硅藻 - 全界百科

硅藻，异鞭藻门硅藻纲，是一类具有色素体的单细胞藻类，一般非常微小，小的仅有几微米，大的也不超过1-2毫米，它们是海洋中最常见的浮游生物，以群体形式栖息于几乎所有的水生环境中，分布广泛。硅藻属于不等长鞭毛类这一大类群，这一大类群既有自养生物（如金藻、巨藻）又有异养生物（如水霉）。硅藻个体通常无鞭毛，但其雄配子具不等长鞭毛，同时与其他类群相比其鞭毛缺乏茸毛。

硅藻的典型特征就是它们能分泌一层由硅质构成的细胞外壁，即硅藻壳，硅藻也因此而得名。其细胞形似一个培养皿，两个硅质外壳通过环带嵌套在一起，一大一小相互扣合保护住原生质，同时又保证有充分的光线通过。硅藻外壳是由结构极为复杂精密的二氧化硅组成10~50nm的六边形微孔排列形成丝网状结构。这种复杂的结构能使射进的光线无法逃逸。硅藻常用一分为二的繁殖方法产生，分裂之后，在原来的壳里，各产生一个新的下壳。盒面和盒底分别名为上、下壳面。壳面弯伸部分名壳套。上下壳套向中间伸展部分，称相连带。化石遗迹显示，硅藻最迟起源于早侏罗纪时期。最早的硅藻观察记录，出自伦敦皇家学会在1703年收到的一篇稿件中。最早的硅藻科学记录是在1846年，荷兰植物学家范登博世（R. B. Van den Bosch）的西兰省藻类名录中收录了硅藻。

硅藻是一类最重要的浮游植物，分布极其广泛，不管是海洋、淡水、汽水、泥土及潮湿的表面上均可发现。大部分生活在开阔的远洋水域，也有的像膜一样生活在海底砂砾上，更有能在仅仅是潮湿的大气中存活的种类。硅藻的一些种甚至会分布在2公里高空。硅藻的生存方式可营浮游生活，也可营附着生活。营附着生活时，硅藻附生在岩石或水生生物等基质上形成大量的褐绿色膜层，例如，鱼缸长时间不换水，缸壁上生出的泥土状斑点就是硅藻的一种。

硅藻在食物链中属于生产者，是鱼、贝、虾类特别是其幼体的主要饵料。硅藻以极多的数量和光合作用，为地球供应了近20%的氧气，同时，它还是水环境的指示针，如果水体受到富营养污染或其他原因，一些硅藻会大规模繁殖而形成赤潮，使水质恶劣，会对渔业带来危害。

科属分类

硅藻纲（ Bacillariophyta ）有100,000多种，可分为2纲

中心硅藻目

中心硅藻纲目（Centricae）圆形，辐射对称，壳面上的花纹自中央一点向四周呈辐射状排列，海产多。

小环藻属（Cyllotella）属中心硅藻纲圆筛藻目。植物体单细胞，有些种以壳面互相连接成带状群体。细胞圆盘形或彭形。壳面圆形，少数种椭圆形，边缘部有辐射状排列的线纹和孔纹，中央平滑或具颗粒。带面平滑没有间生带。载色体多个，小盘状。以细胞分裂进行繁殖，每个细胞产生一个复大孢子。

羽纹硅藻目

羽纹硅藻纲（Pennatae）长形或舟形，花纹排列成两侧对称，表面有线纹、肋纹、纵裂缝（壳缝），壳面中央呈加厚状，称中央节，在两端称端节。

羽纹藻属(Pinnularia)属于羽纹硅藻纲双壳缝目。植物体单细胞或连接成丝状群体，壳面线状、椭圆形至披针形，两侧平行，极少数种两侧中部膨大、或成对称的波状。壳面两侧具横的平行的肋纹，中轴区宽。色素体两块，片状，常各具1蛋白核。

常见的硅藻还有圆筛藻属（Coscinodiscus）、舟形藻属 (Navicula)等。

概述

藻类植物中的一个类群，有人定为硅藻门 ( Bacil-lariophyta ),有人定为硅藻纲 (Bacillariophyceae)。硅藻是单细胞种类，少数为群体。细胞壁高度硅质化，成为坚硬的壳体，壳体由上、下两个半壳套合而成。光合作用色素主要有叶绿素a 、叶绿素c和胡萝卜素、岩藻黄素、硅藻甲黄素等，因此，它的色素体呈黄绿色或黄褐色。

硅藻的多数种类为水生，以浮游生活为主，也有些种类附生在水中各种基质或其他水生植物体上。少数硅藻生于土壤中，羽纹硅藻在每立方厘米土壤中可达一亿个。

硅藻细胞壁外的胶状膜能吸附放射性物质，致使一些敏感种迅速死亡，因此，硅藻又可作为放射性物质的指示植物。有些种类，如普通等片藻 (D.valgare)耐油性很强，又可作为油污染的指示种。

