第一章
拯救地球的小植物
第二章
藻类到底是怎么回事?
第三章
藻类的历史与政治
第四章
藻类的竞争优势是什么?
第五章
藻的分类
第六章
藻类物种选择
第七章
藻类养殖
第八章
藻类使我们成为人类吗?
藻类转化为二氧化碳
藻类将二氧化碳转化为植物键并释放出氧气
Dr. Mark Edwards的藻类基础知识
第一章:拯救地球的小植物
藻类拯救了我们的星球，将我们的大气转化为氧气，让生命得以生存。藻类为地球提供了第一份食物，再次拯救了我们。藻类会再次拯救我们的星球吗?
早期的地球既不能供养生物，也不能供养食物。大约37亿年前，没有生命存在，因为地球表面太热，没有氧气。地球的大气层是由致命的二氧化碳和甲烷气体组成的。
化石记录显示，一种微小的植物出现在原始汤中，并做了一件非同寻常的事情。这种植物吸收了太阳的能量，并通过化学反应，即光合作用，分解出一个二氧化碳和一个水分子。这种微型植物通过从H2O中提取两个氢原子并将氧分子释放到大气中，将碳原子转化为高能的绿色植物键，即碳氢化合物。藻类已经开始了改变大气的工作。
研究地球上生命起源的自然发生理论使用了原始汤理论，认为地球上的化学条件创造了生命的基本组成部分。尽管关于第一个生命究竟是如何合成的争论仍在继续，但化石表明，第一个植物细胞——蓝细菌，也被称为蓝绿藻，只有5微米大小的纳米粒子。
藻类系统地收集太阳能，隔离碳原子并释放氧气。藻类以令人难以置信的慢速度，一次移动一个小分子，将无法维持生命的恶劣的二氧化碳大气变成了支持生命的氧气大气。藻类又花了30亿年的时间来创造足够的氧气来支持其他形式的生命，因为陆地植物大约5亿年前才从藻类进化而来。
藻类对大气的转化促进了其他水生植物、鱼类、昆虫、陆生植物、两栖动物、爬行动物以及最终陆地动物的发展。尽管微藻是地球上最小的植物，但每天藻类产生的氧气占大气氧气的70%，比所有森林和田地加起来还要多。
藻类的第二个礼物——食物
藻类对我们富氧大气的贡献与这种微小植物的另一个天赋相匹配——作为食物链的基础。许多最早的植物和水生生物都以藻类为食物来源。从最小的浮游植物到地球上最大的哺乳动物——蓝鲸，藻类都是营养丰富的食物，因为这种植物提供了一系列极好的蛋白质、矿物质和维生素。每天，当藻类捕获二氧化碳并释放纯氧时，这种绿色生物量为地球上任何其他食物来源提供的食物数量是生物体的100倍。
地球上残酷的环境意味着第一批藻类细胞必须不断进化，再进化数百万次，因为它们的微环境遭遇了雷电风暴和高温，随后是冰冻和炽热岩石形成的流星雨。藻类表现出令人难以置信的持久性，并发展出各种各样的防御机制，使植物能够生存和繁殖。藻类为了生存而快速适应的能力导致了大约1000万种藻类物种，每一种都有独特的生长能力和生物量组成。
由于藻类处于食物链的最底层，它们发展出了一种聪明的生存策略——生长速度比捕食者吃得更快。以藻类为食的食草动物吃了很多但不是所有的快速生长的植物。藻类的繁殖速度比捕食者吃掉它们的速度要快，这创造了巨大的竞争优势，确保了藻类的生存。藻类可能是第一个免费的午餐，因为许多物种发展出了在中午之前增加一倍生物量的能力。一个藻类细胞可以在一天内产生一百万个后代。
藻华在古代的海洋、湖泊和池塘中很常见。我们今天燃烧的化石燃料大部分是由藻类化石构成的。在学校里，孩子们被教导说，原油来自于恐龙，但是恐龙在地球上游荡了大约2亿年，太晚了，无法成为化石燃料的首选生物量。
大多数种类的藻类非常小，只有在显微镜下才能看到。然而，藻类可以聚集、聚集、聚集或以可见和可食用的形态生长。藻类通常比水重，会沉淀下来，在池塘底部形成一层绿色的雪。藻类的绿色太阳能每天为数万亿生物提供生长燃料，藻类储存的能量沿着食物链向上移动。
