4.1 原生动物
4.1.1 原生动物的一般特征
4.1.1.1 原生动物的特点
原生动物是一类最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。在生物分类中被归入真核原生生物界。原生动物在自然界中广泛存在于水体和土壤等环境中，或者寄生在其他生物体内，在废水生物处理的活性污泥和生物膜中也可见到。
（1）原生动物是单细胞生物，或者数个细胞集合而成为群体，没有细胞壁，细胞为真核细胞；形体微小，大小在10～300μm；形态多样，具有各种形态，或没有固定形态；原生动物没有器官分化，由分化的细胞器完成各种生命活动所需要的各种生理功能，如纤毛、鞭毛、伪足（行动胞器），胞口、吸管（营养胞器），伸缩泡、胞肛（排泄胞器），眼点（感觉胞器）等。
（2）原生动物在不利的环境条件下，会形成胞囊。在正常的环境条件下，原生动物都能保持自己的形态特征。若环境条件变坏，如干燥缺水、温度或pH不宜、溶解氧不足、缺少食物或者有毒物质积累等，原生动物会形成胞囊。胞囊具有两层结构（见图4-1），外层胞壳较厚，表面凸起，内层薄而透明，对恶劣的环境条件有较强的抗性，所以胞囊是原生动物抵抗不良环境的一种休眠体。胞囊能随灰尘飘浮或被其他动物带至他处，遇到适宜的环境，其胞壳会破裂恢复虫形。
图4-1 原生动物的胞囊
4.1.1.2 原生动物的营养类型
原生动物的营养类型十分多样化，几乎包括各种的生物营养方式。按照其获取营养的方式，概括起来有以下三种。
（1）全动性营养（holozoic） 全动性营养，又称为动物性营养。全动性营养类型的原生动物依靠吞噬其他生物个体（细菌、放线菌、酵母菌等）或有机颗粒来获取营养。绝大多数原生动物属于全动性营养。
（2）植物性营养（holophytic） 有色素的原生动物能够依靠光合作用，吸收CO2和无机盐，合成有机物作为其自身的营养，如绿眼虫、衣滴虫等。
（3）腐生性营养（saprophytic） 一些无色鞭毛虫和寄生的原生动物，依靠体表吸收环境中或宿主体内的可溶性的有机物作为营养来源。
大多数原生动物是异养的，即以吞噬（动物性）或渗透（腐生性）方式来摄取营养。原生动物在整个生态系统中起到重要作用，它构成生物链的重要一环，一方面它以比它更小的生物（如细菌）为食，另一方面，它本身又是比它更大的生物（如甲壳动物）的食物，因此，原生动物与其他各类生物一起构成了自然界中物质循环的体系。
4.1.1.3 原生动物的繁殖
原生动物的繁殖通常是以无性的二分裂方式进行的（见图4-2），也有进行出芽生殖（如吸管虫）或多分裂方式的（如寄生的孢子虫）。
图4-2 原生动物的无性繁殖方式
在原生动物中，已经开始出现有性繁殖（即结合繁殖）的方式，特别是当环境条件差时。
4.1.2 原生动物的分类及各纲简介
原生动物的分类属于动物界、原生动物门，可以按照运动胞器、摄食方式及其他特点，分为四个纲：鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和孢子虫纲。以鞭毛运动的为鞭毛纲，以变形虫方式运动的为肉足纲，以纤毛运动的为纤毛纲，能产生孢子的类群为孢子虫纲。其中，以鞭毛纲最原始，肉足纲结构比较简单，纤毛纲结构最复杂，孢子虫纲全是寄生的。
4.1.2.1 鞭毛纲
鞭毛纲的原生动物称为鞭毛虫，它具有一根或多根鞭毛，作为其运动胞器。个体自由生活或群体生活。
