他們自己的食物。在光合作用過程中，浮游藻類釋放分子氧浸入水中。據估科學家研究估計世界上約有50%至85%的氧，由浮游藻類光合作用所產生，其餘才是陸地植物的光合作用貢獻。

台灣的河流溪流坡度陡，水流急，若非攔壩堵水，一般情況浮游藻類繁殖不多。但是湖泊、埤塘、水庫等封閉的水域，浮游藻類的增生繁殖非常迅速，很快就形成深綠的水潭或藻華。如果封閉的水域周邊有人類活動，耕作或排放生活污水，氮、磷等營養鹽類溶入過多，更會加快優養化。

  優養化破壞了水體原有的生態系統的平衡。若水體中光合作用生成有機物的速度與呼吸作用消耗有機物的速度基本相等時，藻類在水體中有機物的生長遠大於其消耗，使有機物積蓄起來。這將造成：

浮游藻類過度繁殖。藻類只在水體表層能接受陽光的範圍內生長，並排出氧氣，在深層的水中就無法進行光合作用造成水體溶氧下降，造成藻類、浮游生物、水生動植物和魚類衰亡。腐敗的有機物轉入水體底層，變為厭氧細菌分解狀態，形成池沼氣。

  無機氮的富集，開始使硝化細菌繁殖，大量消耗溶氧，在缺氧狀態下，又會轉為反硝化過程。這樣在底層將出現呼吸消耗有機物速度遠遠快於光合作用生成有機物速度的腐化污染狀態，並逐步向表層發展，嚴重時可使一部分水體完全變為腐化區。水深會越變越淺，到最終變成沼澤或陸地化。

附著藻類與生物膜

附著藻類具有高適應性，可附著在水下任何物體的表面上，包含河底的岩塊、砂礫、淤泥、木頭、塑膠物、活體水生植物。底棲附著藻類不斷繁殖與死亡，借助菌絲或分泌膠質黏附於物體表面形成生物膜。海濱或潮間帶的附著藻類個體比較大，褐藻類的石花菜生物膜就是人們經常採集的食材。在河流中的生物膜體積比較小，大多呈褐色或綠色，以綠藻、矽藻、藍藻菌為主要組成。

厚的附著生物墊特別容易因最底層的衰老而移位，這削弱了它們與基底的附著並使整個生物墊易於脫落。泥沙覆蓋遮蔽陽光、衰老代謝物質的積累以及氣體和營養物質的交換速率降低都會導致最下層不能支撐上覆墊的重量。

底棲無脊椎動物大多以附著藻類生物膜為主食，鏟頷魚(鯝魚)也是以附著藻類為主食，其他許多種淡水魚類都兼食附著藻類與小蟲。台灣的颱風常伴隨著土石崩落，洶湧的急流加上泥砂懸浮物急遽增加，使許多附著生物墊流失或衰亡，如莫拉克颱風後南台灣附著藻類大幅度受損，高身鯝魚失去食物來源，數量也大幅度下降。

附著藻類群落必須適應河流中各種流速、流量、溫度、光照、營養鹽條件，捕捉流水中的無機營養素(主要為磷、氮)快速生存繁衍。礫石表面的生物膜以附著藻類為主體，還包含了細菌、微小動物、無機及有機物質。生藻類繁殖可採營養繁殖、無性生殖和有性生殖三種方式：(1)營養繁殖大多為單細胞種，以細胞分裂進行的，絲狀體則可由藻體的一部分脫離母體另外長成。(2)無性生殖以不同類型的無性孢子進行的。綠藻、絲狀藻、金黃藻多以動孢子鞭毛運動繁殖。(3) 有性生殖以雌雄配子交換或卵精配子運動完成。

河流源流段的溪流常被森林樹冠覆蓋，日照不足，藻類生長很少。只要溪谷能照射到陽光，附著藻類就大量生長。台灣溪流較常見的為附著藻類有綠藻、矽藻、褐藻、藍綠藻菌。

附著藻類適應環境能力不同，未受污染的溪流水體，藻類歧異度很高，每種藻類數量不多；已受污染的水體，藻類歧異度低，但每種藻數量龐大。有些矽藻出現頻度，與氨氮、生化溶氧量、總磷量、溶氧量、酸鹼度等有密切相關，可做為河流水質指標。