被称为藻类或大型藻类的海洋藻类通常会长成具有陆地植物外观的形态，具有伪根、树干和叶子。这种平行进化使藻类能够长到像树一样大。大型藻类经常被鱼类和哺乳动物直接吃掉，如海獭、海牛、海豚和鲸鱼。大型藻类为海洋提供了多种鲜艳的颜色，并且提供了远远超过食草动物所能吃的生物量。
藻类生长在极地冰盖下的森林中，冰川下的土壤中，在最热和最干燥的沙漠中，以及在游泳池、水族馆和水道中。藻类的简单性使得这些植物非常健壮;它们不仅能在极其恶劣的环境中生存，还能产生高价值的生物量。对于一种在数十亿年前的恶劣环境中存活下来的植物来说，今天地球上存在的最恶劣的环境可能显得很温顺。
丰富的输入
藻类使用大量且经常过剩的输入物，包括阳光、二氧化碳和废物、盐水或海水。藻类的光合作用从周围的水中带走二氧化碳和营养物质，产生由各种形式的脂类(油)、蛋白质和碳水化合物组成的植物生物量。这个过程向大气中释放出相当多的纯氧。
藻类使用丰富和廉价的投入
在自然环境中，藻类是许多生物体的主要食物来源。在自然环境中生长的野生藻类产生难以置信的快速生物量增长，但既不可靠也不可持续，因为产量通常会由于营养限制或捕食者的攻击而崩溃。与野生藻类相比，在池塘、水槽或容器中养殖藻类能够显著提高产量，因为可以提供足够的营养，并能管理或避免捕食者。
自然环境中最常见的营养限制来自碳、氮或磷。无机营养物，如氮，只能作为游离离子在水中稀释才能获得。然而，藻类可以在自然环境中迅速消耗可用的离子，如泻湖。同样，藻类有策略地适应，许多物种有能力从生物生物量或其他废物中消耗有机营养物质。
藻类会再次拯救我们吗?
不起眼的藻类拯救了我们的星球，每磅藻类生物量中可以吸收两磅二氧化碳。今天，我们的大气和海洋携带着大量由人类造成的化石燃料污染产生的二氧化碳。藻类可以通过减少大气中的碳负荷来再次拯救我们的星球。藻类还可以通过生产碳中性液体运输燃料来减少温室气体，这种燃料可以循环利用大气中的碳，同时取代化石运输燃料。当种植、收获和提炼来自太阳能、风能、海浪、地热或藻类油等可再生能源时，碳中性燃料是用藻类原料制成的。
藻类燃料提供了一个显著的优势，它们燃烧干净，没有黑色烟灰微粒。导致肺部疾病、呼吸系统疾病和癌症的黑烟灰污染来自于4亿多年来藻类变成原油、煤炭和页岩的化石。藻类燃料在几周内就能生产出来，而且不会变成化石，所以它们燃烧起来很干净，类似于它们的陆上表亲——植物油。
藻类有望为我们日益炎热、拥挤、饥饿和能源消耗的社会提供急需的解决方案。我们面前的机会是培育藻类，以一种吸引全球人民的方式，为当地家庭和社区的需要生产可持续和负担得起的食物和能源。
第二章:藻类到底是怎么回事?
螺旋藻的饼干。照片由:thedorkyfrench.com藻类的价值链
藻类可能是人类最好的朋友。藻类可以提供可持续和负担得起的食物和燃料，以及生态和新颖的解决方案。任何可以从陆生作物中提取的食物、纤维或材料都可以从藻类中提取，因为陆生植物是5亿年前由藻类进化而来的。与陆地植物相比，藻类提供了更广泛的颜色、质地、味道和化合物。任何由化石燃料制成的燃料、塑料或其他材料都可以从藻类中制成，因为化石燃料就是石化的藻类或以藻类为食的生物。
藻类最有用的特性不是我们可以用藻类制造任何东西。藻类与陆地植物和化石燃料的区别在于它们的食物、能源和副产品是如何产生的。我们的大气中充斥着过量的二氧化碳，这些二氧化碳被自然地循环利用，或者被藻类的产生隔离。粮食作物会因全球变暖而歉收，但藻类会在高温下旺盛生长。我们的世界没有足够的耕地来种植粮食作物，但藻类可以在非耕地上生产补充食物和能源。
在全球范围内，各个社会都在经历着淡水的匮乏，而藻类却在废物、盐水或海水中蓬勃生长。我们已经超过了石油峰值，藻类可以以比开采原油更低的成本提供液体运输燃料。农民们面临着严重的自然资源短缺，比如藻类可以回收的磷，以及从动物和人类排泄物中回收和再利用营养物质。