前述的三种营养类型在本纲中都有出现，如内管虫（Entosiphon）和波多虫（Bodo edax）以鞭毛摄食，为全动性营养；带有叶绿素的绿眼虫以植物性方式获取营养；另有一些无色鞭毛虫则营腐生性营养。
常见的鞭毛纲原生动物有眼虫、滴虫、粗袋鞭虫等（见图4-3）。眼虫具有一个环状的眼点，能感光，为其感觉胞器，调节眼虫的向光运动；绿眼虫（Euglena viridis）体内有放射状排列的绿色素体，能利用阳光进行光合作用。
图4-3 鞭毛纲的原生动物
1—眼虫；2—油滴虫；3—绿眼虫；4—杆囊虫；5—内管虫；6—波多虫；7—屋滴虫（个体）；8—屋滴虫（群体）；9—粗袋鞭虫
鞭毛虫喜欢有机质丰富的环境（水域），所以在自然水体中，鞭毛虫多在有机物比较多的水域（多污带或α中污带）生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作为污水处理的指示生物。
4.1.2.2 肉足纲
肉足纲的原生动物称为肉足虫。这是一类可变形的原生动物，形体小，无色透明，通过细胞质流动形成伪足，作为摄食和运动的胞器（见图4-4）。多为自由生活，也有寄生的种类，如痢疾阿米巴。
图4-4 肉足纲的原生动物
1—变形虫；2—蜗足变形虫；3，4—辐射变形虫；5—珊瑚变形虫；6—单核变形虫；7—多核太阳虫；8，9—表壳虫
肉足纲分为两个亚纲，即根足亚纲（Rhizopoda）和辐足亚纲（Actinopoda）。前者的典型代表是变形虫（Amoeba），其形态可以变化，伪足既是其运动胞器，也是其摄食胞器；后者的虫体为球状，伪足细长呈针状，从身体内伸出，如太阳虫（Actinophrys）和辐射虫（Actinosphaerium）。
变形虫常在有机质浓度较高的水体中出现，如α中污带或β中污带的自然水体。在污水生物处理系统中，则在活性污泥培养中期出现。
4.1.2.3 纤毛纲
纤毛纲的原生动物称为纤毛虫。纤毛虫以纤毛作为运动和摄食的胞器，分为游泳型和固着型两种类型。常可在细胞内看到两个核：大核（营养核）和小核（生殖核）。纤毛虫靠吞噬颗粒状食物为食，属于全动性营养。其生殖方式为分裂生殖和结合生殖。
纤毛区别于鞭毛，从形态上，鞭毛的数量少（一根或数根）、长度长；而纤毛的数量多、长度短。
（1）游泳型纤毛虫 游泳型纤毛虫在分类上属于全毛目（Holotricha），往往周身具有纤毛，能在水体中自由游动，常见的有草履虫（Paramecium candatum）、喇叭虫（Stebtor）、四膜虫（Tetrahymena）、肾形虫（Clopoda）、漫游虫（Litonotis）、豆形虫（Colpidium）、裂口虫（Amphileptus）、楯纤虫（Aspidisca）等（见图4-5）。
图4-5 游泳型纤毛虫
1—尾草履虫；2—绿草履虫；3—敏捷半眉虫；4—漫游虫；5—裂口虫；6，7—僧帽肾形虫；8，9—梨形四膜虫；10～12—构刺斜管虫；13—长圆膜袋虫；14—银灰膜袋虫；15—弯豆形虫；16—棘尾虫；17—细长扭头虫；18—伪尖头虫；19—纺锤全列虫；20—柱前管虫；21—粗圆纤虫；22—刀口虫；23，24—有肋楯纤虫
（2）固着型纤毛虫 固着型纤毛虫在分类上属于缘毛目（Peritricha）和吸管虫目（Suctoria）。
缘毛目虫体前端口缘有纤毛带（由两圈能波动的纤毛组成），大多数虫体呈钟罩状，故又称为钟虫类。多数有柄，营固着生活，尾柄内多具有肌原纤维基丝，能收缩。
