硅藻門

硅藻是藻類植物的一門，廣泛分布於淡水、海水和半鹹水中，幾乎所有的水體都有硅藻的分布，主要生活在淡水、海水和濕土上。硅藻是海洋浮游植物的主要組分，是海洋初級生產力的主要貢獻者，是魚類和無脊椎動物的重要餌料，在中國沿海貝類的飼養中，硅藻是首選餌料。硅藻死後，遺留的細胞壁沉積成硅藻土，它是工業的重要原料，呈白色或淺黃色。硅藻土的主要礦物成分是蛋白石，質軟而輕，多孔，易磨成粉末，有極強的吸水性，易溶於鹼，不溶於酸，是熱、聲和電的不良導體，是優良的輕質、絕緣、隔音的建築材料。藻體內分解的脂肪物質是形成石油的原料之一。硅藻也是形成赤潮的主要藻類之一。

基本介紹

• 中文學名：硅藻門
• 界：植物界
• 門：硅藻門（國內）；異鞭藻門（國際）
• 綱：中心綱；羽紋綱
• 分布區域：淡水，海水中，濕土上

植物學史

硅藻的化石記錄始於侏羅紀，在白堊紀和第三紀硅藻發展到了鼎盛時期，大量海相硅藻土沉積就來源於白堊紀時期。經歷漫長的歷史進化後，硅藻仍停留在單細胞及單細胞連線成的群體階段，硅藻創造了其他藻類中完全找不到的細胞形式，但也因為這一細胞形態，限制了硅藻的繼續進化發展。

根據硅藻所含的色素，推測其與金藻、褐藻的親緣關係較為密切。它們的載色體都含有葉綠素a、葉綠素c和墨角藻黃素。但硅藻特殊的細胞結構及運動方式又與金藻門、褐藻門有很大區別。從細胞壁的構造上，認為硅藻門與黃藻門相近，它們都是由兩個半片套合組成的，但兩者營養體的倍性又完全不同，硅藻為二倍體，是具葉綠素a、葉綠素c的類群中較特殊的一類。硅藻營養體沒有鞭毛，但某些種類生殖細胞具鞭毛，如中心藻綱直鏈藻屬（Melosira）出現有鞭毛的雄配子。又如根管藻屬（Rhizosolenia）和菱形藻屬（Nitzschia）的細胞分裂時出現伸縮泡、胞口、胞咽等鞭毛藻類所具有的結構，因而沒想硅藻可能是從含有葉綠素a、葉綠素c的具鞭毛藻類發展而來的。

分布區域

硅藻普遍分布於淡水、海水中和濕土上，為魚類和無脊椎動物的食料。約11000種，大多水生，幾乎在所有的水體裡都生長，只有極少數生活在陸地潮濕處。

主要特徵

硅藻和綠藻

硅藻門包含數目極多的單細胞及群體性藻，其細胞結構與其他藻類有明顯區別。一是細胞壁由兩個似培養皿的半壁套合而成；一是細胞壁的成分高度矽質化，並形成有物種特徵性的各種結構。

硅藻細胞內有1個到數個色素體，在色素體中含有葉綠素a、葉綠素c₁、胡蘿蔔素、δ-胡蘿蔔素、ε-胡蘿蔔素、矽甲藻素、矽黃素和岩藻黃素。同化產物（貯藏物質）為金藻昆布糖、油和異染小粒（ volutin）。

硅藻繁殖最普遍的方式是細胞分裂，也可通過產生小孢子、休眠孢子和復大孢子（有性繁殖）等方式來繁殖。

形態結構

硅藻細胞分裂圖解

硅藻最典型的特徵是它們細胞壁的主要成分及結構。其細胞壁由矽質（silica）和果膠組成，無纖維素，通常稱為硅藻殼（ frust ule）。硅藻殼由大小差不多的兩個半片（又稱為瓣）套合而成，其中形狀較大、套在外面的半片稱為上殼（ epitheca），形狀較小、位於裡面的半片稱為下殼（ hypotheca）。兩個半片套合的面環狀圍繞細胞一周，稱為帶面或環面（ gridlc），套合重疊的部分稱為環帶（ gridle band）。瓣的頂面和底面稱為殼面（valve），殼面上具有輻射對稱或兩側對稱的各種花紋，有的還具有如刺狀、毛狀等殼面附屬物，稱為突起（ process），突起的主要功能是保證鄰近細胞相互連線以利於形成群體。有些種類的上、下殼面中央各具有1條長的縱裂縫，即殼縫（ raphe），有些種類僅某一殼面具1條殼縫，殼縫與硅藻的運動有關，運動的原因可能是原生質環轉流動所致。具殼縫種類的細胞常在中央增厚形成中央節，在兩端增厚形成極節。有時殼縫縱溝呈管狀，稱為管縱溝。