藻类养殖可以生产有价值的生物质，不使用或只使用与陆地粮食作物竞争的化石资源，而且不需要肥沃的土壤、淡水、化石燃料、化肥和化石农业化学品。在农场或城市垃圾处理场的藻类生产使藻类能够将这些昂贵的废物流从一个提供能源、动物饲料和丰富的有机肥料的成本中心转变为利润中心。在发电厂、水泥厂或啤酒厂等碳源附近生产藻类，除了生产生物燃料和有价值的副产品之外，还提供了潜在的污染解决方案。当藻类净化空气和水时，绿色生物量将二氧化碳和营养废物转化为有价值的糖、蛋白质、脂质、碳水化合物和其他有机化合物。
我们当前的食物和运输系统对空气、土壤和水造成了巨大的污染。藻类可以产生碳中性的食物和燃料与积极的生态足迹。我们目前的燃料燃烧时会释放出肮脏的黑色烟灰微粒，但藻类燃烧起来很干净。藻类燃料在几周内就能生产出来，而且不会在3亿年的时间里经历肮脏的石化过程。藻类燃料燃烧干净，因为它们本质上是植物油。
藻类是一项引人入胜的研究，因为根据詹姆斯·格雷厄姆、李·威尔科克斯和琳达·格雷厄姆合著的《藻类》一书，估计有1000万种藻类存在。它们所有的特殊化合物中可能有90%还有待发现、描述和培养。藻类产生的化合物比陆地植物或动物多得多，因为藻类的种类比其他生物多得多。与陆地植物相比，藻类得益于超过30亿年的适应和进化，它们创造了巧妙的生存策略，以最大限度地提高自己的生长和活力，并击退捕食者。
藻类成分已经整合到我们的食物，饲料，化妆品和药品。亚利桑那州立大学(Arizona State University)的一项篮子测试发现，消费者通常在超市购买的近70%的产品都含有藻类成分。大多数人不直接吃藻类，但喜欢用藻类成分制成的产品，包括:用藻类粉代替小麦、玉米或大豆粉;藻类油比玉米油更健康，更不容易发胖，藻类营养物质如Omega 3。
低热量，美味的藻类巧克力将使消费者有他们的蛋糕，并吃它没有罪恶感高热量。俄罗斯和日本的研究表明，与陆地食物相比，藻类不仅脂肪含量低，营养含量高，而且还可能改变肝脏中控制脂肪酸代谢的酶的活性，从而降低血液中脂肪、胆固醇和甘油三酯的水平。
藻类巧克力饼干
藻类具有独特的定位，为关键的人类需求提供产品和解决方案的价值链。价值链包括可持续的食物，燃料，生态和新颖的解决方案，藻类的绿色承诺代表。
藻类的绿色承诺
食物。藻类为人类提供高蛋白、低脂、营养、健康、美味的食品。藻类比陆地植物提供更多的维生素、矿物质和营养物质，是天然的健康食品。藻类并不能完全解决营养不良的问题，因为它们的热量很少。
注:在找到几个关键问题的解决方案之前，藻类的食物价值将是次优的;使坚硬的细胞壁易于消化，产生较少的核酸。所有其他的绿色承诺都只等着宏观和微观规模的养殖藻类生产系统。
- 食品配料。藻类成分提高了约70%的产品在现代超市，包括乳制品，啤酒，软饮料，果酱，烘焙产品，汤，酱料，馅饼馅，蛋糕，糖霜，色素，溃疡治疗，助消化，眼药水，牙科霜，护肤霜和洗发水。
- 饲料。藻类生产高蛋白、低成本、营养丰富的动物饲料，含有大量维生素、矿物质和营养物质。取代美国出口的一半喂给动物的粮食将节省2000万英亩的农田和几万亿加仑的淡水。当地村庄的藻类生产将为数百万动物提供食物，并每年拯救2000万英亩的森林和草原，使其免于因动物饲料而荒漠化。
- 渔业。藻类提供高蛋白;低成本，营养丰富的鱼饲料，维生素和营养素。藻类可以就地生长，在水中与鳍鱼和贝类鱼一起生长。鱼在藻类上比在陆地上长得更快更有活力，因为鱼在它们的自然栖息地吃藻类。
- 燃料——生物柴油。直接从藻类生物质能中榨取藻类油，从阳光、二氧化碳和废水中生产可再生、可持续、高能量生物燃料。如果要取代美国的乙醇生产，需要200万英亩的沙漠，也就是半个亚利桑那州县的面积。用藻类取代玉米作为生物燃料原料每年将节省4000万英亩的农田，2万亿加仑的水，2.4亿吨的土壤侵蚀和广泛的水污染。