硅藻的分布受地区、季节、水温、盐度等各种因素的影响，因此，各地区常见的指示种不完全一致。有一些种类是广布性的，适应性很强，各种污染带均会出现，在利用硅藻指示水体污染时，应注意识别。

硅藻是一类种类繁多的原植体植物，约11000多种。在海洋中硅藻的种类最多，淡水和潮湿的土壤也不少。据估测每一立方厘米土壤中有羽纹藻约1亿个。硅藻种间个体差异大，小者3.5微米，大者300-600微米。硅藻的身体虽然只有一个细胞，可这一个细胞却非常有趣。它既不象动物细胞一样没有细胞壁，也与植物细胞的细胞壁大不相同。硅藻的细胞壁由大量的硅质组成，分为上下两部分组成，上面的盖叫上壳，下面的底叫下壳，上壳套住下壳，并且上下壳面上纹饰图案非常精美。如同透明的水晶箱，或者好比一间精致的玻璃小屋。从十六世纪显微镜下发现的这些颇具魅力的小生物后，科学家们耗费了许多的笔工来描绘这些绚丽的玻璃壳。

硅藻靠太阳光和吸收水中的无机化合物生活。每到春季来临，明亮而温暖的阳光使这些微小的植物苏醒过来。优越的自然条件，给浮游植物的生长带来良好的时机，于是，它们迅速繁殖。没有过多久，就铺满了广阔的水面……。没有阳光，硅藻不能生存，所以它们大多生活在阳光充足的水体表层。那么硅藻自身又不能运动，它们有使自己呆在表层而不沉到水底去的本领吗？有！你看，它们当中有些长得体态轻盈，身体里百分之九十以上充满水分；另一些则长了许多突起物和刚毛，长成球形，或者长得像降落伞，尽量扩充身体的表面积，以便增加浮力或摩擦力，使它们毫不费力就可长期漂浮在水中。

硅藻为什么要住在海洋的玻璃屋里呢？据科学家们研究发现，这些漂亮可爱的外壳实际上与他们的功能是紧密相连的。当4-6千万年前地球大气层内的二氧化碳越来越低，硅藻便把自己装在玻璃容器里，因为这样能帮助在容器的空间内浓缩到足够的反应物质。另外玻璃壳上那些微孔与细微的纹路让硅藻产生了些比平滑表面更多的表面积，这些表面积让硅藻的光合作用更有效率。因为演化出这个玻璃壳才让硅藻成为地球上数量最成功的生物体。

地理分布

硅藻是一类最重要的浮游生物，分布极其广泛。在世界大洋中，只要有水的地方，一般都有硅藻的踪迹，尤其是在温带和热带海区。因为硅藻种类多、数量大，因而被称为海洋的“草原”。

生态意义

浮游生物的个体虽然小得微不足道，却是水中原始食物的生产者，要是没有它们，水里的大生命恐怕也就无法生存了。

尤其是硅藻，营养丰富，容易消化，不仅浮游动物、小鱼小虾和贝类喜欢吃，许多大家伙，像鲸等又都以小鱼小虾等为食料。因此硅藻等浮游生物的多寡，明显地决定着鱼类的产量，这是无可置疑的了。每年春天，对虾属和许多鱼类都喜欢来我国渤海、黃[huáng]河口一带产卵，就是因为这里风平浪静，水温适宜，硅藻非常丰富的缘故。有人估计，海豹长膘一磅，需要消耗半吨硅藻。另外，据报道浮游生物每年制造的氧气就有360亿吨，占地球大气氧含量的70%以上。由于硅藻数量又占浮游生物数量的60%以上，这样可以推算，假设现在地球上没有硅藻了，不用3年，地球上的氧气就耗干了。动物和我们人类也就都没法呼吸了。

硅藻死后，它们坚固多孔的外壳— 细胞壁也不会分解，而会沉于水底，经过亿万年的积累和地质变迁，逐渐形成了以硅藻为主要成分的沉积层，最终成为经济价值极高的硅藻土。硅藻土可被开采，在工业上用途很广。可制造工业用的过滤剂、隔热及隔音材料等等。我国山东山旺地区就出产大量的硅藻土。游泳池的主人将老化的硅藻壳拿来过滤水里的污染物质。诺贝尔奖的创始人Alfred Nobel发现将不稳定的硝化甘油放入硅藻所产生的硅土后可以稳定的成为可携带的炸药。

危害

赤潮：海洋环境如果受到富营养污染或其它原因，常使某些硅藻如骨条藻、菱形藻、盒形藻、角毛藻、根管藻、海链藻等生殖过盛，形成赤潮，使水质恶劣，对渔业及其它水产动物带来严重危害。