硅藻為真核生物。細胞單核，球形或卵形。中央有大液泡，載色體一至多數，四層膜圍成小盤狀、片狀，有或無蛋白核。

生殖方式

硅藻無性繁殖是通過簡單的細胞分裂進行的，由一個母細胞直接分裂產生兩個子細胞。分裂時，母細胞原生質變大，並沿著與瓣面平行的方向一分為二。其內細胞核、載色體、蛋白核等也隨著分裂，上、下兩殼略為分開但並不分離。一個子原生質體居於母細胞的上殼，另一個子原生質體居於母細胞的下殼，然後母細胞兩殼分開，分別成為兩個子細胞的上殼，同時子細胞由各自原生質體分泌壁物質形成一個新的下殼。細胞分裂的結果是一個子細胞和母細胞等大，另一個則比母細胞小，進行多代分裂後，只有小部分子細胞的體積與母細胞等大，大部分子細胞朝著體積不斷縮小的方向發展，這樣的發展趨勢是不利於種系延續的。當細胞體積縮小到一定的程度時，硅藻通過有性生殖方式產生復大孢子（ auxospore）來恢復其大小。

硅藻

復大孢子的產生、配子的形成及融合都是多樣化的。將要接合的兩個硅藻，借運動或分泌膠質而相互靠近，然後兩細胞內的核各自進行一次減數分裂，形成4個子核。原生質也分成兩半，形成大小不等的兩個配子，每個配子有兩個核，其中一個核後來退化消失。由不同細胞產生的配子脫離母細胞壁，兩兩結合形成兩個復大孢子，並發育成兩個新的植物體。

下屬分類

硅藻種類很多，約有16000種，按《中國淡水藻志》硅藻門的分類系統，依據殼面花紋的不同分為2綱。

（1）中心藻綱（Centricae） 殼面圓形、三角形、多角形等，殼面花紋自中央一點呈輻射對稱排列，無殼縫，海水產為主，淡水種類很少，又分3目：圓篩藻目（Conscinodiscale）、根管藻目（ Rhizoleniales）和盒形藻目（Biddulphiales）。常見屬有小環藻屬（Cvllotella）、直鏈藻屬（Melosira）和根管藻屬（Rhizosolenia）。

（2）羽紋藻綱（Pennatae） 殼面線形、披針形、舟形、菱形等，殼面紋飾多呈兩側對稱，為點紋、線紋或肋紋，帶面多數長方形，具假殼縫或殼縫。淡水產為主，又分5目：無殼縫目（ Araphidionales）、單殼縫目（Monoraphidiales）、擬殼縫目（Raphidionales） 、雙殼縫目（ Biraphidinalcs）和管殼縫目（AulonoraphiclinaIes）。常見屬有脆桿藻屬（Fragillaria）、橋彎藻屬（Cymbella）、雙菱藻屬（Surirella）、舟形藻屬（Navicula）和羽紋藻屬（Pinnularia）等。

代表植物

小環藻屬

隸屬中心藻綱圓篩藻目。植物體為單細胞，有些種類以殼面互相連線成疏鬆的鏈狀群體。殼面圓形，少數種橢圓形，紋飾有邊緣區和中央區之分，邊緣區有輻射狀排列的線紋或肋紋，中央區平滑或具點紋、斑紋。載色體小盤狀，多數。以細胞分裂進行繁殖，每個細胞產生一個復大孢子。

小環藻

本屬約40種，廣泛分布於淡水中，少數種類海生，尚有少數氣生。

羽紋藻屬

隸屬羽紋藻綱雙殼縫目。植物體為單細胞或連線成帶狀群體。殼面線形、橢圓形至披針形，兩側平行，少數種兩側中部膨大或呈對稱的波狀，殼面兩側具橫肋紋，中軸區寬，有時超過殼面寬度的1/3．殼縫發達，直或彎曲，具中央節和極節；帶面長方形．載色體片狀，2塊，各具一蛋白核。

羽紋藻

本屬約200種，分布於淡水、半鹹水、海水中。是硅藻中種類最多的屬之一。

物種價值

生態價值

硅藻廣泛分布於淡水、海水和半鹹水中。硅藻是海洋浮游植物的主要組成者，是海洋初級生產力的一個重要指標。

魚池清塘排水後，往往最先生殖的是菱形藻、小環藻等硅藻。這類既能浮游又能底棲（附生）的兼性浮游植物，大量發生可能與淺水、光照好及清塘後，水中矽酸鹽含量豐富有關。硅藻在季節上，一年四季春、夏、秋、冬都能形成優勢種群。有明顯的區域種類，受氣候、鹽度和酸鹼度的制約。有的種可作為土壤和水體鹽度、腐殖質含量和酸鹼度的指示生物。

餌料價值

硅藻是魚、貝、蝦類特別是其幼體的主要餌料，它與其他植物一起，構成海洋的初級生產力。

經濟價值

硅藻土的主要成分是二氧化矽，是由1萬～2萬年前死亡的硅藻遺體堆積而成。硅藻無色，但硅藻土為淡黃色或淺灰色，質地軟而輕，表面積較大，化學性穩定，是工業的重要原料。硅藻泥是一種以硅藻土為原料，添加多種材料製成的建築材料。它的顏色柔和，具有淨化空氣、防火阻燃、阻隔噪音、保溫隔熱、調節空氣濕度等作用。

危害

羽紋綱中的擬菱形藻屬（Pseudo-nitzschia）約20餘種，浮游，海生。本屬是能產生軟骨藻酸並能形成赤潮的唯一一屬硅藻。軟骨藻酸可導致人類及其他哺乳動物的死亡。

有些硅藻（如根管藻）生殖太盛並密集在一起，可阻礙或改變鯡魚的洄游路線，降低漁獲量。