硅藻

硅藻
【摘要】硅藻是真核藻类的主要类群之一，是常见浮游植物。

硅藻是具有色素体的单细胞藻类，属金藻门，硅藻纲，个体微小，约1-2000μm。

硅藻大多都是自养，繁殖能力强，体内储存的养分为脂肪和金藻淀粉，油类常多于淀粉，所以死后容易使水体腥臭。

当大量繁殖时可使海水变红形成“赤潮”——藻华。

地质时期硅藻残骸沉积水底，构成硅藻土。

本文主要从硅藻的形态结构与特征、生殖方式、硅藻的分类、硅藻的生态分布以及其应用和作用方面对硅藻做一个总体的了解，文章会对硅藻的作用做一个比较详尽的阐述。

1 硅藻的形态结构与特征
1.1硅藻的细胞壁结构
硅藻的细胞壁薄而透明，由内外两层构成，外层为硅质，内层为果胶质，壁上具有排列规则的花纹。

硅藻形态多样，但其结构基本一致。

每个细胞的壁由大小两个壳片互相套合而成，类似于肥皂盒或培养皿的形态。

上面较大的壳片为上壳，套在里面较小的壳片为下壳。

两个壳片又可以分为盖面和侧面。

上下壳的盖面分别为顶、底面，上下壳之间的侧面称为壳环或壳环带，壳面周边向侧面弯曲的部分为壳套，上下壳互相套合的壳环部分为相连带（图1-1细胞壁结构）。

图中从左到右分别为中心目硅藻与羽纹目硅藻的细胞壁结构构造模式图。

图1-1 硅藻细胞壁结构 1.2 硅藻的细胞壁构造
硅藻的细胞壁构造（图1-2）主要指的是硅藻所具有的壳面纹饰、纵沟、间插带。

壳面纹饰有点纹、线纹、肋纹、孔纹。

点纹包括真孔和拟孔，都可分泌胶质。

细的点纹紧密排列成为线纹，粗的点纹排列成为肋纹，孔纹为蜂窝状。

多数硅藻两壳面皆具有纵沟。

间插带是在壳面与相连带之间发育的一种环状片。

1.3 硅藻的体形及定向
硅藻多数表现为单细胞，也有许多种类借由细胞分泌的胶质形成丝状体、群体，形状有纺锤体、弓形、舟形、线性、圆柱形、提琴形、新月形、圆形和椭圆形。

为了正确地观察和描述硅藻，确定了3个基本轴向，分别是长轴（纵轴）、切顶轴（短轴）、贯穿轴。

分别相当于几何坐标系中的Y 、X 、Z 轴。

图1-2 硅藻细胞壁构造
2 生殖方式
硅藻属于最原始的藻类之一，主要以无性的细胞分裂方式为主，母质细胞的原生质体纵裂为二，两个壳片分开，新的子细胞各有母细胞的一个壳片，再在内侧长出一个新的壳片，由此形成两个新的子细胞。

这样独特的分裂方式导致了多次分裂后新生细胞的体积原来越小，当细胞小到再也不能维持细胞应有机能的大小时，便进行游行生殖，产生复大孢子，使细胞恢复到原来大小,复大孢子的形成可增强生命力。

复大孢子生殖有三种方式：由营养细胞两壳直接脱开，原生质
图2-1 硅藻的无性生殖
裸出，长大形成复大孢子，体积继续增长到正常，分泌细胞壁，形成
新个体；细胞内容物通过壳环侧面的小孔流出长大，附着于孔部形成复大孢子，长出新的细胞壁；由两个细胞各自产生配子，彼此结合，进行有性生殖。

3 硅藻的分类
目前大多数分类学家将硅藻列为一个纲，将硅藻分为两个目：中心目和羽纹目。

中心目硅藻壳面圆形、多角形或不规则，壳面花纹同心状或辐射状。

大多是海洋浮游种类，少数淡水，细胞壁常具有利于浮游的突起和刺毛构造，分布时代为侏罗纪-现代；羽纹目壳面观多半呈长椭圆形，舟形，纺锤形等。

壳面纹饰垂直长轴呈羽状排列，多为两侧对称，发育纵沟、假纵沟，绝大多数生活于淡水，分布时代白垩纪-现代。

中心目硅藻中常见圆筛藻、直链藻、三角藻等；羽纹目硅藻中常见羽纹藻、舟形藻、桥穹藻、新月藻等。

直链藻新月硅藻属硅藻
异端藻属硅藻龙骨硅藻
图3-1 硅藻图示
4 硅藻的生态分布
该门大约有1600种。

淡海水中都有分布，为海水中的主要藻类。

分布广，喜在较低温的硬水水体中生活。

硅藻的生活方式有营被动漂浮和自发运动，也有营固着或依附他物生活。

浮游硅藻硅质壳轻而薄，壳体圆球形或圆盘形，细胞外的空心突起增多、增大，同化产物是较轻的油，多属于中心目硅藻；自发运动的硅藻主要是一些底栖类型，生活在水底岩石和沉积物上，具有纵沟，借以运动，多数为羽纹目硅藻；附着类硅藻以胶质的分泌物依附于基质上或水中动植物体上。

