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淡水甲藻分类和系统发育研究
淡水甲藻（freshwaterdiatoms）是一种广泛分布于淡水中的单细胞硅藻，被认为是淡水生态系统中最重要的生物量生产者之一。淡水甲藻的分类和系统发育研究一直是海洋学、生态学、地球化学等领域中的重要课题，并且也涉及到了生态、演化和地质学等领域。
1.淡水甲藻的分类和形态特征
淡水甲藻的分类是根据形态特征来进行的。淡水甲藻具有双纹理（bilaterallysymmetrical）的外形，其外壳由两个相互垂直的截面构成，分别称为阀（valve）和缝（girdle）。阀是甲藻外壳的两侧，可以含有前后不同的形态特征，缝则是连接两个阀的部分（如图1所示）。淡水甲藻的立体形态因种类而异，而单一种类的甲藻可能出现多种形态。根据其形态学特征，淡水甲藻可以被分成三大类：辐射对称性（centricdiatoms）、镜像对称性（pennatediatoms）和不规则对称性（irregulardiatoms）。
图1：淡水甲藻的结构示意图
1.1辐射对称性甲藻
辐射对称性甲藻通常为圆形或椭圆形，在两个相互垂直的方向上均具有相同的对称性，同时有一个中央凸起的膜（如图2所示）。这个中央凸起的膜被称为隆起（umbo）。隆起的位置通常与辐射对称的轴线重合，而隆起的大小和形状则是种类不同的特征。
图2：辐射对称性甲藻的结构示意图
辐射对称性甲藻包括了大部分的淡水甲藻，常见的种类有鑫柄隆头藻（Cyclotella），戟形细轮藻（Stephanodiscus）和太阳藻（Aulacoseira）等。
1.2镜像对称性甲藻
镜像对称性甲藻和辐射对称性甲藻不同，其具有一个基地（base）和一个尖端（apex），形状类似于叶子或舟形。镜像对称性甲藻的两个阀而不是同心圆，并且缝部对称轴线与阀部之间的角度小于90度，因此阀部没有辐射对称的轴线。通过比较基部和顶部的形态特征，可以确定甲藻的前后方向（如图3所示）。
图3：镜像对称性甲藻的结构示意图
常见的镜像对称性甲藻有包括舟形直角藻（Navicula）和叶形莎草藻（Fragilaria）在内的多种。
1.3不规则对称性甲藻
不规则对称性甲藻不能被划分为辐射对称性或镜像对称性，因为它们没有明显的对称轴。它们的形态因种类而异，可能不规则或弯曲。常见的不规则对称性甲藻有半月形藻（Gomphonema）和扭转莎草藻（Nitzschia）等。
淡水甲藻的分类主要基于它们的形态特征。但随着分子生物学和生化方法的发展，研究者们正在探索利用基因和蛋白质序列来重新分类淡水甲藻。
2.淡水甲藻的系统发育模型
淡水甲藻的系统发育研究一直是海洋学、生态学、地球化学等领域中的重要课题。在很长一段时间内，淡水甲藻的分类一直被基于形态学特征，直到20世纪末，基于分子数据的分类才得到广泛应用。分子生物学的发展使研究者们可以比较和解析甲藻细胞核、线粒体和叶绿体DNA上的序列，进而建立出更具可信度的系统发育模型。
2.1传统的系统发育模型
在传统的系统发育模型中，淡水甲藻被认为是单一的进化分支，种类的分类主要基于形态特征。辐射对称性甲藻和镜像对称性甲藻被认为是两个不同的进化分支，而不规则对称性甲藻是一个多样化的进化分支。这种分类模型的缺点在于，它忽略了像功能、生态和地理分布等因素对甲藻进化的影响。
2.2基于分子数据的系统发育模型
基于分子数据的系统发育研究表明，淡水甲藻的进化受到了多个因素的影响，包括物种之间的交流、环境变化以及生境分化。根据这些因素，淡水甲藻要么分为基于物种分类的分支，要么被归入基于环境的分支。例如，基于物种分类的分支是长腿藻（Gomphonema）和舟形直角藻（Navicula），这两个分支出现于分子系统树上的不同位置。而生境和物种并不一致，使得其它物种分类被归入使用次数很少的小分支之中。
基于分子数据的系统发育模型使我们能够更准确地了解淡水甲藻的分类和进化历史。在这些模型的基础上，研究者们还可以探索淡水甲藻的多样性和生态功能，拓展对这些重要生态系统角色的理解。