单个个体固着生活的为钟虫属（Vorticella），尾柄内有肌丝，见图4-6。群体生活的有独缩虫属（Carchesium）、聚缩虫属（Zoothamnium）、累枝虫属（Epistylis）、盖纤虫属（Opercularia）等，它们不易区分。独缩虫和聚缩虫的虫体相像，每个虫体的尾柄有肌丝，其中独缩虫的尾柄相连但肌丝不相连，所以一个虫体收缩时不会带动其他虫体，故名独缩虫，而聚缩虫的尾柄和肌丝都相连，所以一个虫体收缩时会带动其他虫体一起收缩，故名聚缩虫。累枝虫和盖纤虫也有共同之处，尾柄分枝，尾柄内没有肌丝，不能收缩，累枝虫的口缘有两圈纤毛环形成的似波动膜，和钟虫相像，其柄等分枝或不等分枝，盖纤虫的口缘有两圈纤毛形成的盖形物，或有小柄托住盖形物，能运动，因有盖而得名。水体中常见的钟虫和固着型纤毛虫见图4-6和图4-7。钟虫的繁殖方式为无性的裂殖和有性的结合生殖（见图4-8）。
图4-6 几种钟虫
1，2—大口钟虫；3—大口钟虫尾柄；4—沟钟虫；5—沟钟虫尾柄；6—念珠钟虫；7—绘饰钟虫；8—小口钟虫；9—绘饰钟虫（收缩态）
图4-7 固着型纤毛虫
1—螅状独缩虫；2—树状聚缩虫；3～5—湖等累枝虫；6—小盖纤虫；7—节盖纤虫；8—圆筒盖纤虫；9—长盖纤虫；10，11—彩盖纤虫
图4-8 钟虫的繁殖方式
1—裂殖；2～4—有性生殖（即结合生殖）
吸管虫具有吸管，作为捕食胞器。幼体有纤毛，成虫纤毛消失，长出长短不一的吸管，虫体为球形、倒圆锥形或三角形等，有的靠一根尾柄固着生活，当其他微型动物碰上吸管时，就会被粘住并注入毒素和消化液，麻痹和消化后通过吸管被吸干而死亡。常见的吸管虫有吸管虫属（Acineta）、壳吸管虫属（Tokophrya）、足壳吸管虫属（Podaphrya）等。吸管虫的生殖为有性生殖和内出芽生殖（见图4-9）。
图4-9 几种吸管虫及其内出芽生殖过程
1，2—足吸管虫；3—壳吸管虫；4—胚体开始形成；5—胚体变成纤毛幼体；6—纤毛幼体脱离母体；7，8—幼体固着并逐渐成长
吸管虫多在β中污带出现，有的也能在α中污带和多污带的污水处理效果一般时出现。
纤毛虫是环境工程中最为常见的指示生物，经常被用来对水环境的污染和水处理装置的运行进行监测。纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数在水体的α中污带或β中污带出现，少数在寡污带中生活；在污水生物处理中，在活性污泥培养中期或在处理效果较差时出现。固着型纤毛虫，尤其是钟虫，喜欢在寡污带中生活，在β中污带也能生活，它是水体自净程度高、污水生物处理效果好的指示生物。
4.1.2.4 孢子虫纲
孢子虫纲的所有种类全部营寄生生活，寄生在人或动物体内，可引起疾病。成体无伪足、纤毛或鞭毛，故不能游动。营养方式为通过外壁吸收可溶性营养物。通过孢子传播到新的寄主体内。生活史以产生孢子的无性生殖和产生配子的有性生殖交替进行（见图4-10）。代表虫如由按蚊传播的疟原虫（Plasmodium）等。
图4-10 孢子虫生活史
隐孢子虫（Cryptosporidium）广泛存在于多种脊椎动物体内。寄生于人和大多数哺乳动物的主要为微小隐孢子虫（C.parvum），由微小隐孢子虫引起的疾病称为隐孢子虫病（cryptosporidiosis），是一种以腹泻为主要临床表现的人畜共患性原虫病。食用或饮用含隐孢子虫卵囊污染的食物或水是主要传播方式。近年来，英国、美国等国家均有水源污染引起暴发流行的报道。因此，在我国新的饮用水标准中，已经将其与贾第鞭毛虫一起列为检测指标。