硅藻在干燥处以休眠状态渡过旱季，在热带的潮湿地区与蓝藻共生。

春秋两季出现高峰，在水温60℃温泉中某些硅藻能正常生长、繁殖。

现代硅藻对的不同属种对水体温度、盐度、酸碱度、含氧量、水动力条件等的变化有明显的适应性，因此在远洋、前海、沿岸、低潮线、潮间带、高潮线。

河流、湖泊等各有不同的硅藻组合。

5 硅藻的意义及应用
硅藻作为海洋中的主要浮游植物，对海洋的物质循环和能流动中起着极其重要的作用。

硅藻由于其特殊的结构和特征，使其在地质方面也得到了广泛的运用。

5.1 硅藻在地质上的意义
硅藻通过吸收以硅酸形式溶解在海水中的硅来建立自己的细胞壁,硅藻控制了全球海洋中的硅生物循环,可以说,平均每一个进入海洋的硅原子都会被硅藻吸收到细胞壁上39次,之后才会沉降在海底。

死亡硅藻的细胞壁可以作为巨大的硅质矿藏积累在海床上,经地质作用后可形成极具工业价值的硅藻土矿。

硅藻在同化过程产生的油滴是
形成石油的重要生物原料。

目前世界上许多中、新生代的油田中，均有发现硅藻化石。

硅藻在地层划分对比方面也有重要的意义，尤其是水深大于碳酸钙补偿深度的大洋中，硅藻和放射虫几乎是唯一有效的微体化石。

由于硅藻演化较慢，在不同环境中有不同的组合，所以可以为恢复古地理，探讨沉积时的古环境提供较为可靠的资料。

5.2 硅藻在生态系统中的作用
5.2.1 硅藻在碳循环中的作用
硅藻是海洋有机物的主要生产者,地球上大约五分之一的光合作用是由硅藻这种微型的真核藻类来完成的;而海洋中每年500亿~550亿t的有机碳固定中,海洋硅藻贡献了40%海洋硅藻光合作用每年产生的有机碳和地球上所有的雨林产生的有机碳相当.因此硅藻在全球碳循环中起着非常要的作用。

5.2.2 硅藻对水质及水环境的影响
许多硅藻属种对某些水环境指标都有特定的最佳值及忍耐值，在水环境监测中有其重要意义。

有些硅藻对污染比较敏感,在水质受到污染时就死亡,而有些硅藻喜欢污染的水体或可以很好地耐污,它们在干净的水体中反而容易死亡,因此,在不同的水质或不同的水体中生活着一些特定的种类,它们的出现可以用来指示水质的污染程度或水体的流动。

根据对环境的不同反应将硅藻属种分为清洁指示种，污染指示种，特殊指示种，从而监测水环境的富营养化、有机物污染、重金属污染等。

例如,威氏海链藻是耐污染种类,在一些污染水体中普遍存在。

硅藻在春秋季节尤其繁盛。

硅藻既是重要的海洋生物资源,又是赤潮的肇事者。

海洋硅藻是产生赤潮的主要原因种之一,一些种类如拟菱形藻，还可以产生藻毒素,对海洋生态环境、水产养殖和人类健康造成危害。

5.3 硅藻的经济价值
硅藻形成的硅藻土由于具有质轻、多孔、高强、耐磨、绝缘、绝热、吸附及化学稳定等一列优良性能,而广泛应用于冶金、化工、电力、农业、化肥、建材保温制品等行业.另一方面,硅藻细胞壁的三维结构已引起了纳米材料研究者的兴趣,因为硅藻精细的硅质壳可用于建立纳米技术的硅藻-金属模型,同时也引起了人们对硅藻硅吸收与硅合成相关基因和蛋白的兴趣。

硅藻本身富含丰富的营养，可以作为医疗保健食品，具有很大的开发潜力。

6 结束语
硅藻作为一种古老的藻类，是海洋中多样性最高的浮游植物。

本身的独特构成使其具有重要的环境和经济上的意义，但是在近来全球环境恶化的背景下，硅藻引起的环境问题也不容忽视。

我们要用辩证的眼光看待硅藻，最大程度的利用硅藻的各种价值，关注硅藻在赤潮、海洋环境变化、气候变化、生物能源等方面的作用，趋利避害。