- 燃料-喷气燃料，乙醇和氢。藻类可以生产包括汽油在内的各种高能量液体运输燃料。虽然与榨取藻类油相比，炼油通常需要更多的能源投入，但美国的乙醇炼油能力可能会过剩。藻类可以在化石燃料精炼厂提炼成从化石燃料中提炼出来的相同产品，因为化石燃料就是石化的藻类。
- 化石燃料。取代美国的乙醇生产还将节省70亿加仑用于生产乙醇的化石燃料。将美国十分之一的农业生产从肮脏的柴油转移到清洁的藻类柴油，将清洁环境，并每年节省200亿加仑的化石燃料。如果用藻类油来替代卡车、火车、轮船和飞机所使用的部分柴油，将节省更多的化石燃料。
- 火做饭。每年，做饭和用木头、杂草和粪便取暖产生的黑烟造成160万人死亡，1 000万人残疾，其中大多数是妇女和儿童。清洁燃烧，高能量藻类油可以结束烟雾死亡和许多烟雾残疾。用藻类油代替木材、粪便和农业材料将节省大量收集木柴的劳动力，并允许重新种植森林。
生态解决方案
- 淡水。废水通过藻类养殖为植物提供养料并净化水。使用废水或盐水生产燃料、饲料或肥料可以节省原本用于陆地作物的水。用藻类食品取代美国一半的粮食出口将节省3000万英亩的农田、2万亿加仑的水和50亿加仑的化石燃料。
- 新鲜的空气。通过藻类养殖排放烟囱气体，可以从发电厂或工业工厂中去除二氧化碳、一氧化氮、硫和汞等重金属，隔离温室气体并净化空气。藻类只能解决部分问题，因为这种植物只能在阳光下生长，而且发电厂一天24小时运转。据报道，一些制作人已经成功地将种植灯用于夜间制作。
- 肥料。固氮藻类可以以极低的生产成本和能源投入提供高氮肥料。该产品是天然的，支持有机食品生产，可以为全球自给自足的农民提供廉价的当地肥料。藻类灰在烹饪火中燃烧后仍具有肥料价值。
- 森林。高能量藻类油燃料可以结束对砍伐森林和草地作为烹饪和取暖燃料的需求。村民可以重新种植坚果树或豆类作为食物，以抵消藻类食物提供的低热量。
新颖的解决方案
- 面料。藻类碳水化合物类似于木材，可以制成纺织品、纸张和建筑材料。藻类纸和建筑材料拯救了森林。织物可以节省农田用于种植粮食，并提供温暖。藻类可以制成生物可降解塑料、生物燃料或其他精炼产品。
- 外国援助。美国的对外援助提供了美国补贴食品，破坏或摧毁了当地的粮食生产，因为农民无法与美国补贴食品竞争。赠送粮食未能解决饥饿和贫困的根本原因——地方对粮食资源的控制和社区参与。藻类养殖的对外援助将转移知识和一些启动材料，以便在当地种植藻类食品、燃料、饲料、肥料和药物。
- 饥荒和救灾。藻类含有丰富的维生素和矿物质，可以激活免疫系统，抵御饥饿，同时提供燃料、饲料、织物、肥料和优质药物。灾害救济和当地的藻类生产可以防止数百万人挨饿。当地的藻类生产解决了粮食分配的关键问题。
- 好药物。高质量、负担得起的药品、疫苗和药品可由藻类副产品制成，或在藻类生物工程中生长，以生产抗生素、维生素、营养品和疫苗等先进化合物。这些化合物现在在陆地植物和动物中生长，因此藻类的生产速度更快，成本更低。在当地村庄种植的设计藻类可以通过提供不需要包装或分发的低成本疫苗或其他药物，拯救数百万人的生命。精细药物，特别是为个人量身定制的个性化药物，可能比所有其他藻类副产品加在一起的价值更高。
自然界在地球上的第一个食物生产系统，藻类养殖，提供了非凡的好处。商业和小规模种植系统的解决方案将引发一场绿色淘金热，从藻类中生产高价值和负担得起的食品、燃料、饲料、化肥和药物。
藻类食品可以创造丰富的食物和能源，同时减少对需要大量农田、淡水、化肥和化石燃料的食品的需求。只向大气中添加氧气而不污染当地生态系统的粮食生产将为环境提供非常积极的净产量。
改编自:绿色太阳能花园:藻类终结饥饿的承诺，2009。