有些硅藻（如根管藻）生殖太盛并密集在一起，可阻碍或改变鱼的洄游路线，降低渔获量。

种类

对水质的适应能力各不相同，在20世纪初即已被用作水污染指示生物。直链藻属( Melosira )和桥穹藻属（ Cуmbella ）的一些种是多污带的指示种；冠盘藻（ Stephanodiscus　hantzschii ）、狭窄菱形藻（ Nitzschia angustata ）、尖菱形藻 ( N.apiculata )等是甲型中污带的指示种；孟氏小环藻 ( Cуclotella meneghiniana )、钝脆杆藻（ Fragilaria capucina ）、尖针杆藻（ Sуnedra acus ）、肘状针杆藻（ S.ulna ）等是乙型中污带的指示种；羽纹脆杆藻 ( F.pinnata )、连结脆杆藻凸腹变种（ F.construens var.venter ）、长等片藻 ( Diatoma elongatum )、冬季等片藻 ( D.hiemale )、窗格平板藻( Tabellaria fenestriata )等是寡污带的指示种。

水中艺术品

硅藻是水中有机物质初级生产者之一，它们的构造奇特，巧夺天工，呈现许许多多美妙的不可思议的花纹和图案，它们的身体却非常微小，一般小的仅有千分之几毫米，大的也不超过1~2毫米。在那清澈透亮的水滴中，隐藏着它们的身影，必须借助光学或电子显微镜才能窥探其尊容。别以为它们个体小，其实一个小细胞就是一个完整的生命体。当外界条件适宜，硅藻大量繁殖时，能使数万平方公里的海水改变颜色。水生动物的幼体以及鱼、牡蛎科、蛏、蛤……和肉眼不易看到的恒河沙数的浮游动物都直接地依靠吞食硅藻等这类小微型生物为生。俗话说：“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，那么“虾米”吃什么？就是吃这样的一些小微型生物了。有人估计，海豹长膘一磅需要半吨硅藻。

生殖方式

硅藻常用一分为二的繁殖方法产生。分裂之后，在原来的壳里，各产生一个新的下壳。盒面和盒底分别名为上、下壳面。壳面弯伸部分名壳套。上下壳套向中间伸展部分，称相连带。上下相连带总称为壳环，这个面称壳环面。有些种类，如根管藻（ Rhizosolenia ），在壳环面细胞壁上还有很多次级相连带，或称间板。细胞质和一般植物细胞相似。生殖方法有形成复大孢子、小孢子和休止孢子等。

1.营养生殖为硅藻最普通的一种生殖方式。分裂初期，细胞的原生质略增大，然后核分裂，色素体等原生质体也一分为二，母细胞的上、下壳分开，新形成的两个细胞各自再形成新的下壳，这样形成的两个新细胞中，一个与母细胞大小相等，一个则比母细胞小。这样连续分裂的结果，个体将越来越小。这在自然界和室内培养的硅藻可见到。

2.复大孢子硅藻细胞经多次分裂后，个体逐渐缩小，到一个限度，这种小细胞不再分裂，而产生一种孢子，以恢复原来的大小，这种孢子称为复大孢子。复大孢子的形成方式有无性和有性两种。

（1）无性方式是由营养细胞直接膨大而成，如中心纲的变异直链藻（ Melosira varians）。

（2）有性方式通过接合作用，借助运动或分泌胶质使个体接近，然后包围于共同胶质膜内，进行接合。

3.小孢子多见于中心硅藻的一种生殖方式，细胞核和原生质多次分裂，形成8、16、32、64、128个不等小孢子，每个小孢子具1- 4条鞭毛，长成后成群逸出，相互结合为合子，每个合子再萌发成新个体。

4.休眠孢子是沿海种类在多变的环境中的一种适应方式。休眠孢子的产生常在细胞分裂后，原生质收缩到中央，然后产生厚壁，并在上、下壳分泌很多突起和各种棘刺。当环境有利时，休眠孢子以萌芽方式恢复原有形态和大小。

硅藻爆发的原因和处理方法

硅藻在水族箱内可不讨喜，很多人都会觉得它有碍观瞻，那么究竟是什么原因导致硅藻爆发的，又应该如何处理呢？

硅藻发生的原因，从水中的低氮（N）高磷（P）以及二氧化硅（SiO2）过高都有人提及。目前比较广为接受的说法是水中的硅酸过高加上弱光是硅藻最喜好的环境。尤其是新设置的水族缸之岩石或底砂，如果含有高浓度的硅酸，被认为是硅藻诱发的环境。硅藻的诱发被认为与硅酸有关，但 Tom Barr 有不同的见解。

不过见解常常与众不同的Tom Barr最近对于硅藻又有不同的看法，他认为硅藻的诱发并非因为水中的硅酸，而怀疑可能是NH4所致！Tom Barr举出研究证据说明水中硅酸与氨氮对硅藻成长的影响，发觉氨氮才是促进硅藻大量成长的关键营养。而我们的水族缸通常在“新”设缸时比较会发生硅藻，在一两个星期后硅藻往往也会自动消失（看不见），新设缸的硝化系统尚未完整建立，水中的NH4自然也会比较高，这也是让Tom Barr怀疑NH4才是诱发硅藻大量繁殖的重要观察。

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